AP与CP介绍

经过一段时间的蓄势,TD终于开始要开花结果了,近几个月销量开始迅猛上升,以致卖到芯片缺货,需要追着台积电下单。据说明年一月份迎来小高峰销量可能达到今年全年总额。又传中移动明年的规划目标是要发展3000万TD用户。TD芯片争霸的大戏明年要开演了。据说今年的出货,T3G占50%左右,联发科+联芯占40%,展讯通过无线固化也斩获不少。不过今年只是热身。 展讯,GSM上能跟联发科掰掰手腕的。比较有希望做大的公司。联芯,大唐分出来的。有点像高通。目前主要是给联发科提供栈,据说在开发自己的芯片。重邮,实力相对弱。 T3G,原来大唐占有股份,现在是ST-Ericsson(意法半导体和爱立信合资)全资拥有,后台硬。高通,超级大鄂,据传通过收购傲世通,明年推出TD芯片。联发科,通过山寨几年时间成为大鳄之一。通过收购ADI手机芯片部门(原来跟大唐合作)进入TD市场。因为WCDMA授权的限制,联发科在3G要搞山寨的话,只能寄希望于TD了。晨星Mstar 通过收购杰脉通信进入TD市场。凯明倒闭后,原高管建立两家公司苏州傲世通和上海杰脉通信。 Marvell 华人创办的美国半导体公司,收购了Intel的XScale,实力雄厚。已经宣布推出TD单芯片。 1 手机的硬件实现方式 1.1 三种硬件方案 手机的硬件实现方式主要有3种: * 只用基带芯片,通常称作feature phone。 * 基带芯片加协处理器(CP,通常是多媒体加速器)。这类产品以MTK方案为典型代,MTK全系列的产品基本上都属于这样的方案,展讯等其他公司也在推类似的产品。这是增强了多媒体功能的feature phone。 注:协处理器(coprocessor):用来通过处理主cpu的一些工作负荷来使操作提速的辅助处理器。 * 基带芯片+应用处理器(AP:应用处理器),也就是通常说的智能手机(smart phone)。有的方案将应用处理器和基带处理器做到一颗芯片里面,例如高通的MSM7200A。它有一个ARM11核(应用处理器)和一个ARM9核(基带处理器),两者通过共享内存通信。当然,智能手机也可以使用增强影音处理能力的协处理器。 1.2 智能手机 在智能手机中,手机功能的实现以应用处理器(AP)为主,基带芯片提供通信功能。可以把AP看作计算机,把基带芯片看作AP的无线modem。这个无线modem通过A T接口(相当于计算机和调制解调器之间的接口,但各厂家都有扩展命令)提供通话、短消息、上网、UIM卡等功能。 2 AP软件概述 2.1 什么是AP软件 本文提到的“AP软件”是指应用处理器(AP)上所运行软件的总和,本文也将其称作手机软件或智能手机软件。如果把手机看作一台电脑,手机软件就相当于电脑上的操作系统与所有常用软件的集合。 3 再说智能手机 智能手机和Feature Phone究竟有什么区别?其实,Feature Phone可以实现智能手机的大多数功能。两者最本质的区别就是不同的出发点。Feature Phone是在不断扩充应用功能的无线通信终端(行业术语叫移动台),而智能手机是增加了无线通信功能的手持式电脑。 Feature Phone的软件基本上都运行在CPU的特权模式,在PC程序员看来,Feature Phone 的软件就是一个做了UI的宏内核。而智能手机的软件体系基本上照搬了PC的软件体系,将内核、驱动(可以编入内核,也可以独立)和应用分开。 下面以海思K3平台参考设计进行介绍: 3.1 AP 模块 AP(Application Processor)模块是指以Hi3611 为核心的处理器模块。Hi3611 内部集成应用处理器模块(AP)和电源管理模块(PMU)。AP 模块搭配存储单元(NAND+DDR)以及LCD(Liquid Crystal Display)、cmera、Bluetooth、WiFi、GPS(Global Position System)等外设模块,实现丰富的多媒体和短距离无线业务。PMU 一方面为整个系统的各个模块单元提供供电,另一方面提供Audio Codec、USB PHY、HKADC、Clock 等功能。 3.2 存储器模块 应用子系统的存储器单元主要提供程序存储和运行空间,以及资料数据的存储空间,这些功能由SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)和NAND Flash实现。 参考设计选取的存储器件型号是:Micron 公司的MT29C2G24MAKJAJC-75。这款芯片是16bit 位宽NAND Flash(2Gbit)+16bit 位宽Mobile DDR SDRAM(1Gbit)的MCP芯片,单电压(1.8V)供电,BGA封装。其中Mobile DDR(Double Data Rate)支持局部自刷新、温度补偿和DPD(Deep Power Down)等省电模式。 在Hi4731 中,MT29C2G24MAKJAJC-75 的DDR SDRAM 最高工作频率可以达到120MHz。 3.3 LCD 显示模块 LCM(LCD Module)为该产品多媒体应用的重要外设之一,是手机主要的人机界面,用于显示操作界面和其他各种图象。Hi4731 参考设计的LCD 模组兼容Wistron 公司的T28QT7410、友达光电的H283VL01 V0、TPO 的TD028TTEC1。其中,T28QT7410 是一款 2.8 QVGA(240%320)LCD 模组,而H283VL01 V0 和TD028TTEC1 是 2.8VGA (480%640)LCD 模组,均支持触摸屏功能,色彩深度均为18bit。数据接口为18bit RGB 接口,寄存器配置通过SPI(Serial Peripheral Interface)接口实现,其片选为Hi3611 的SPI2_CS2。LCD 背光是由4 个LED(Light Emitting Diode)串联组成。该LCD 模组集成4 线电阻式触摸屏,由Hi3611 内部集成的触摸屏控制器实现检测功能。 3.4 Camera 模块 摄像头位于整机的背面,2Mega 像素,摄像头采用三星公司的Sensor 5K4BAFX。 3.5 蓝牙和FM 模块 Bluetooth&FM 模块可实现蓝牙通信及FM 接收功能。蓝牙使用UART2 接口同Hi3611进行数据通信,通过PCM(Pulse Code Modulation)总线建立语音上下行连接,Hi3611通过I2C2 总线实现对芯片内部FM 模块的配置。 本模块采用CSR 公司的射频和基带单芯片蓝牙、FM 解决方案芯片,型号为 BC51E130A。BC51E130A芯片内部集成了蓝牙基带和射频系统及带立体声音频输出驱动级的FM 接收器。BC51E130A芯片封装为VFBGA,大小为6mm%6mm%1mm。蓝牙模块遵循蓝牙V2.0+EDR(Enhanced Data Rate)语音和数据传输,FM 支持接收频段范围为76MHz~108MHz 的广播。 3.6 WiFi 模块 WiFi 模块遵循IEEE 802.11b/g 标准,可实现数据的无线短距离接收和发射,且本模块还能够实现同蓝牙的共存,可与蓝牙模块共用2.4G 公共频段。WiFi 通过SDIO 模块和Hi3611 进行数据通信。 WiFi 模块采用海华公司的WiFi 模组,型号为A W-GH320。此模组内部集成了Marvell 公司的WLAN SoC(System On Chip)芯片88W8686,以及射频Balun、PA(PowerAmplifier)、SPDT(Single Pole, Double Throw switch)和BPF(Band Pass Filter)。其内部框图如图2-7 所示。WiFi 模块封装为LGA(Land Grid Array),大小为9.6mm%9.6mm%1.3mm,无铅。 3.7 GPS 模块 K3 系统中GPS 单元功能由SiRF 公司的GSC3LT 完成,配合系统完成GPS 定位功能。 GSC3LT 配合外围辅助电路形成完整的GPS 硬件解决方案。其中TCXO(晶振时钟)为GSC3LT 提供高精度/高稳定度的参考时钟,TCXO 的电源由GSC3LT 提供,可以通过软件关闭和打开。GPS 单元的射频前端由SA W Filter(Surface Acoustic Wave Filter)和相关的匹配电路构成,主要完成GPS 信号的接收和滤波。 由于GSC3LT 内嵌4 个LDO(Low Dropout Regulator),且有自己的电源管理单元,所以其电源供给方案相对简单,可以通过电池输出端VBA T 直接供应。在软件的控制下,系统可以关闭VBA T 或者部分LDO,使GSC3LT 工作在低功耗模式(Hibernatemode)。 GSC3LT 与主控接口对接(通信与控制接口/睡眠时钟等),可以实现GSC3LT 的数据上报和状态指示,以及Hi3611 对GSC3LT 的控制。 对于GSC3LT 这款芯片,其主要支持特性和性能如下: ·内嵌专用的DSP Core 和ARM7TDMI Core,能够自主完成算法和数据处理,输出位置数据(NMEA报文)给主控芯片。内嵌ROM/RAM,为DSP/ARM 提供运行空间。 ·具有电源管理单元,可以使芯片在不同功耗模式下进行切换。 ·内置 4 个LDO,简化电源供给,芯片可以通过电池直接供电。 ·主控接口可选为UART/SPI。 ·射频/数字合封芯片。 ·接收频段:L1(1575.42MHz)。 ·接受灵敏度:标称-159dBm,实际性能与具体电路设计相关。 3.8 其他模块 1) 键盘 参考设计支持触摸屏输入,故其主键盘仅为5*4 键盘,包括:五向键、通话键、挂机键、菜单键、确认键、左软键和右软键。 2) 马达 参考设计中马达的正极连接至电池电源(串联限流电阻),负极连接至Hi3611 的DR2引脚。从而实现震动马达功能。 3) LED 指示灯 参考设计中采用Hi3611 的DR3、DR4 和DR5 控制三色指示灯的开关。三色灯点亮的时间占空比可软件配置。 继续阅读