随着通信行业的不断发展,移动终端已经从单一的通话功能演变为语音、数据、图像、音乐和多媒体。移动终端基本上可以分为两种:一种是传统手机(featurephone);另一种是智能手机(smartphone)。智能手机具有传统手机的基本功能,具有开放式操作系统、硬件和软件可扩展性以及支持第三方二次开发的特点。与传统手机相比,智能手机以其功能强大、操作方便而受到市场的青睐,成为市场的一种趋势。
智能手机可视为袖珍计算机。它有处理器、存储器、输入输出设备(键盘、显示屏、USB接口、耳机接口、摄像头等。I/O通道。手机通过空中接口协议(例如GSM、CDMA、PHS等)和基站通信可以传输语音和数据。
智能手机的外部结构如图1所示。
打开手机外壳,打开电路板等元件,可以看到智能手机的内部结构。图2显示了智能手机的内部结构。
智能手机的主电路板是手机中最重要的部件。它位于智能手机内部,通过数据软线或接触连接到所有部件。主电路板可以说是手机的核心部件,负责手机信号的输入、输出、处理、手机信号的发送、整机的供电和控制。图3显示了智能手机的主电路板。
不同品牌的智能手机电路板设计会有所不同,有些智能手机只有一个电路板,有些智能手机除了主电路外,还有副电路板。副电路板通常连接接口、摄像头等附件。
从图3中可以看出,智能手机的主电路板上安装的都是贴片元器件,排列十分紧密,并且电路板上的主要芯片都采用BGA焊接在电路板上的形式。
BGA的全称是BallGridArray(球栅阵列结构PCB),它是一种集成电路采用有机载板的封装方法。其特点是:封装面积小,功能增加,引脚数量增加;PCB板焊可自行居中,易上锡;可靠性高;电气性能好,整体成本低。
智能手机的电路是智能手机的核心,负责手机的源、控制和各种功能的实现。智能手机电路主要包括:射频电路、语音电路、处理器和存储电路、电源和充电电路、操作屏幕显示电路、接口电路等功能电路(如蓝牙、天线、接收、传感器、振动器、摄像头电路等),如图4所示。
电路板是智能手机的核心部件,包括射频芯片、射频功率放大器芯片、处理器芯片、电源管理芯片、存储芯片、触摸屏控制芯片等。
智能手机的硬件系统结构包括双处理器结构和单处理器结构。
智能手机的双处理器结构主要包括:主处理器和从处理器,如图5所示。主处理器运行开放式操作系统和操作系统上的各种应用,负责整个系统的控制;处理器负责基本无线通信,主要包括DBB(DigitalBaseband,和ABB(AnalogBaseband,模拟基带),完成语音信号和数字语音信号调制解调,解码信道编码和无线Modem控制。
也叫主处理器AP(ApplicaTIonProcessor,应用处理器),也叫从处理器,BP(BasebandProcessor,基带处理器)通过串口、总线或USB不同手机芯片生产集成厂家采用的集成方式不同,目前市场上仍以串口通信为主。
事实上,智能手机只是传统手机的基本硬件结构BP音频芯片、LCD控制、摄像机控制器、扬声器、天线等,构成了智能手机的完整硬件结构。
智能手机的单处理器只包括一个处理器,即智能手机的基本通信功能(通话、信息、GPRS等)和多媒体、应用软件的处理只用一个处理器来解决。这枚单处理器集成了数字基带、模拟基带、射频、电源管理、SRAM等功能,如图6所示。
在移动终端中,射频芯片负责射频收发、频率合成和功率放大;基带芯片负责信号处理和协议处理。简单地说,射频芯片起着发射机和接收机的作用。一些射频芯片还为处理器芯片提供26MHz系统时钟信号。智能手机中的射频芯片如图7所示。
射频功率放大器芯片在智能手机中的作用主要是放大射频信号,使足够的功率发射到基站。射频功率放大器是智能手机中耗电量较大的元件之一,主要集成了滤波器、放大器、匹配电路、功率检测、偏压控制等电路。如图8所示,射频功率放大器芯片。
中央处理器(CenterProcessingUnit,CPU)芯片是智能手机的核心部件。手机中的微处理器类似于计算机中的中央处理器。它不仅是整个智能手机的控制中心系统,也是逻辑部分的控制核心。微处理器通过运行存储器中的软件和调用存储器中的数据库来监控手机。所有要处理的数据都必须通过CPU要完成,手机各部分的管理离不开司令部微处理器的统一协调指挥。随着集成电路生产技术和工艺水平的不断提高,微处理器在微处理器中集成先进的数字信号处理器等功能越来越强大(DSP)等。处理器的性能决定了整个手机的性能。目前,智能手机处理器制造商主要有:德州仪器,Intel、高通,三星,Marvell、英伟达、华为等。手机处理器芯片如图9所示。
电源管理芯片(PowerManagemenTIntegratedCircuits)它是一种芯片,负责智能手机系统中转换、分配、检测等电能管理的芯片。同时,电池充电也可以管理和控制,如图10所示。
智能手机的存储器有很多种:Flash存储器、RAM随机存储器,ROM只读存储器等,其中手机存储器主要用于存储主程序、字库、用户程序、用户数据等,如图11所示。
RAM随机存储器主要用于存储智能手机运行过程中的程序和数据,必须首先安装需要执行的程序或需要处理的数据RAM内。
ROM只读存储器是指只能从设备中读取数据而不能写入数据的存储器。ROM数据是由手机制造商提前编制固化的程序,用户不能随意更改。ROM主要用于检查手机系统的配置,提供最基本的输入输出(I/O)程序。
Flash存储器是一种长寿命的非易失性存储器(存储的数据信息可以在断电时保持)。数据删除不是单字节,而是固定块。Flash存储器断电时仍能保存数据,通常用于保存设置信息,如用户对手机的设置信息。
智能手机的音频处理器主要处理手机的声音信号,主要负责接收和发送音频信号,是手机听到对方声音的关键部件。音频处理器解码基带信号D/A转换后输出音频信号。音频处理器芯片如图12所示。