手機基帶電路學(xué)習(xí)1

1、數(shù)字基帶信號處理器電路數(shù)字基帶信號處理器電路u移動電話的電路分為射頻（RF）與基帶（Baseband）兩大部分u現(xiàn)代移動電話的基帶電路多采用高度集成的基帶信號處理器u基帶信號處理器分兩片與單芯片兩種u兩芯片的基帶信號處理器包含數(shù)字基帶信號處理器（DBB，Digital Baseband）模擬基帶信號處理器（ABB，Analog Baseband） 基帶電路概述u單芯片的基帶信號處理器其本質(zhì)也是DBB、ABB兩個芯片用多芯片組裝工藝形成的u飛利浦與英飛凌公司出品的基本上都是單芯片的基帶信號處理器u高通公司的CDMA基帶芯片也是單芯片的處理器uADI、杰爾、Skyworks與TI公司出品的基本上都

2、是雙芯片的基帶信號處理器 杰爾（AGERE）的基帶信號處理器實物圖 單芯片的CDMA基帶信號處理器 u不論移動電話的基帶電路如何變化，它都包MCU單元（也稱CPU單元）、DSP單元、ASIC單元、音頻編譯碼單元、射頻接口單元，提供按鍵接口、顯示接口、送話器與受話器、鈴聲驅(qū)動等最基本的人機界面電路u在現(xiàn)代移動電話中，通常將MCU、DSP、ASIC單元集成在一起，得到數(shù)字基帶信號處理器；將射頻接口單元、音頻編譯碼單元及一些A/DC、D/AC單元集成在一起，得到模擬基帶信號處理器1、微處理器單元u微處理器MCU（ Microcontroller Unit）相當(dāng)于計算機中的CPU，它通常是簡化指令集的

3、計算機芯片（RISC）uMCU單元通常會提供一些用戶界面、系統(tǒng)控制等；它通常包含一個CPU（中央處理器）核心，和單片機支持系統(tǒng)u移動電話的微處理器單元有采用Intel處理器內(nèi)核的，有采用ARM處理器內(nèi)核的u多數(shù)移動電話的微處理器單元都采用ARM處理器內(nèi)核u系統(tǒng)控制（System Control）；通訊控制（Communication Control）；身份驗證（Authentication）；射頻監(jiān)測（RF Monitoring）；工作模式控制（Power up / down Control）；附件監(jiān)測（Accessory Monitoring）；電池監(jiān)測（Battery Monitoring

4、）等u提供與PC機、外部調(diào)試設(shè)備的通訊接口，如JTAG接口等u不同廠家MCU或許在構(gòu)造上有這樣那樣的不同，但它們的基本功能都相似u移動電話中的MCU單元都被集成在（數(shù)字）基帶信號處理器中MCU通常執(zhí)行多種功能2、數(shù)字語音處理器單元uDSP 是Digital signal processing的縮寫，即是數(shù)字信號處理u移動電話的DSP由DSP內(nèi)核加上內(nèi)建的RAM和加載了軟件代碼的ROM 組成uDSP通常提供如下的一些功能： 射頻控制；信道編碼；均衡；分間插入與去分間插入；AGC、AFC、SYCN；密碼算法、鄰近蜂窩監(jiān)測等DSP 核心還要處理一些其他的功能，包括雙音多頻音的產(chǎn)生和一些短時回聲的抵消

5、在GSM移動電話的DSP中，通常還有突發(fā)脈沖（Burst）建立uASIC是application specific integrated circuit的縮寫，即專用應(yīng)用集成電路u在移動電話中，ASIC通常包含如下的一些功能： 提供MCU與用戶模組之間的接口；提供MCU與DSP之間的接口；提供MCU、DSP與射頻邏輯接口電路之間的接口；產(chǎn)生時鐘；提供用戶接口；提供SIM卡接口（GSM手機），或提供UIM接口（CDMA手機）；提供時間管理及外接通訊接口等u除了諾基亞早期的一些GSM手機外，很少有獨立的ASIC單元uASIC單元所包含的接口電路通常被集成在數(shù)字基帶信號處理器中 3、ASIC 單 元

6、 u語音信號的A/D、D/A轉(zhuǎn)換、PCM編譯碼、音頻路徑轉(zhuǎn)換u發(fā)射話音的前置放大u接收話音的驅(qū)動放大器u雙音多頻DTMF信號發(fā)生等4、音頻編譯碼單元接收音頻處理示意圖 音頻編譯碼單元發(fā)射音頻處理示意圖 音頻編譯碼單元u接收來之接收射頻電路輸出的接收機模擬基帶信號，并通過ADC處理將接收基帶信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字接收基帶信號，接收數(shù)字基帶信號被送到DSP單元進行進一步的處理u在發(fā)射方面，射頻邏輯接口電路接收DSP單元輸出的發(fā)射數(shù)字基帶信號，并通過GMSK調(diào)制（或QPSK調(diào)制等）、DAC轉(zhuǎn)換，將發(fā)射數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)化為模擬的發(fā)射基帶信號TXI/Q。TXI/Q信號被送到發(fā)射機射頻部分的發(fā)射I/Q調(diào)制電路，調(diào)制

7、到發(fā)射中頻（或射頻）載波上u通常還提供AFC信號處理、AGC與APC信號處理等5、射頻邏輯接口基帶信號處理器1、單芯片基帶信號處理器u集成了微處理器單元、數(shù)字語音處理器單元、射頻邏輯接口單元、語音編譯碼及音頻放大單元、接口及總線（ASCI單元）等多個單元電路u單芯片的基帶信號處理器通?？梢灾苯优c人機界面的終端連接，如受話器、送話器與耳機等單芯片基帶信號處理器模擬基帶部分數(shù)字基帶部分2、雙芯片基帶信號處理器u雙芯片基帶信號處理器實際上被稱為基帶芯片組，包含數(shù)字基帶信號處理器DBB與模擬基帶信號處理器ABBu優(yōu)勢：比較靈活，通信平臺穩(wěn)定、省電，而外掛的協(xié)處理器由手機的定位決定，例如，中低端手機就可

8、以選擇一個處理MP3的協(xié)處理器u客戶比較容易去設(shè)計，可以應(yīng)對市場的變化，使設(shè)計得以盡快市場化uADI、TI、杰爾與Skyworks通常都是提供雙芯片的基帶信號處理器 雙芯片基帶信號處理器DBB雙芯片基帶信號處理器ABB3、微處理器內(nèi)核u移動電話中的基帶信號處理器是采用單芯片方案，抑或是采用雙芯片方案，大都采用雙處理器內(nèi)核，其中一個是微處理器內(nèi)核（MCU），一個是DSP內(nèi)核u實際上，MCU與DSP都可以說是微處理器，只是應(yīng)用的側(cè)重點不同而已uMCU的側(cè)重點在于手機系統(tǒng)的控制功能uDSP的側(cè)重點在于數(shù)字信號處理器、信號編譯碼功能uARM7TDMI是ARM核，而不是芯片，ARM核與其他部件，如RAM

9、、ROM、片內(nèi)外設(shè)組合在一起才構(gòu)成現(xiàn)實的芯片 u通常情況下，在基帶信號處理器進行無線通信的運作，在應(yīng)用處理器中進行PDA與多媒體應(yīng)用等處理u手機中的應(yīng)用處理器多采用TI的OMAP處理器u應(yīng)用處理器的分離旨在實現(xiàn)一個平衡運作的系統(tǒng)，單獨的ARM控制器完全可以在滿足通話需求的同時降低功耗，而且應(yīng)用處理器又能更好地滿足用戶需求u語音通信功能得到了保證，不因應(yīng)用處理器上的多媒體應(yīng)用出現(xiàn)故障而殃及通話功能u采用通信和應(yīng)用分開的雙核芯片可以構(gòu)建一個平衡的系統(tǒng)，使每個芯片都以適中的速度運行，是解決功率消耗過多的一種有效途徑4、應(yīng)用處理器移動電話中的存儲器u移動電話可以說是一個微型的計算機系統(tǒng)，有顯示、鍵盤以

10、及送話、受話、鈴聲及無線接口等輸入輸出接口u除數(shù)字基帶信號處理器中的處理器內(nèi)核外，存儲器是單片機系統(tǒng)的主要部分，運行的程序需要存儲器，處理數(shù)據(jù)需要存儲器，存儲數(shù)據(jù)也需要存儲器u沒有存儲器，系統(tǒng)無法工作u一個單片機最小系統(tǒng)，就必須包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 1、只讀存儲器（ROM）u只讀存儲器（ROM）在正常工作狀態(tài)下只能從中讀數(shù)據(jù)，不能快速地隨時修改或重新寫入數(shù)據(jù)u優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單，而且在斷電以后數(shù)據(jù)不會丟失；缺點是只使用于存儲那些固定數(shù)據(jù)的場合u可編程ROM （PROM）中的數(shù)據(jù)可以由用戶根據(jù)自己的需要寫入，但一經(jīng)寫入以后就不能再修改了，數(shù)字基帶信號處理器中的BOOT ROM多采用該類器件

11、，用以存儲啟動代碼u手機工作時，一般先由ROM中的引導(dǎo)程序啟動系統(tǒng)，再從FLASH存儲器中讀取系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序，送到RAM中u在程序的運行過程中，中間結(jié)果一般放在內(nèi)存RAM中，程序結(jié)束時，又將結(jié)果送到FLASH存儲器 2、EEPROM存儲器uEEPROM典型優(yōu)點是非揮發(fā)性、可字節(jié)擦除、編程速度快（一般小于10ms）u對 EEPROM 編程無需將EEPROM 從系統(tǒng)中移出，從而使存儲和刷新數(shù)據(jù)（或編程）非常方便、有效、可行u通常被用來存儲器機器碼、機器參數(shù)等，大多數(shù)手機維修人員將手機中的EEPROM稱為“碼片”uEEPROM出現(xiàn)故障可分兩種情況：一是芯片本身損壞；二是內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)丟失u手機出

12、現(xiàn)“鎖機”、“聯(lián)系服務(wù)商”等故障多與EEPROM及其內(nèi)部數(shù)據(jù)錯誤相關(guān)3、RAM 存 儲 器u隨機存儲器可分為靜態(tài)存儲器（簡稱SRAM）和動態(tài)存儲器（簡稱DRAM）u動態(tài)存儲器存儲單元的結(jié)構(gòu)非常簡單，集成度遠高于靜態(tài)存儲器u動態(tài)存儲器的存取速度不如靜態(tài)存儲器快u作用主要是存儲一些手機運行過程中須暫時保留的信息，比如暫時存儲各種功能程序運行的中間結(jié)果，作為運行程序時的數(shù)據(jù)緩存區(qū)u手機中常用的存儲器是靜態(tài)存儲器（SRAM），其對數(shù)據(jù)（如輸入的電話號碼、短信息、各種密碼等）或指令（如驅(qū)動振鈴器振鈴、開始錄音、啟動游戲等指令）的存取速度快，存儲精度高，但其所存信息一旦斷電，就會丟失uFLASH存儲器是1

13、987年提出來的，是EEROM走向成熟和半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展到1m技術(shù)以下、以及對大容量電可擦/存儲器需求的產(chǎn)物uFLASH存儲器的優(yōu)點是存儲容量大，可以整片擦除uFLASH存儲器屬于EEPROM類型，既有ROM的特點，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重寫，功耗很小 4、FLASH 存 儲 器u程序存儲器由兩部分組成，一是FLASH存儲器，俗稱字庫或版本；一是EEPROM存儲器，俗稱碼片u程序存儲器存儲著手機工作所必須的各種軟件及重要數(shù)據(jù)，是整機的靈魂所在5、程 序 存 儲 器字庫或版本uFLASH作為只讀存儲器（ROM）來使用，主要是存儲工作主程序，即以代碼的形式裝載了話機的基本程序和各種功能程

14、序，話機的基本程序管理著整機工作uFLASH存儲器是一種非易失性存儲器，當(dāng)關(guān)掉電路的電源以后，所存儲的信息不會丟失u存儲器單元是電可擦除的，即FLASH存儲器既可電擦除，又可用新的數(shù)據(jù)再編程uFLASH存儲器在手機中一般用于相對穩(wěn)定的、正常使用手機時不用更改程序的存儲，這與它們有限的擦除、重寫能力有關(guān)uFLASH存儲器若發(fā)生故障，整個手機將陷入癱瘓u主要特點是能進行在線修改存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)或程序，并能在斷電的情況下保持修改結(jié)果u各種類型的手機所采用的碼片的作用幾乎是一樣的，在手機中主要存放系統(tǒng)參數(shù)和一些可修改的數(shù)據(jù)，如射頻校準數(shù)據(jù)、手機撥出的電話號碼、菜單的設(shè)置、手機解鎖碼、PIN碼、手機的機身

15、碼等以及一些檢測程序，如電池檢測程序、顯示電壓檢測程序等u碼片出現(xiàn)問題時，手機的某些功能將失效或出錯，如：菜單錯亂、背景燈失控等，此時有如下現(xiàn)象：顯示“聯(lián)系服務(wù)商(CONTACT SERVICE)”：顯示“電話失效，聯(lián)系服務(wù)商(PHONE FAILED SEE SERVICE)”；顯示“手機被鎖(PHONE LOCKED)”；顯示“軟件出錯(WRONG SOFTWARE)”；出現(xiàn)低電壓告警、顯示黑屏、不開機、不入網(wǎng)、顯示字符不完整、不認卡等uEEPROM可以用電擦除，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失時可以用各手機相應(yīng)的免拆機軟件故障檢修儀重新寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)碼 片存 儲 器 接 口u數(shù)字基帶信號處理器的存儲器接口

16、包含地址線、數(shù)據(jù)線、片選、讀寫控制等u數(shù)字基帶信號處理器的存儲器接口往往并不只是用于存儲器電路，還用于和弦音鈴聲電路、LCD顯示電路、照相機圖像處理器電路，以及其他功能的單元電路u不同的數(shù)字基帶信號處理器、不同的機器中的存儲器接口的應(yīng)用是不同的，在實際的工作中需要根據(jù)具體的電路來分析 時 鐘 接 口u實時時鐘單元（RTC）有被設(shè)計在數(shù)字基帶部分的，有被設(shè)計在復(fù)合電源管理單元（PMU）的u在TI、ADI、英飛凌、杰爾、Skyworks等基帶芯片組電路中，實時時鐘振蕩電路通常都是被設(shè)計在數(shù)字基帶部分的u實時時鐘振蕩電路通常都很簡單，由基帶芯片內(nèi)的RTC振蕩器與外接的實時時鐘晶體（32.768kHz

17、的晶體）及補償電容或電阻一起組成1、實 時 時 鐘（RTC）2、系 統(tǒng) 主 時 鐘 系統(tǒng)主時鐘信號通常由射頻部分的參考振蕩電路產(chǎn)生，時鐘信號被送到DBB電路后，該信號并不直接使用，還需要經(jīng)一系列的處理，以得到各種相應(yīng)的時鐘信號 諾基亞 3210手機的時鐘圖解 u對于移動電話中的參考振蕩（系統(tǒng)主時鐘電路）來說，還有一個重要的控制信號AFC（自動頻率控制信號）uDSP單元根據(jù)基站系統(tǒng)的頻率校正信號得到控制數(shù)據(jù)信號，控制數(shù)據(jù)信號經(jīng)AFC DAC單元轉(zhuǎn)換后，得到AFC信號 3、自動頻率控制信號（AFC）PMB7850基帶電路AFC信號產(chǎn)生示意圖 3210手機的復(fù)位與看門狗圖解 4、看 門 狗 與 復(fù)

18、位9.6 接 口 電 路u使微處理器正常工作的輔助電路，如時鐘信號、中斷請求等u輸出/輸出接口電路uGPIO是General Purpose Input/Output的縮寫，意為通用輸入輸出u基帶信號處理器的各GPIO信號端口在不同的機器中的功能是不確定的，其端口的具體功能有各相應(yīng)機器的系統(tǒng)軟件來設(shè)定u這些GPIO信號端口可以用來輸出射頻單元電路的控制信號，輸出鈴聲、振動等單元電路的控制信號，也可輸入耳機監(jiān)測、翻蓋動作監(jiān)測等信號u某些數(shù)字基帶信號處理器的一些GPIO信號端口還可用作I2C、紅外、SIM卡接口、連接藍牙通信電路等1、GPIO接口2、SIM（UIM）接口 基帶信號處理器都會提供SI

19、M卡接口（GSM手機）或UIM卡接口（CDMA、WCDMA手機），這些接口通常都有復(fù)位信號、時鐘信號、數(shù)據(jù)信號 AD6522的SIM卡接口ULYSSE處理器的SIM卡接口示意圖 u相當(dāng)多的基帶信號處理器都提供一個I2C總線u用以控制復(fù)合電源管理器、EEPROM、LCD顯示電路、照相機驅(qū)動電路等3、I2C總線接口uI2S接口是一個數(shù)字音頻傳輸接口u包含字節(jié)選擇信號線（WAO，word select）、時鐘信號線（CAO，CLO）、數(shù)據(jù)信號線（DAO）u在系統(tǒng)軟件的支持下，它也可用作一些特殊的控制 4、I2S總線接口松下X70手機的藍牙通信電路方框圖 5、藍牙通信接口藍牙通信接口uLCD顯示電路通常都是連接到數(shù)字基帶信號處理器的uLCD顯示接口有兩種，一種是采用并行數(shù)據(jù)傳輸，一種是采用串行數(shù)據(jù)傳輸u如今多數(shù)移動電話的LCD電路都是采用并行接口6、LCD顯示接口u控制LCD 的可以是8位或16位的并行接口，使用數(shù)據(jù)、地址線、一個寫信號、一個顯示電路片選u下一幻燈片中圖所示波導(dǎo)G100手機的LCD顯示接口采用的就是8位并行接口。其中的數(shù)據(jù)線DATA00DATA07是數(shù)據(jù)線，LCD_A0是基帶信號處理器AD6522的地址線ADD0，LCD_CS