什么是手機硬件
發(fā)布時間：2025-09-16 | 來源：互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)載和整理
功能手機一般只含有基帶芯片組，也就是所謂BP。而智能手機則含有AP和BP兩個部分。AP，應(yīng)用程序處理器(ApplicationProcessor)，負責(zé)大部分應(yīng)用程序的執(zhí)行。而BP，基帶處理器(BasebandProcessor)，也稱為通信處理器(CP，CommunicationProcessor)，負責(zé)所有通訊軟件的執(zhí)行。
功能手機例子：LGElectronicsCyonLG-KP4000[1]
手機支持CDMA2000，采用高通的芯片，其中包含高通MSM6100，一般說到CDMA芯片的時候，實際上它基本上分四個部分，第一個部分是MSM芯片，就是一般手機終端用的基站芯片，它有調(diào)制解調(diào)、多媒體功能等等。另外兩個部分是RFR和RFT，RFR指的是射頻接收的部分，RFT是指射頻傳輸?shù)牟糠?，他們?gòu)成了RF射頻芯片。第四個部分是電源管理的部分。一般的不管是CDMA2000還是WCDMA方面，無線終端，那都需要這四種半導(dǎo)體產(chǎn)品，就是MSM，RFR、RFT和電源管理。
智能手機：AP和BP
如果說功能手機的硬件結(jié)構(gòu)，以BP為主體，添加了一些額外的應(yīng)用程序和相應(yīng)的硬件外設(shè)。那么智能手機作為功能手機的進一步發(fā)展，在BP的基礎(chǔ)上，增加了AP，專門用于強化對應(yīng)用程序的支持。
大多數(shù)的手智能手機機都含有兩個處理器。操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序都在ApplicationProcessor(AP)上執(zhí)行，AP一般采用ARM芯片的CPU。而手機射頻通訊控制軟件，則運行在另一個分開的CPU上，這個CPU稱為BasebandProcessor(BP)。把射頻功能放在BP上執(zhí)行的主要原因是：射頻控制函數(shù)(信號調(diào)制、編碼、射頻位移等)都是高度時間相關(guān)的。最好的辦法就是把這些函數(shù)放在一個主CPU上執(zhí)行，并且這個主CPU是運行實時操作系統(tǒng)的。另外一個使用BP的好處是一旦它被設(shè)計和認證為好了的，不管你采用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件怎么變化，它都可以正確的執(zhí)行功能(它的通訊功能)。另外操作系統(tǒng)和驅(qū)動的bug也不會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)送災(zāi)難性的數(shù)據(jù)到移動網(wǎng)絡(luò)中。(FCC要求的)[5]
下面是智能手機的硬件圖[3]。
主處理器運行開放式操作系統(tǒng)，負責(zé)整個系統(tǒng)的控制。從處理器為無線modem部分的dbb(數(shù)字基帶芯片)，主要完成語音信號的a/d轉(zhuǎn)換、d/a轉(zhuǎn)換、數(shù)字語音信號的編解碼、信道編解碼和無線modem部分的時序控制。主從處理器之間通過串口進行通信。而BP部分的CPU，內(nèi)存，電源管理，無線收發(fā)器，功率放大器等等器件，實際就是原來的功能手機主要結(jié)構(gòu)。
在智能手機的硬件架構(gòu)中，無線modem部分只要再加一定的外圍電路，如音頻芯片、lcd、攝像機控制器、傳聲器、揚聲器、功率放大器、天線等，就是一個完整的普通手機(傳統(tǒng)手機)的硬件電路。模擬基帶(abb)語音信號引腳和音頻編***芯片進行通信，構(gòu)成通話過程中的語音通道。
最初AP部分與BP部分都是分開的，兩者之間通過AT命令通信。如下圖[4]顯示的是MotoDroid和iPhone3GS兩款手機的主板實物照片。需要注意的是，實物圖中看不到CPU芯片，因為在主板中，CPU和RAM是疊加在一起的。這個做法叫PackageonPackage(PoP)，它的好處主要是節(jié)省主板空間。
早期的手機AP與BP的物理聯(lián)系，通過串口(UART)來實現(xiàn)，不僅需要串口，而且通常還需要通用輸入輸出控制線(GeneralPurposeInput/Outpu,GPIO)，來協(xié)調(diào)AP與BP之間的電源管理等等。在手機閑置時，AP和BP部分都處于睡眠狀態(tài)，以便省電。撥打電話時AP通過GPIO喚醒BP，然后通過串口給BP發(fā)送AT命令。有來電時BP也通過GPIO喚醒AP，然后也通過串口發(fā)送AT命令，通知AP啟動振鈴，接換手機界面等等。很顯然用串口(UART)，GPIO，加AT命令的方式，來協(xié)調(diào)AP與BP的工作，效率不太高。雖然后期手機，用USB或SPI取代了UART，效率有所提高，但是總體上來說AP與BP的協(xié)調(diào)，仍然是整個手機工作效率的瓶頸。
AP和BP各自有一塊彼此獨立的CPU芯片，不僅相互之間的通信效率差，而且購置芯片的成本高，占用手機電路板的面積大，同時還耗電。為了克服這些缺點，SoC二合一芯片的出現(xiàn)，是大勢所趨，困難在于SoC芯片的設(shè)計和制造難度較大。例如在SoC內(nèi)部，AP和BP分工依然明確，兩者之間的通信，通常依靠內(nèi)存共享(SharedMemory)。但是實現(xiàn)內(nèi)存共享的技術(shù)難度，要比AT命令的方式要復(fù)雜得多。
對于一些新近的制作商，例如平板、電子書，使用BP模塊。
智能手機的例子
GPhoneNexusOne所使用的Qualcomm的QSD8250，以及G1和G2所使用的Qualcomm的MSM7200芯片，都是AP和BP二合一的SoC芯片。以MSM7200芯片為例，它的AP部分內(nèi)置兩枚CPU內(nèi)核，一個是ARM11，另一個是DSP專用內(nèi)核QDSP5，BP部分也有兩個CPU內(nèi)核，分別是ARM926和DSP專用內(nèi)核QDSP4。GPhoneNexusOne內(nèi)置CPU芯片是高通(Qualcomm)的Snapdragon系列QSD8250芯片。該芯片的內(nèi)核是ARMCortex-A8。
Qualcomm的MSM6xxx系列是基帶芯片，MSM7xxx系列AP+BPSoC芯片，于2006年左右陸續(xù)上市。
BP的做法有三種方式，1.分立器件，這是早期智能手機的BP部分的主要實現(xiàn)方式，例如以IntelPXA系列芯片為CPU的手機。眼下iPhone，PalmPe，MotoDroid也沿襲了分立器件的結(jié)構(gòu)。2.BP模塊，這個方式使用簡單，但是成本較高。非手機類的移動設(shè)備，常用這種設(shè)計。3.AP+BP二合一SoC芯片，技術(shù)難度最大，但利潤率也最高，是目前手機最普遍使用的BP實現(xiàn)方式，例如HTC手機既用TI的SoC芯片，使用的是Qualcomm的SoC芯片，而Nokia智能手機大部分使用TI的SoC。
手機制作流程
手機設(shè)計開發(fā)流程大約可以分成以下6步。
第1步，DesignHouse從芯片廠商那里拿到參考設(shè)計。
芯片廠商提供的參考設(shè)計，往往以開發(fā)板的形式出現(xiàn)。所謂開發(fā)板也被稱為大板，因為尺寸遠比手機大得多，有的大板甚至可以媲美報紙的面積。圖顯示的是Samsung的S3C44BOX芯片開發(fā)板。
第2步，確定配件元器件。
1.主板設(shè)計，或者Gerber文件，或者PCB板。
2.系統(tǒng)軟件。
3.需要組裝的全部元器件的清單(BOMList)。
4.配套的外殼。
第3步，開發(fā)調(diào)試驅(qū)動程序。
第4步，產(chǎn)品級主板設(shè)計。確定了微處理芯片以及配件元器件以后，DesignHouse著手把大板改成小板，也就是設(shè)計產(chǎn)品級主板。產(chǎn)品級主板設(shè)計主要是讓主板更緊湊，這包括布局和連線，同時加上緊固件以及絕緣和散熱材料，使手機更加堅固耐用。
第5步，進一步調(diào)試軟硬件，使之達到產(chǎn)品級。
第6步，DesignHouse設(shè)計一些參考外殼，然后把從里到外的整套設(shè)計演示給制造廠商看。