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1、智能手机硬件体系大家都知道现在的智能手机，几乎人人都有一部，那么，有 谁知道智能手机的硬件体系结构呢？小编在这里带大家来了解。而对于移动终端，基本上可以分成两种：一种是传统手机(feature phone);另一种是智能手机(smart phone)。智能手机具有 传统手机的基本功能，并有以下特点：开放的操作系统、硬件和软件 的可扩充性和支持第三方的二次开发。 相对于传统手机，智能手机以 其强大的功能和便捷的操作等特点，越来越得到人们的青睐，将逐渐 成为市场的一种潮流。然而，作为一种便携式和移动性的终端，完全依靠电池来供 电，随着智能手机的功能越来越强大，其功率损耗也越来越大。因此， 必须提高
2、智能手机的使用时间和待机时间。对于这个问题，有两种解 决方案：一种是配备更大容量的手机电池 ；另一种是改进系统设计， 采用先进技术，降低手机的功率损耗。现阶段，手机配备的电池以锂离子电池为主， 虽然锂离子电 池的能量密度比以往提升了近 30%，但是仍不能满足智能手机发展 需求。就目前使用的锂离子电池材料而言，能量密度只有20%左右 i的提升空间。而另一种被业界普遍看做是未来手机电池发展趋势的燃 料电池，能使智能手机的通话时间超过 13 h，待机时间长达1个月, 但是这种电池技术仍不成熟，离商用还有一段时间 1。增大手机电 池容量总的趋势上将会增加整机的成本。因此，从智能手机的总体设计入手，应用
3、先进的技术和器件， 进行降低功率损耗的方案设计，从而尽可能延长智能手机的使用时间 和待机时间。事实上，低功耗设计已经成为智能手机设计中一个越来 越迫切的问题。1智能手机的硬件系统架构本文讨论的智能手机的硬件体系结构是使用双cpu架构，如图1所示。主处理器运行开放式操作系统，负责整个系统的控制。从处 理器为无线modem部分的dbb（数字基带芯片），主要完成语音信号 的a/d转换、d/a转换、数字语音信号的编解码、信道编解码和无线 modem 部分的时序控制。主从处理器之间通过串口进行通信。主处理器采用xxx公司的cpu芯片，它采用emos工艺，拥有arm926ej-s 内核，采用arm公司的a
4、mba（先进的微控制器总线体系结构）,内部 含有16 kb的指令cache、16 kb的数据cache和mmu（存储器管 理单元）。为了实现实时的视频会议功能，携带了一个优化的mpeg4 硬件编解码器。能对大运算量的mpeg4编解码和语音压缩解压缩进 行硬件处理，从而能缓解 arm内核的运算压力。主处理器上含有 lcd（液晶显示器）控制器、摄像机控制器、sdram和srom控制器、 很多通用的gpio 口、sd卡接口等。这些使它能很出色地应用于智能 手机的设计中.在智能手机的硬件架构中，无线modem部分只要再加一定的外围电路，如音频芯片、led、摄像机控制器、传声器、扬声器、 功率放大器、天
5、线等，就是一个完整的普通手机（传统手机）的硬件电路。模拟基带（abb）语音信号引脚和音频编解码器芯片进行通信，构 成通话过程中的语音通道。从这个硬件电路的系统架构可以看出，功耗最大的部分包括 主处理器、无线modem、led和键盘的背光灯、音频编解码器和功 率放大器。因此，在设计中，如何降低它们的功耗，是一个很重要的 问题。2低功耗设计2.1降低cpu部分的供电电压和频率在数字集成电路设计中，emos电路的静态功耗很低，与其 动态功耗相比基本可以忽略不计， 故暂不考虑。其动态功耗计算公式 为：pd="ctv2f"(1)式中：pd为emos芯片的动态功耗;ct
6、为emos芯片的负载 电容;v为emos芯片的工作电压;f为emos芯片的工作频率。由式(1)可知，emos电路中的功率消耗与电路的开关频率呈 线性关系，与供电电压呈二次平方关系。对于epu来说，vcore电压 越高，时钟频率越快，则功率消耗越大，所以，在能够正常满足系统 性能的前提下，尽可能选择低电压工作的epu。对于已经选定的epu 来说，降低供电电压和工作频率，能够在总体功耗上取得较好的效果。对于主epu来说，内核供电电压为1.3 v，已经很小，而且 其全速运行时的主频可以完全根据需要进行设置， 其内部所需的其他 各种频率都是通过主频分频产生。主 epu主频fepu计算公式如下：在eom
7、s芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的引脚不能 悬空，一般接下拉电阻来降低输入阻抗，提供泄荷通路。需要加上拉 电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限来增强抗干 扰能力。但是在选择上拉电阻时，必须要考虑以下几点：a）从节约功耗及芯片的倒灌电流能力上考虑，上拉电阻应足够大，以减小电流；b）从确保足够的驱动电流考虑，上拉电阻应足够小，以增大 电流；c）在高速电路中，过大的上拉电阻会使信号边沿变得平缓， 信号完整性会变差。因此，在考虑能够正常驱动后级的情况下（即考虑芯片的vih 或vil），尽可能选取更大的阻值，以节省系统的功耗。对于下拉电阻， 情况类似。232对悬空引脚的处理对于系统中e
8、mos器件的悬空引脚，必须给予重视。因为emos悬空的输入端的输入阻抗极高，很可能感应一些电荷导致器件被高压击穿，而且还会导致输入端信号电平随机变化，导致epu在休眠时不断地被唤醒，从而无法进入睡眠状态或其他莫名其妙的故 障。所以正确的方法是，根据引脚的初始状态，将未使用的输入端接 到相应的供电电压来保持高电平，或通过接地来保持低电平。233缓冲器的选择缓冲器有很多功能，如电平转换、增加驱动能力、数据传输 的方向控制等，当仅仅基于驱动能力的考虑增加缓冲器时，必须慎重考虑，因驱动电流过大会导致更多的能量被浪费掉。所以应仔细检查芯片的最大输出电流ioh和iol是否足够驱动下级芯片，当可以通过 选取
9、合适的前后级芯片时应尽量避免使用缓冲器。2.4电源供给电路由于使用双epu架构，外设很多，需要很多种电源。仅以 主epu来说，就需要1.3v、2.4v和2.8v电压，因此需要很多电压变 化单元。通常，有以下几种电压变换方式：线性调节器；dc/dc;LDO（低 漏失调节器）。其中ldo本质上是一种线性稳压器，主要用于压差较 小的场合，所以将其合并为线性稳压器。线性稳压器的特点是电路结构简单， 所需元件数量少，输入 和输出压差可以很大，但其致命弱点是效率低、功耗高，其效率η 完全取决于输出电压大小。dc/dc电路的特点是效率高、升降压灵活，缺点是电路相对 复杂，纹波噪声干扰较大，体积也相对较大，价格也比线性稳压高， 对于升压，只能使用dc/dc。因此，在设计中，对于电源纹波噪音要 求不严的情况，都是使用 dc/dc的电压转换器件，这样可以有效地 节约能量，降低智能手机的功耗.7