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1、GSM数字手机基础原理-基带部分,陈丽威/sherry,CONTENTS,Block diagram BB 逻辑 音频 电源管理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微处
2、理器,电源管理部分,人机接口,副时钟,手机中的时钟,副时钟（32.768KHz）1）、给手机提供系统副时钟2）、给手机提供时间主时钟（13MHz/26MHz/38.4MHz）1）、给基带提供系统主时钟2）、给射频提供基准频率源,BB,Baseband(logic-control&audio&power management).基带包括：1）逻辑处理 2）音频处理 3）电源管理部分,一、逻辑处理部分,手机射频、音频部分及外围的显示、听音、送 语、插卡等部分均是在逻辑控制的统一指挥下完成其各自功能。,基带套片主要由基带芯片、音频处理、电源管理三部分组成多芯片方案：数字基带芯片、模拟基带芯片、电源芯
3、片双芯片方案 数模混合芯片、电源芯片。数字基带芯片、模电混合芯片。单芯片方案,基带芯片,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,2）数字基带芯片 一般集ARM和单个或多个DSP于一体，并包含各个功能Interface、大量GPIO、JTAG及与模拟基带芯片和射频部分的接口。主要完成数据处理、功能控制、多媒体应用等。,3)基带芯片结构框图,模拟基带,数字基带,语音AD/DA,射频 AD/DAGMSK调制器/解调器,协议栈&MMI,部分Layer 1协议,SIM卡,数据接口,键盘,RAM,FL
4、ASH,LCD显示,蜂鸣器背光,电源管理,MMC卡,摄像头,存储器,FLASH（闪烁存储器）容量最大，存放手机的系统程序和大容量的数据，如字库；手机主要用NOR和NAND，现也有用DOC、MCP等。RAM（随机存取存储器）主要用于存放手机当前运行的中间数据，数据在电源切断后都不能保存；手机主要用SRAM,PSRAM,SDRAM,DDR SDRAM等。EEPROM（电可编程可擦除只读存储器）容量小，一般存放手机的系统参数和用户信息，如射频参数、IMEI码、电话本等。,加电,按下开机键,PMU部分工作，RTC起振，开关机单元启动,PMU工作,PMU输出CPU复位信号和手机各单元工作电压,CPU部分
5、工作,启动系统主时钟，即13M,13M起振,CPU工作,调用开机程序,需要存储器片选，复位，地址，读写允许，数据等信号,搜索网络,待机,手机开机流程,二、音频处理部分,1.发送音频处理过程:来自送话器的话音信号经音频放大集成模块放大后进行A/D变换、话音编码、信道编码、交织、加密、突发脉冲格式化、调制，最后送到射频发射部分进行下一步的处理。,2接收音频处理过程。从中频输出的RXI、RXQ信号送到调制解调器进行解调，之后进行均衡、解密、去交织、信道解码、语音解码，再经D/A变换送到音频放大集成模块进行放大。最后，用放大的音频信号去推动听筒发声。,3.Speaker手机用音频功放有A类，B类，AB
6、类，D类音频功放的输入方式有单端输入和差分输入,三、电源管理部分：,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。具有涓流充电、恒流/恒压及脉冲充电方式，可进行充电电流值控制和调整。,PMU,LDO,Low Dropout Voltage Regulator 低压差线性稳压器常用来做转换电压或提供稳定输出电压.(如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率.),DC-DC,DC-DC有升压式和降压式有单路输出和多路输出有固定电压值和可调电压值。,LDO与DC-DC比较,充电过程,低电压预充电模式当电池电
7、压低于3.0V时，充电控制管理电路调节充电电路进入低电压预充电模式 全速充电模式 当电池电压高于3.0 V时，预充电模式结束，进入全速充电模式，多数采用恒定的充电电流方式。涓流充电模式 该充电模式也称为恒压充电模式，当电池达到控制电路设定的终止充电电压时，充电过程就转入到该种充电模式。脉冲充电模式 当电源管理电路处于涓流充电模式时，它会周期性地跳转到全速充电模式，形成脉冲电流对电池进行充电。充电截止模式 电源管理电路会有一个控制引脚，由手机的逻辑控制电路（或称CPU）决定什么时候停止充电。进入这种模式，一般会有这样几种情况：手机检测到充电电路包括锂电池温度过高；不是原装的锂电池；恒压阶段的涓流
8、充电电流已小到一定值（比如50mA以下），基本认为电池已充满了，不需要充电时间过长；充电器设计不合理等等。,HW interface,GPIO在手机电路中，时常可以在CPU的引脚处看到GPIOX（X为0100间的数字标号）的标示。GPIO是英文general purpose input output的缩写，意为通用输入输出接口。GPIO接口是CPU生产厂家为满足用户的不同应用设计的。这些8位或16位的串行接口可由用户（指手机生产厂家）通过编程来定义功能，并通过CPU内核实现对GPIO的控制，以扩展和丰富手机功能。JTAGJTAG(Joint Test Action Group 联合测试行动小组
9、)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。测试复位信号(TRST,一般以低电平有效)一般作为可选的第五个端口信号。一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，内置模块的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。,HW interface,SPI SPI接口的全称是Serial Peripheral Interface,意为串行外围接口,是
10、Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：（1）MOSI 主器件数据输出,从器件数据输入（2）MISO 主器件数据输入,从器件数据输出（3）SCLK 时钟信号,由主器件产生（4）/SS 从器件使能信号,由主器件控制IICI2C(InterIntegrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线是一种串
11、行数据总线，只有二根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。在 I2C总线上传送的一个数据字节由八位组成。总线对每次传送的字节数没有限制，但每个字节后必须跟一位应答位。(这是与SPI总线最显著的不同之处)。,HW interface,IISI2S（Inter-ICSoundBus）是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准。I2S有3个主要信号：1.串行时钟SCLK，也叫位时钟，即对应数字音频的每一位数据，SCLK有1个脉冲。2.帧时钟LRCK，用于切换左右声道的数据。LRCK为“1”表示正在传输的是左声道的数据，为“0”则表示正在传输的是右声道的数据。3
12、.串行数据SDATA，就是用二进制补码表示的音频数据。有时为了使系统间能够更好地同步，还需要另外传输一个信号MCLK，称为主时钟，也叫系统时钟（SysClock）。PCM最简单的音频接口之一是所谓的PCM（脉冲编码调制）接口。PCM接口由时钟脉冲（BCLK）、帧同步信号（FS）及数据队列组成，每个PCM对应一个将要接收或将要发送的数据。手机中常用 PCM_IN,PCM_OUT,PCM_SYNC,PCM_CLK.AC97AC97（音频编码1997）标准是Intel公司为计算机音频而指定的。与PCM和I2S不同，AC97不只是一种数据格式，用于音频编码的内部架构规格，它还具有控制功能。众所周知的A
13、C-Link接口包括位时钟（BITCLK）、同步信号校正（SYNC）和从编码到处理器及从处理器中解码（SDATDIN与SDATAOUT）的数据队列。,HW interface,UARTUART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通用异步收发器 将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也
14、是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区。手机中常用TXD，RXD，/RTS，/CTS。CPU用于扩展和丰富手机功能。需要的信号有RD,WR,CS,RESET,DATA,ADDRESS,Clock,WAIT.RGB红绿蓝(RGB)是计算机显示的基色，RGB565支持的色深可编程至高达每像素16位，即 RGB565(红色5位，绿色6位，蓝色5位)。需要的信号有HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，Clock，RESET.,HW interface,SIMSIM卡(Subscriber Identity Module)，即用
15、户识别卡，它是一张符合GSM规范的“智慧卡”.SIM卡在与手机连接时，最少需要5个连接线，1、电源(VCC)2、时钟(CLK)3、数据I/O(Data)4、复位(RST)5、接地端(GND)SD本SD卡高度集成闪存,具备串行和随机存取能力。可以通过专用优化速度的串行接口访问,数据传输可靠。接口完全符合最新的消费者标准,叫做SD卡系统标准,由SD卡系统规范定义。本卡由6线SD卡接口控制,包括：CMD,CLK,DAT0-DAT3.USBUSB的全称是Universal Serial Bus USB接口的特点很突出：速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拨等等。USB接口定义很简单：1 5V 2 DATA 3 DATA 4 GND,END,Thank you,
