智能手机硬件架构

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1、智能手机硬件架构智能手机简介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，智能手机具有强大的功能和便捷的操作等特点随着智能手机的功能越来越强大，其功率损耗也越来越大。现阶段，手机配备的电池以锂离子电池为主。就目前使用的锂离子电池材料而言，能量密度只有20％左右的提升空间，但是仍不能满足智能手机发展需求。因此，从智能手机的总体设计入手，应用先进的技术和器件，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。

2、低功耗设计越来越迫切。智能手机硬件系统架构目前智能手机一般采用双CPU架构智能手机硬件系统架构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从硬件电路的系统架构可见，功耗最大的部分包括主处理器、无线modem、LCD和键盘的背光灯、音频编解码器和功率放大器。因此设计中如何降低它们的功耗是个重要的问题。低功耗设计降低

3、CPU部分的供电电压和频率对悬空引脚的处理缓冲器的选择电源供给电路LED灯的控制无线modem部分的控制软件优化降低CPU部分的供电电压和频率CMOS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：为CMOS芯片的动态功耗；为CMOS芯片的负载电容；V为CMOS芯片的工作电压；f为CMOS芯片的工作频率对于CPU来说，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CPU对悬空引脚的处理CMOS悬空的输入端的输

4、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CPU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正确的方法是：根据引脚的初始状态，将未使用的输入端接上拉电阻到相应的供电电压来保持高电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限来增强抗干扰能力；或通过接下拉电阻到地来保持低电平，降低输入阻抗，提供泄荷通路对悬空引脚的处理在选择上拉电阻时，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

5、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，信号完整性会变差在考虑能够正常驱动后级的情况下(即考虑芯片的或)，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。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。应仔细检查芯片的最大输出电流和是否足够驱动下级芯片，当可以通过选取合适的前后级芯片时应尽量避免使用缓冲器电源供给电路由于使用

6、双CPU架构，外设很多，需要很多种电源。仅以主CPU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：线性稳压器；DC/DC；LDO(低漏失调节器)IDO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

7、也比线性稳压高，对于升压，只能使用DC/DC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LED灯的控制智能手机电路中，键盘和LCD背光灯工作时会消耗大量能量，因此，在设计中，必须降低LED灯的功耗。可以通过以下方法：a、在LED灯回路中短接一个小电阻，改变阻值，用来控制LED灯工作时的电流。b、利用人眼的迟滞效应，使用PWM(脉宽调制)信号来控制LED灯的开关：配置内部相应的寄存器，控制PWM输出信号的频率和占空比，作为控制引脚

8、来控制LED背光灯，以此来降低LCD背光灯的功耗c、在手机图形界面上提供一个调节背光灯亮度的界面，让用户在系统设置的LED灯亮度基础上，进一步调节背关灯的亮度，既增加了手机使用的灵活性，又可进一步降低了手机的功耗无线modem部分的控制本文智能手机的硬件体系结构采用双CPU架构，无线modem作为主CPU的一个外设，与主CPU芯片的其他外设相比，具有其特殊性：例如当智能手机处于睡眠模式时，可以直接关闭LCD、摄像机等外设的供电电源，而无线modem不行，