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手机硬件设计说明书!

2021-09-22 18:02经济

手机硬件详细设计报告

关键词:LTE、TDD、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、GSM、BT、WLAN、GPS

摘要:本文档为手机单板详细设计文档说明,对单板功能实现的方法、单板结构、加工工艺等方面进行详细描述

缩略语清单:

AP:Application Processor 应用处理器

Quad-core:四核;

NEON:NEON 技术是64/128 位单指令多数据流(SIMD)指令集,用于新一代媒体和信号处

理应用加速。NEON 技术下执行MP3 音频解码器,CPU 频率可低于10 兆赫;运行GSM AMR

语音数字编解码器,CPU 频率仅为13 兆赫。新技术包含指令集、独立的寄存器及可独立的

执行硬件。NEON 支持8 位、16 位、32 位、64 位整数及单精度浮点SIMD 操作,以进行

音频/视频、图像和游戏处理。

DVFS:Dynamic voltage and frequency scaling,即根据系统的动态调整电压和开关电源的频率

LPDDR2/3:Low Power Double Data Rate 2/3 代;

EMMC:Embedded Multi-Media Card

SDIO:Secure Digital Input and Output Card,SD IO SD 卡的接口

OTG:On The Go,简单来说就是把手机当主机,可以外接U 盘等;

LDO:Low Drop Output,低压降电源;

BUCK:降压DC-DC;

Core Power:给ARM 内核供电的电压;

UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步收发器。它只需要两个

线,分别是Sout 和Sin。在手机上就是com 口,也就是TX he RX,工作的时候两条信号线

都是高电平;

USB:Universal Serial Bus;

ZIF: Zero Intermediate Frequency 零中频;

PCM:Pulse Coded Modulation;

GPIO: General Purpose Input/Output;

CCK:complementary Code Keying 补码键控;

GSM:Global System Mobile 全球移动通信系统

GPRS:General Packet Radio Service;

EDGE:EGPRS,Enhanced GPRS

CMMB:China Mobile Multimedia Broadcasting;

VCO:Voltage-Controlled Oscillator

1,概述

1.1 项目背景

X8 项目是一款中端LTE 项目,平台:MT6732,频段900/1800;TD 2 频

(1900/2100)+TDD38、39、40\CSFB;LCD:720P,camera 前500 后

后800W(兼容1300W);CSFB: Circuit Switch Fall Back,上网用4G,打电话用2G

1.1.1 X8 对应的硬件单板名称和版本号

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1.1.2 ID 效果图、工艺图、堆叠示意图

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架构特点:1)半截板,主板双面布件;2)接近光/环境光传感器SMT 到FPC 上,FPC 通过

ZIF 座与主板相连,开机键/音量键FPC 通过6PIN 焊盘刷焊;3) 大小版通过FPC 连接,主板

和副板的天线部分通过射频连接线连接。

1.2 手机功能描述

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手机功能描述

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手机功能描述

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手机功能描述

1.3 手机运行环境说明

X8 手机允许工作温度范围为-10~45°,允许的存储温度范围为-20~70°

1.4 重要性能指标

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手机射频指标

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手机射频指标

2,手机各组成部分详细说明

2.1 手机的系统框图

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手机功能框图

2.2手机硬件设计

2.2.1平台信息

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平台信息

2.2.2 软硬件接口文档

附文档(GPIO 说明文档)

2.2.3 关键器件信息

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2.3 基带功能模块设计

2.3.1Memory

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器件选型,只以EMCP为例

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实现方案(eMMC,DDR,mcp,eMCP,POP 等)

本项目实现的方式是:eMCP:eMMC+LPDDR3

解释:mcp:nand flash+DDR

POP:Package ON Package

关键特性

上电时序

emmc 两个电源Vcc 和Vccq,Vcc 要求上电时间小于35ms,VCCQ 的上电时间小于25ms,两者下电时间尽量同步;

Supply for 3.3V <35ms

1.8V<25ms

1.2V<20ms

LPDDR3 要求所有电源(VDD1,VDD2,VDDCA,VDDQ)上电时间不大于20ms,下电无要求LPDDR3 的VREF 滤波电容不能太大,否则20ms 内完不成上电;

信号完整性SI

eMMC CLK 需要串一个几十欧姆(33ohm??)的电阻,以实现阻抗配合

LPDDR3 差分信号CLK+/-,DQS0+/-,...,DQS3+/-走差分线

电源完整性:

做电源PDN 仿真

2.3.2 PMU

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实现方案

1 充电:通过MT6325 直接控制充电

2 给系统供电:

X 个DCDC, X 个LDO

支持DVFS,可以根据系统负载情况,动态调整DC/DC 输出(0.7~1.4V)

3,复位/控制

4,电流源:5 路,可以做键盘灯,指示灯

Audio PA

关键特性:DC/DC

电感选型:通流能力,超过DCDC 最大输出电流的1.2 倍(80%降额使用)

低直流阻抗

单点接地:DCDC 地接一起后,单点接地,防止对其他电源的干扰

PCB:接地宽度(过孔)要注意过流能力

开机过程:按开机键,插充电器,闹钟RTC 唤醒:

开机流程图

2.3.3 充电

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1) 实现方案:预充电、涓流、恒流、恒压

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电池内阻:<110mohm,内阻是电池的固定属性,与电池电量大小无关,用电池测试仪测试。

2) 电池温度检测

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2.3.4 电量计模式

电量计:Gauge

信号脚:CS_N,CS_P

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电量计是综合考量时间与电流的乘积,从而计算出电池当前的容量,既可以计算充电状态下的电池用量,也可以计算使用状态下的电池用量,具有双向统计的功能。

2.3.5电池接口

Vbat GND 温度检测脚

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防护电路:ESD:VBAT ID NTC 加TVS 管

EMC:VBAT、ID、NTC 并联nF 和pF 级电容,防止对天线灵敏度造成干扰;

过压防护:VBAT 加稳压管(一般为最大电压值乘以1.2)

PS.稳压管和TVS 管的区别;

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1, 稳压管能够钳制电压在固定的值,而TVS 管限制电压在击穿电压VB 和最大钳制VC 之间

其中VR 称为最大转折电压,是反向击穿之前的临界电压。VB 是击穿电压,其对

应的反向电流IT 一般取值为1 mA。VC 是最大箝位电压,当TVS 管中流过的峰值电流

为IPP 的大电流时,管子两端电压就不再上升了。因此TVS 管能够始终把被保护的器

件或设备的端口电压限制在VB~VC 的有效区内。与稳压管不同的是,IPP 的数值可达

数百安培,而箝位响应时间仅为1×10-12s。TVS 的最大允许脉冲功率为Pmax=VC*IPP,

且在给定最大钳位电压下,功耗PM 越大,其浪涌电流的承受能力越大。

2.3.6 TP

TP 对上电顺序无特别要求

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靠近TP 连接器

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靠近PMU

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注意I2C总线和中断脚都要上拉。

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TP 所有的信号脚都需要加TVS 防护管;推荐型号:

2.3.7 LCD

MIPI CLK 计算方式:分辨率*3(RGB 灯的个数)*色彩位数*刷新率/数据通道数量/2

比如:1080p 的屏,按照60Hz 的数据刷新率,需要的时钟频率是:

1920*1080*3*8*60/4/2=373.248MHz

由于会有控制数据需要传送,所以一般LCD 的时钟会需要增加10%,也就是

373.248MHz*1.1=410.5728MHz

LCD 色彩数目计算方式:2^8*2^8*2^8(8 为每种颜色的表现位数)=16.5M

2.3.8 Camera

MIPI CLK 的计算公式:分辨率*采样深度*采样率/通道数量/2

后置摄像头:1080P 的录像所需的时钟频率是:1920*1080*10bit*30fps/4/2=77.76MHz

前置摄像头:1080P 的录像所需的时钟频率是:1920*1080*10bit*28fps/2/2=145.15MHz

MCLK PCLK 预留RC 做阻抗匹配,保证信号完整性。

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2.3.9 音频方案(含耳机及接口,双mic降噪)-

听筒电路中磁珠为EMI器件,一般选择60ohm,120ohm和75ohm@100MHZ

33pF为旁路电容

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用于听筒EMI的电容

2.3.10马达

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马达电路

2.3.11 HDMI/MHL

2.3.12 USB接口

在副板上

2.3.13 SIM卡

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1,电源:SIM1_VCC是SIM卡1的专用电源,其中1uF的电容为去耦电容,33pF为高频旁路电容。

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SIM VCC电源

2, 所有的非地管脚均需加TVS 管防护静电。

TVS 管推荐型号:

ON:ESD5V3L1B-02LS

Infineon:ESD5481MUT5G

Diodes:D5V0L1b2lp3-7&1;

Semtech:UCLAMP0541Z.TNT

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防护电路

SIM卡插入和拔出中断需要上拉:

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中断脚需要上拉

2.3.14 T卡

T卡和SIM2连接器二合一。

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T卡和SIM卡而合一卡座

VDD需要加一个4.7uF的陶瓷电容去耦加稳压;CLK脚和数据脚需要串联30R做阻抗匹配;

2.3.15 GPS/BT/WIFI/FM

主处理芯片为MT6625L,本项目GPS和WIFI频段信息如下:GPS:1575.42 MHz,WIFI支持2.4G和5G两种载频。但天线是用一个,因此,需要一个三工器以保证GPS和WIFI都能正常工作。

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GPS/WIFI合路器

其中RF_WBT表示WIFI和蓝牙的2.4GHz频段,RF_WF_5G表示WIFI的5GHz频段。GPS_RF_LNA表示GPS接收信号,顾名思义,这个信号是要接到LNA上去的。

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用于天线防护的TVS管,结电容<0.5pF

天线端需要加一个TVS管防止静电从天线端引入,这个管子注意结电容一定要小,推荐小于0.5pF。

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测试座

这里做了测试座子的兼容设计,入网的板子贴这个RF connector,正式量产的板子不贴这个射频座子。

MT6625L和CPU接口是IQ信号。

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WIFI/BT/GPS IQ信号

2.3.16 NFC

2.3.17 CMMB

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2.3.18 按键

2.3.19 加速度传感器

2.3.20 指南针传感器

2.3.21 环境光和接近光传感器

2.3.22 三色灯

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三色灯电路

2.3.23 Hall IC功能

2.3.24 晶体/晶振

32.768K 慢时钟,时间时钟;由主电池或者后备电池的情况下会立刻起振;

26M 快时钟,逻辑时钟。Layout注意:1,走线短,线宽8-12mil,包地;2,GND的处理,避空处理;混频的源头。原则上晶体和晶振只能给一个负载提供时钟信号。在进入开机流程才会起振。

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晶振电路