手機基帶電路課件

1、手機基帶電路數(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

2、品的基本上都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）相當于計算機中的CPU，它通常是

3、簡化指令集的計算機芯片（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 Moni

4、toring）等u提供與PC機、外部調(diào)試設備的通訊接口，如JTAG接口等u不同廠家MCU或許在構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

5、時回聲的抵消在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、AS

6、IC 單 元 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)

7、制電路，調(diào)制到發(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

8、低端手機就可以選擇一個處理MP3的協(xié)處理器u客戶比較容易去設計，可以應對市場的變化，使設計得以盡快市場化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

9、件，如RAM、ROM、片內(nèi)外設組合在一起才構成現(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，在應用處理器中進行PDA與多媒體應用等處理u手機中的應用處理器多采用TI的OMAP處理器u應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，不因應用處理器上的多媒體應用出現(xiàn)故障而殃及通話功能u采用通信和應用分開的雙核芯片可以構建一個平衡的系統(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

10、顯示、鍵盤以及送話、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)點是電路結構簡單，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

11、采用該類器件，用以存儲啟動代碼u手機工作時，一般先由ROM中的引導程序啟動系統(tǒng)，再從FLASH存儲器中讀取系統(tǒng)程序和應用程序，送到RAM中u在程序的運行過程中，中間結果一般放在內(nèi)存RAM中，程序結束時，又將結果送到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)

12、丟失u手機出現(xiàn)“鎖機”、“聯(lián)系服務商”等故障多與EEPROM及其內(nèi)部數(shù)據(jù)錯誤相關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構非常簡單，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uFLAS

13、H存儲器是1987年提出來的，是EEROM走向成熟和半導體技術發(fā)展到1m技術以下、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

14、和各種功能程序，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，當關掉電路的電源以后，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、菜單的設置、手機解鎖碼、PIN碼

15、、手機的機身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)系服務商(CONTACT SERVICE)”：顯示“電話失效，聯(lián)系服務商(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，當出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失時可以用各手機相應的免拆機軟件故障檢修儀重新寫入相應的數(shù)據(jù)碼 片存 儲 器 接 口u數(shù)字基帶信號處理器

16、的存儲器接口包含地址線、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）有被設計在數(shù)字基帶部分的，有被設計在復合電源管理單元（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.

17、768kHz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手機的復位與看門狗圖解 4、看 門

18、狗 與 復 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機器的系統(tǒng)軟件來設定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

19、都會提供SIM卡接口（GSM手機）或UIM卡接口（CDMA、WCDMA手機），這些接口通常都有復位信號、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相當多的基帶信號處理器都提供一個I2C總線u用以控制復合電源管理器、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是片選信號