GSM數(shù)字手機(jī)基礎(chǔ)原理-BB.ppt

GSM數(shù)字手機(jī)基礎(chǔ)原理 -基帶部分,陳麗威/sherry,CONTENTS,Block diagram BB 邏輯 音頻 電源管理 HW interface,Block diagram,Handset structure buildup is 3 part : 1.RF (radio-frequency) transmitter & receiver part. 2.BB (Baseband) logic-control & audio & power management part. 3.UI (user interface) LCD & Keypad & Camera & Sim card & Charge and so on.,CPU 微 處 理 器,電源管理部分,人機(jī)接口,副時(shí)鐘,手機(jī)中的時(shí)鐘,副時(shí)鐘（32.768KHz） 1）、給手機(jī)提供系統(tǒng)副時(shí)鐘 2）、給手機(jī)提供時(shí)間 主時(shí)鐘（13MHz/26MHz/38.4MHz） 1）、給基帶提供系統(tǒng)主時(shí)鐘 2）、給射頻提供基準(zhǔn)頻率源,BB,Baseband (logic-control & audio & power management). 基帶包括： 1）邏輯處理 2）音頻處理 3）電源管理部分,一、邏輯處理部分,手機(jī)射頻、音頻部分及外圍的顯示、聽音、送 語、插卡等部分均是在邏輯控制的統(tǒng)一指揮下完成其各自功能。,基帶套片主要由基帶芯片、音頻處理、電源管理三部分組成 多芯片方案：數(shù)字基帶芯片、模擬基帶芯片、電源芯片 雙芯片方案 數(shù)?；旌闲酒?、電源芯片。 數(shù)字基帶芯片、模電混合芯片。 單芯片方案,基帶芯片,1）模擬基帶芯片 主要完成IQ信號(hào)、語音信號(hào)及其它部分信號(hào)的調(diào)制解調(diào)、AD/DA轉(zhuǎn)換及濾波處理等。,IQ信號(hào)部分,其它輔助信號(hào)部分,語音信號(hào)部分,2）數(shù)字基帶芯片 一般集ARM和單個(gè)或多個(gè)DSP于一體，并包含各個(gè)功能Interface、大量GPIO、JTAG及與模擬基帶芯片和射頻部分的接口。主要完成數(shù)據(jù)處理、功能控制、多媒體應(yīng)用等。,3)基帶芯片結(jié)構(gòu)框圖,模擬基帶,數(shù)字基帶,語音 AD/ DA,射頻 AD/ DA GMSK 調(diào)制器/解調(diào)器,協(xié)議棧&MMI,部分Layer 1協(xié)議,SIM卡,數(shù)據(jù) 接口,鍵盤,RAM,FLASH,LCD顯示,蜂鳴器 背光,電源管理,MMC卡,攝像頭,存儲(chǔ)器,FLASH（閃爍存儲(chǔ)器） 容量最大，存放手機(jī)的系統(tǒng)程序和大容量的數(shù)據(jù)，如字庫； 手機(jī)主要用NOR和NAND，現(xiàn)也有用DOC、MCP等。 RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器） 主要用于存放手機(jī)當(dāng)前運(yùn)行的中間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在電源切斷后都不能保存； 手機(jī)主要用SRAM,PSRAM,SDRAM,DDR SDRAM等。 EEPROM（電可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器） 容量小，一般存放手機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)和用戶信息，如射頻參數(shù)、IMEI碼、電話本等。,加電,按下開機(jī)鍵,PMU部分工作，RTC起振，開關(guān)機(jī)單元啟動(dòng),PMU工作,PMU輸出CPU復(fù)位信號(hào)和手機(jī)各單元工作電壓,CPU部分工作,啟動(dòng)系統(tǒng)主時(shí)鐘，即13M,13M起振,CPU工作,調(diào)用開機(jī)程序,需要存儲(chǔ)器片選，復(fù)位，地址，讀寫允許，數(shù)據(jù)等信號(hào),搜索網(wǎng)絡(luò),待機(jī),手機(jī)開機(jī)流程,二、音頻處理部分,1.發(fā)送音頻處理過程: 來自送話器的話音信號(hào)經(jīng)音頻放大集成模塊放大后進(jìn)行A/D變換、話音編碼、信道編碼、交織、加密、突發(fā)脈沖格式化、調(diào)制，最后送到射頻發(fā)射部分進(jìn)行下一步的處理。,2接收音頻處理過程。從中頻輸出的RXI、RXQ信號(hào)送到調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，之后進(jìn)行均衡、解密、去交織、信道解碼、語音解碼，再經(jīng)D/A變換送到音頻放大集成模塊進(jìn)行放大。最后，用放大的音頻信號(hào)去推動(dòng)聽筒發(fā)聲。,3. Speaker 手機(jī)用音頻功放有A類，B類，AB類，D類 音頻功放的輸入方式有單端輸入和差分輸入,三、電源管理部分：,供電：為手機(jī)提供各路電源。內(nèi)部有很多LDO及開關(guān)電源，將變化的電池電壓轉(zhuǎn)化為恒定的輸出電壓。 充電：提供充電功能。具有涓流充電、恒流/恒壓及脈沖充電方式，可進(jìn)行充電電流值控制和調(diào)整。,PMU,LDO,Low Dropout Voltage Regulator 低壓差線性穩(wěn)壓器 常用來做轉(zhuǎn)換電壓或提供穩(wěn)定輸出電壓. (如果輸入電壓和輸出電壓很接近，最好是選用LDO穩(wěn)壓器，可達(dá)到很高的效率.),DC-DC,DC-DC有升壓式和降壓式 有單路輸出和多路輸出 有固定電壓值和可調(diào)電壓值 。,LDO與DC-DC比較,充電過程,低電壓預(yù)充電模式 當(dāng)電池電壓低于3.0V時(shí)，充電控制管理電路調(diào)節(jié)充電電路進(jìn)入低電壓預(yù)充電模式 全速充電模式 當(dāng)電池電壓高于3.0 V時(shí)，預(yù)充電模式結(jié)束，進(jìn)入全速充電模式，多數(shù)采用恒定的充電電流方式。 涓流充電模式 該充電模式也稱為恒壓充電模式，當(dāng)電池達(dá)到控制電路設(shè)定的終止充電電壓時(shí)，充電過程就轉(zhuǎn)入到該種充電模式。 脈沖充電模式 當(dāng)電源管理電路處于涓流充電模式時(shí)，它會(huì)周期性地跳轉(zhuǎn)到全速充電模式，形成脈沖電流對(duì)電池進(jìn)行充電。 充電截止模式 電源管理電路會(huì)有一個(gè)控制引腳，由手機(jī)的邏輯控制電路（或稱CPU）決定什么時(shí)候停止充電。進(jìn)入這種模式，一般會(huì)有這樣幾種情況：手機(jī)檢測(cè)到充電電路包括鋰電池溫度過高；不是原裝的鋰電池；恒壓階段的涓流充電電流已小到一定值（比如50mA以下），基本認(rèn)為電池已充滿了，不需要充電時(shí)間過長(zhǎng)；充電器設(shè)計(jì)不合理等等。,HW interface,GPIO 在手機(jī)電路中，時(shí)?？梢栽贑PU的引腳處看到GPIOX（X為0100間的數(shù)字標(biāo)號(hào)）的標(biāo)示。 GPIO是英文general purpose input output的縮寫，意為通用輸入輸出接口。 GPIO接口是CPU生產(chǎn)廠家為滿足用戶的不同應(yīng)用設(shè)計(jì)的。這些8位或16位的串行接口可由用戶（指手機(jī)生產(chǎn)廠家）通過編程來定義功能，并通過CPU內(nèi)核實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIO的控制，以擴(kuò)展和豐富手機(jī)功能。 JTAG JTAG (Joint Test Action Group 聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。 標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、 TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。測(cè)試復(fù)位信號(hào)(TRST,一般以低電平有效)一般作為可選的第五個(gè)端口信號(hào)。一個(gè)含有JTAG Debug接口模塊的CPU，只要時(shí)鐘正常，就可以通過JTAG接口訪問CPU的內(nèi)部寄存器和掛在CPU總線上的設(shè)備，如FLASH，RAM，內(nèi)置模塊的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。,HW interface,SPI SPI接口的全稱是“Serial Peripheral Interface“,意為串行外圍接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。 SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM,FLASH,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,AD轉(zhuǎn)換器,還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。 SPI接口是以主從方式工作的,這種模式通常有一個(gè)主器件和一個(gè)或多個(gè)從器件,其接口包括以下四種信號(hào)： （1）MOSI 主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入 （2）MISO 主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出 （3）SCLK 時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生 （4）/SS 從器件使能信號(hào),由主器件控制 IIC I2C(InterIntegrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。 I2C總線是一種串行數(shù)據(jù)總線，只有二根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。在 I2C總線上傳送的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)由八位組成。總線對(duì)每次傳送的字節(jié)數(shù)沒有限制，但每個(gè)字節(jié)后必須跟一位應(yīng)答位。(這是與SPI總線最顯著的不同之處)。,HW interface,IIS I2S（Inter-IC Sound Bus）是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。 I2S有3個(gè)主要信號(hào)：1.串行時(shí)鐘SCLK，也叫位時(shí)鐘，即對(duì)應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK有1個(gè)脈沖。2. 幀時(shí)鐘LRCK，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK為“1”表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)，為“0”則表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)。3.串行數(shù)據(jù)SDATA，就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。有時(shí)為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個(gè)信號(hào)MCLK，稱為主時(shí)鐘，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘（Sys Clock）。 PCM 最簡(jiǎn)單的音頻接口之一是所謂的PCM（脈沖編碼調(diào)制）接口。 PCM接口由時(shí)鐘脈沖（BCLK）、幀同步信號(hào)（FS）及數(shù)據(jù)隊(duì)列組成，每個(gè)PCM對(duì)應(yīng)一個(gè)將要接收或?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)。 手機(jī)中常用 PCM_IN,PCM_OUT,PCM_SYNC,PCM_CLK. AC97 AC97（音頻編碼1997）標(biāo)準(zhǔn)是Intel公司為計(jì)算機(jī)音頻而指定的。與PCM和I2S不同，AC97不只是一種數(shù)據(jù)格式，用于音頻編碼的內(nèi)部架構(gòu)規(guī)格，它還具有控制功能。眾所周知的AC-Link接口包括位時(shí)鐘（BITCLK）、同步信號(hào)校正（SYNC）和從編碼到處理器及從處理器中解碼（SDATDIN與SDATAOUT）的數(shù)據(jù)隊(duì)列。,HW interface,UART UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 通用異步收發(fā)器 將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計(jì)算機(jī)外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào)（鍵盤和鼠票也是串行設(shè)備）?？梢蕴幚碛?jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問題。有一些比較高檔的UART還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。 手機(jī)中常用TXD，RXD，/RTS，/CTS。 CPU 用于擴(kuò)展和豐富手機(jī)功能。需要的信號(hào)有RD, WR, CS, RESET, DATA, ADDRESS, Clock, WAIT. RGB 紅綠藍(lán)(RGB)是計(jì)算機(jī)顯示的基色，RGB565支持的色深可編程至高達(dá)每像素16位，即 RGB565(紅色5位，綠色6位，藍(lán)色5位)。 需要的信號(hào)有HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，Clock，RESET.,HW interface,SIM SIM卡(Subscriber Identity Module)，即用戶識(shí)別卡，它是一張符合GSM規(guī)范的“智慧卡” . SIM卡在與手機(jī)連接時(shí)，最少需要5個(gè)連接線， 1、電源(VCC) 2、時(shí)鐘(CLK) 3、數(shù)據(jù)I/O (Data) 4、復(fù)位(RST) 5、接地端(GND) SD 本SD卡高度集成閃存,