《基带基础知识培训》PPT课件.ppt

1 手机硬件基带知识介绍 2 一 概述 1 平台介绍2 方案介绍3 硬件总体框图 3 1 平台介绍 公司开发平台非常完备 分别是PHS GSM CDMA WCDMA 自研PDA产品即将上市 TD SCDMA也在预研中 固定台产品线也于年初成立 4 2 方案介绍 GSM部分主要由TI方案和ADI方案 其中ADI方案比较成熟 CDMA部分主要为QUALCOMM方案 PHS部分主要为OKI方案和KYOCERA方案 WCDMA部分主要是QUALCOMM方案 ADI方案还在预研中 PDA目前主要是INTEL方案 5 3 硬件总体框图 ADI430平台 6 3 硬件总体框图 QALCOMMMSM6250平台 7 二 基带硬件组成 1 基带套片构成2 基带套片浏览3 套片功能介绍4 基带结构框图5 射频接口6 关键技术简介7 单元单板 8 1 基带套片构成 基带套片主要由数字处理 模拟转换 电源管理三部分组成 多芯片 数字基带芯片 模拟基带芯片 电源芯片双芯片数模混合芯片 电源芯片 数字基带芯片 模电混合芯片 单芯片 9 2 基带套片浏览 ADI方案 10 2 基带套片浏览 QUALLCOM方案 11 3 套片功能简介 1 模拟基带芯片主要完成IQ信号 语音信号及其它部分信号的调制解调 AD DA转换及滤波处理等 IQ信号部分 其它辅助信号部分 语音信号部分 12 3 套片功能简介 2 数字基带芯片一般集ARM和单个或多个DSP于一体 并包含MMI 背光 大量GPIO USC JTAG及与模拟基带芯片和射频部分的接口等 主要完成数据处理 功能控制 多媒体应用等 13 3 套片功能简介 3 电源芯片供电 为手机提供各路电源 内部有很多LDO及开关电源 将变化的电池电压转化为恒定的输出电压 充电 提供充电功能 支持锂电池 镍氢电池 具有涓流充电 恒流 恒压及脉冲充电方式 留有外部接口可进行充电电流值的调整 14 4 基带结构框图 GSM部分为例 数字基带 语音AD DA 射频AD DAGMSK调制器 协议栈 MMI 部分Layer1协议 SIM卡 数据接口 键盘 RAM FLASH LCD显示 蜂鸣器背光 电源管理 MMC卡 摄像头 15 4 基带结构框图 CDMA5105平台 16 5 射频接口 电源时钟IQ信号AFC AGC其他控制信号 17 6 关键技术简介 语音编解码 目的 在提供可接受话音质量的同时 尽可能降低数据率技术波形编码 优良的话音质量24k 32kbps声源编码 高效压缩性400bps混合编码 8k 16kbps编码方式 GSM RPE LTPCDMA QCELP EVRCPHS ADPCM算法实现 DSP 声码器 Vocoder 18 6 关键技术简介 信道编解码 目的改善传输过程中由噪声和干扰造成的误差 提高系统可靠性技术分组码 卷积码 线性码 非线性码 二进制码 多进制码Viterbi译码交织 解交织 比特交织技术分散成群误差趋于随机分布 改善了码组误码率的性能 降低了对编码的总设计要求 19 6 关键技术简介 基带调制 目的使信号特性与信道特性相匹配技术要求满足频谱特性抗干扰抗衰落 包络恒定 方式GMSK GSM PSK CDMA QPSK PHS 20 6 关键技术简介 自适应均衡 目的解决由多径衰落引起的时延扩展造成的高速传输时码元间的干扰性技术Viterbi算法 用于接收数据 其它抗衰落技术分集 合并跳频 21 7 单元单板 1 单板双板结构包含键盘板和主板两部分 单板结构则键盘部分位于主板上 主板正面 22 7 单元单板 1 单板主板反面 23 7 单元单板 1 单板键盘板正面 24 7 单元单板 1 单板键盘板反面 25 7 单元单板 2 FPCFPC一般包括LCDFPC SKFPC SHIEDINGFPC等LCDFPC示例 26 7 单元单板 3 LCD模块 分类黑白 灰度 彩色主动 被动反射式 半透式 透射式主要指标视角反应速度功耗 27 7 单元单板 3 LCD模块 构成玻璃 IC FPC 背光 导光板 支架工作机制液态分子晶体在电压作用下发生排列变化液晶层能够使光线发生扭转滤色片产生各种色彩 28 7 单元单板 3 LCD模块 ColorSTN ColorSuperTwistedNematic 价格较低 色彩丰富 工艺成熟TFT ThinFilmTransistorLCD 响应速度快 色彩鲜艳 高清晰度 技术含量高OLED OrganicLightEmittingDiode 自发光 宽视角 高亮度 色彩多样 快速响应 低功耗 29 7 单元单板 5 充电器 充电器分类座充旅充 线性 开关 技术要求对过冲 过载 过压 短路必需做保护动作纹波 充电器稳定输出后在带宽20M内纹波应不大于150mV温升 充电器外壳温度应不大于65 安规认证 30 7 单元单板 6 MIDI 类型硬件 软件16和弦 32和弦 40和弦 72和弦功能 FMSynthesizerWaveTable ADPCM PCM Built inSpeakerAMP品牌 Yamaha OKI 31 7 单元单板 7 摄像头 CCDChargeCoupledDeviceCMOSImageSensorCMOS工艺 32 7 单元单板 8 图像协处理器 JPEGCodecCIS LCD控制2D 3D图象引擎MPEG4Codec 33 7 单元单板 9 系统连接器 功能下载软件充电进行出厂测试数据功能接附件 如免提耳机 充电器等 接口统一性如GSM手机的P101 P100平台 P500平台 P600平台充电 数据业务接口一致 34 7 单元单板 10 用户识别卡 功能用户的身份识别及通信加密 可存储电话号码 短信息等用户个人信息 分类制式 GSM SIM卡 CDMA UIM卡工作电压 5V 3V 1 8VPHS手机采用烧号方式 因此没有配备用户识别卡 不过后续会有接口信号时钟 SIM CLK 数据 SIM IO 电源 SIM VDD 复位 SIM RST 35 7 单元单板 11 声响振动 麦克风 MIC 将声信号转变成电信号的换能器交流阻抗 2 2k 1kHz灵敏度 44 3dB和 42 3dB频率响应耳机话筒由麦克风和麦克风音腔组成听筒由speaker和speaker音腔组成震动马达柱形 BarType 扁平 CoinType 36 7 单元单板 11 声响振动 受话器 Receiver 将电信号转换成相应声信号且紧密耦合于人耳的电声换能器交流阻抗 32 20 1kHz灵敏度频率响应 100Hz 4kHz扬声器 Speaker 与受话器的主要区别在于功率 频响范围 交流阻抗不同交流阻抗灵敏度频率响应 10kHz以上 37 7 单元单板 12 FLASH 分类 NOR和NAND两大系列作用 程序 数据存储特性闪存 Flash RAM SRAM PSRAM SDRAM 参数容量 NOR 16 2 32 4 64 8 NAND 256 256 512 512等 闪存的特点 容量大 存取速度快 编程方便 多块结构 38 7 单元单板 12 FLASH 利用闪存的多块 BANK 结构或者软件E2PROM仿真技术 可以用Flash替代E2PROM 39 7 单元单板 12 FLASH 两种方式 编程器 批量生产 在线下载在线下载的两种情况第一次下载已下载过程序自引导 BOOT 程序编程次数 一般为十万次循环 40 7 单元单板 13 电源时钟 电源电池 主电池 后备电池 实时时钟 电源管理芯片 LDO POWERIC 时钟快时钟GSM 13MHz PHS 19 2MHzCDMA 19 2 19 68 19 8MHz WCDMA 19 2MHz慢时钟 32 768kHz 低功耗 实时时钟 41 7 单元单板 14 数据线 作用 程序下载和数据通讯分类 USB数据线串口数据线速度 USB型支持12Mbps串口支持460800bps 42 四 原理简介 1 键盘扫描 2 充电管理 4 音频子系统 3 存储系统 5 DEBUG子系统 6 显示子系统 43 1 键盘扫描 开关机以ADI430平台为例 采用5X5矩阵式键盘扫描电路 使用中断方式进行按键扫描 另有一个开机键 连接于ROW0与地之间 并与电源芯片ADP3408连接 当此键按下时 ROW0会变成低电平 导致ADP3408打开各路LDO 手机程序开机运行 首先程序检测ROW0输入端保持低电平的时间是否足够长 如果足够长则正常运行 否则会关机 关机时同样检测ROW0端电平 进行类似处理 这样实现了按键开关机功能 其它平台的处理方法没有太大的差异 44 1 键盘扫描 内部逻辑框图 45 2 充电管理 基本过程对于锂电池 充电方式主要有涓流充电 恒流充电 恒压充电和脉冲充电四种方式 对于过放电电池 应采用涓流充电以提高电池寿命 充电电流较小 当电池电压回升到3 2V左右 再增加充电电流进入恒流充电方式 当电池电压上升到4 2V时 电量接近充满 为进一步增加电量 此时进入恒压充电方式 即逐渐减小充电电流 电池电压缓慢上升 当电压上升到4 35V左右或者充电电流小于30mA左右 可以认为电池充满 结束充电过程 充电管理方式目前已由硬件充电转化为软件充电方式 P100平台手机就采用软充电方式 TI 3G平台也基本上是软充电方式 46 2 充电管理 典型曲线 47 3 存储系统 手机系统一般均使用flash做为程序存贮器 使用SRAM 静态RAM 做为随机数据存贮器 为减小芯片面积 通常手机中使用的是将flash和SRAM集成一体的二合一芯片 俗称 combo 随着生产工艺的发展 现在SRAM大有被PSRAM 伪静态RAM 替代的趋势 后者采用SRAM外部接口 内部使用DRAM的结构 具有很低的成本 flash和SRAM的容量计算单位通常是Mbit 我们使用的有16 2 32 4 32 8 64 8 64 16及128 32等几种规格 对于flash的访问是采用指令方式的 我们支持JEDEC和intel两种最常用的flash系统 通常访问指令被集成在软件的文件系统中 使用函数接口与用户程序连接 一般只需要更改mID和dID即可访问不同厂家的flash 以NORFLASH为例 48 3 存储系统 为了提高flash的性能 通常flash不仅在内部进行分块 block 而且还分bank 通过分bank可完成所谓的 dualbank 功能 即可以同时对两个bank进行操作 如删除一个bank同时写入另一个bank 这种操作极大提高手机处理速度 我们的手机通常都支持 dualbank 功能 因此在选型flash的时候一定要注意 dualbank 功能的使用 尤其是两个bank的大小是否满足要求 以下是一个32Mflash的不同bank划分情况 以NORFLASH为例 49 4 音频子系统 示意框图 50 4 音频子系统 数字音频接口 DigitalAudioInterface DAI 提供了在发送和接收通道上输出13比特PCM码流的能力 GSM04 14中规定DAI有3种测试模式 语音解码器测试 下行 DAI接口 51 4 音频子系统 语音编码器测试 上行 52 4 音频子系统 声学设备测试和A D D A 53 5 DEBUG子系统 环境 54 5 DEBUG子系统 JTAG结构 55 5 DEBUG子系统 ETM结构 56 6 显示子系统 显示部分与基带处理器的连接通常有二种方式 串行连接和并行连接 在黑白屏手机中由于数据量小可以采用串行连接 如A100 A100 手机使用SPI接口 在彩屏手机中通常采用8 16位并行接口 使用8080接口定义 对于更高速的需求可以使用混合型的数字RGB接口 如P500 常见的并行接口时序图如下 57 三 开发调试 1 基本设计流程2 基本设计思想3 常用设计方法4 EDA工具5 开发调试工具6 电路仿真工具 58 1 基本设计流程 EVB 手机板 流程图示 59 1 基本设计流程 制作EVB EvaluatingBoard 板的目的新平台 功能验证 性能评估 灵活性 调试方便 器件测试 典型的EVB板平台主板 GSM PHS CDMA WCDMA 单元EVB板 插接子板 存储器子板LCD模块电源子板键盘子板等 EVB板 60 1 基本设计流程 手机电路设计依据方案厂家的参考图纸EVB的调试结果经验积累手机单元单板特点高密度SMD数模混合与结构密切相关 手机单元单板 61 2 基本设计思想 以下的工作在设计开始就考虑到 环境适应性EMC性能可测试性可制造性可维修性模块化和通用化 重点推广 62 3 常用设计方法 热设计应力设计冗余设计降额设计EMC设计安全性设计 63 4 EDA工具 公司主要使用PADS和Cadence工具软件原理图PowerlogicConceptHDLPCB图PowerpcbAllegro 64 4 EDA工具 原理图示例 65 4 EDA工具 PCB图示例 66 4 开发调试工具 仿真器类型XDS510 适用TI平台 Trace32 适用ADI CDMA平台 PC4701U M30620T2 适用PHS平台 ETM 适用于WCDMA平台 工作方式断点跟踪变量 状态观察 67 5 开发调试工具 编译 链接软件 C ARM汇编指令集 下载软件 针对Flash存储器 仿真软件Emulator Simulator调试跟踪软件超级终端 打印调试信息Genie 信号 软件 跟踪QXDM等 68 6 电路仿真工具 Cadence数字电路的信号完整性和时序完整性仿真Ansoft软件Siwave PCB整板电源完整性和信号完整性AnsoftDesigner 用于系统仿真和模拟 射频电路仿真 HFSS 三维电磁场仿真 69 四 基带测试 1 测试仪器和方法 2 ESD测试 3 音频测试 4 其它项测试 70 1 测试仪器和方法 音频测试仪 FTA ESD测试仪 EMC 稳压电源高精度电压电流表高低温箱示波器功能测试软件等等 71 2 ESD测试 ESD的损伤模型人体带电 HBM 器件带电 CDM 场感应 FIM 静电放电抗扰性试验中采用的标准接触放电 等级2试验电压4kV空气放电 等级3试验电压8kV保护措施良好接地 大面积地 采用ESD保护器件减小放电可能参考标准 IEC61000 4 2 EN61000 4 2