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Find7 手機工作原理(二)

續《Find7 手機工作原理(二)》

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23 .USB 電路原理圖

23.1.USB 電路方框圖如圖所示：

23.2.USB 充電接口電路原理

USB 接口采用采用 MICRO 7P 插座。USB 接口 CN2200 功能腳信號的描述如下圖表七所示：

1、2 腳 VBUS 充電器或 USB 充電電壓的輸入，.USB-DN、USB-DP 分別是是軟件下載、IMEI 寫入、USB 數據信號共用信號線，5 腳 USB_ID 是 USB ID 身份驗證，OTG 識別端，6、7 腳接地。

充電電壓經天線小板 USB 座 CN104 的第 1 腳輸入，天線小板與主板 FPC 排線至主板，經 U2202（IC-MAX14654）負壓保護后，后輸入至 U2201（BQ24196RGER VQFN）的 1、24 腳，過壓保護于電源管理芯片 U2300（PM8941）完成，可以承受 28V 的過壓保護，PM8941 對電池的充電進行預沖電、恒流充電、恒壓充電三個過程，并對整個充電過程進行控制，同時也控制電池充電的截止電壓以及各個過程中充電電流,如下圖所示：

24. 數據下載與升級電路

在 USB 通信與下載升級時共用該接口信號線 USB_HS_DP 與 USB_HS_DM，因此在電路中增加了切換 IC U3501（NLAS7242MUTBG UQFN）。NLAS7242MUTBG 是一個高速（480 Mbps）USB 優化的雙刀雙擲開關，應用于便攜式系統，具有超? 低電容，超過 900 MHz 的帶寬，使用一個單一的 USB 接口連接器應用程序的優化，控制多種信號類型。

當插入 USB 數據線與電腦通信時:由于在使用 USB 功能時，CN2201（主板電池座）的第 3 腳電壓為 5V，電壓在經過V2201反壓保護IC從源極腳輸出VBUS_USB1，輸入至電源管理IC,由電源管理IC處理后,輸出和模塊的需求電壓。

下載升級時：當關機后按住音量+ -鍵插入 USB 數據線。當 U2300(PM8941)檢測到音量+ -信號后，輸出USB1_PHY_VBUS 為低電平，當 U3501 的 10 腳（USB1_ PHY_VBUS）低電平時，USB 數據信號就從 U3501 的 D+、D-腳輸入 USB_HS_DP、USB_HS_DM，再輸入至 U3501(NLAS7242MUTBG UQFN)內部，并從 U3501 的 HSD2+、HSD2-腳輸出實現了軟件的下載及在線操作功能，如下圖所示：

當 USB 儲存裝置使用時：USB 數據信號 USB_DN 與 USB_DP 輸入至 U3501 的 D+、D-腳，當 U3501 的 10 腳為高電平時， USB 數據信號就從 U3501 的 HSD1+、HSD1-腳輸出 AP_UART_RXD、AP_UART_TXD 輸出的 AP_UART_RXD、AP_UART_RXD 數據信號輸入至 U2700(MSM8274AB)，經內集成電路進行相應的數據交換處理，如圖所示：

25 .電池連接器電路

電池連接器 1 和 2 腳是接地腳，3 腳是地阻抗檢測腳，4、5 腳是電池電量計 I2C 信號檢測腳，6 腳是電池阻抗檢測腳，7、8 腳是電池正極， BATT_ADCN 與閃充單片機芯片 11 腳相聯，起到電壓檢測作用。

26 .馬達電路

finder 馬達通過 CN3701 BTB 與主板連接，主芯片與 U2300(PM8941)的 72 腳 VIB_DRV_N 對振動馬達的控制，當馬達VBATT 供電正常時, VIB_DRV_N 為高電平，馬達停止轉動，反之 VIB_DRV_N 為低電平，馬達就開始工作，如下圖所示：

27.顯示屏接口電路

Finder7 采用觸摸屏和顯示屏為一體高貼合設計，MIPI 接口標準。RGB 色彩模式(也翻譯為“紅綠藍”，比較少用)是工業界的一種顏色標準，是通過對紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB 即是代表紅、綠、藍三個通 RGB 接口道的顏色，這個標準幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運用最廣的顏色系統之一。所以 RGB 接口就是分三原色輸入的視頻接口 。

U2700（MSM8274AB）是通過數據信號 MIPI_DSI0_CLK_N、MIPI_DSI0_CLK_P、MIPI_DSI0_LN0_N、MIPI_DSI0_LN0_P、MIPI_DSI0_LN1_N、MIPI_DSI0_LN1_P 、MIPI_DSI0_LN2_N、MIPI_DSI0_LN2_P、MIPI_DSI0_LN3_N、MIPI_DSI0_LN3_P 與顯示屏進行數據交換，顯示相應的功能。如下圖所示：

28. 顯示屏背光驅動 IC

背光驅動采用 IC TPS65132 組成的電感式升壓電路，效率比較高，通過 PWN 的占空比來控制背光的不同亮度，最大支持 10 LEDS 顯示，VOUT 輸出電壓高達 29.5V。TPS65132 的特征有：工作電壓范圍 2.7V—5.5V，效率高達 85%，開關頻率為 1MHZ，內置輸入欠壓保護、輸出過壓保護電路，反饋電流為 250MA。

開機后，L3203 和 TPS65132 內部升壓電路開始升壓儲能，受脈寬調制方式控制，TPS65132 第 D1 腳內部場效應管工作在開關狀態。當場效應管導通，L3203 與 TPS65132 升壓儲能；當場效應管截止時，VBAT 與 L3203 上電動勢疊加通過 E3 腳向顯示屏供電。因 TPS65132 采用脈沖寬度調節方式來調節 LCM 亮度，由 MSM8274 輸出的 LCD_PWN脈寬信號加到 TPS65132 的第 B1 腳（使能端），從而達到控制 LCM 屏幕亮度的目的。

29. 觸屏 IC 及接口電路

觸摸屏IC采用新思的S3508 BGA COB方案，觸摸屏超高靈敏度，支持手勢操作，高電壓驅動，抗干擾能力更強；通過 CN3202 BTB座與觸摸屏連接。

如上圖所示：芯片 U3202 為 Finder7 觸屏驅動 IC， VDDH 端由芯片 U2300（PM8941）提供 1.8V 電壓，T1—T28、R1到 R15 腳與觸屏保持信號和數據交換，CN3202 是觸屏 BTB 座子。TS_INT_N、CTP_RST 分別是觸屏中斷信號、復位信號，由 MSM8274（U2700）控制，TS_I2C_SCL、TS_I2C_SDA 與 MSM8274 保持數據通信與交換。

30 .攝像頭接口電路

Finder7 前置攝像頭是 500 萬象素，后置攝像頭是 1300 萬象素，后置攝像頭有閃光燈，前、后置攝像頭采用的是 MIPI 標準接口，U2700 (MSM8274AB)是通過 MIPI_CSI0_CLK_M、MIPI_CSI0_CLK_P 、 MIPI_CSI0_LANE0_M 、MIPI_CSI0_LANE0_P 、 MIPI_CSI0_LANE1_M 、 MIPI_CSI0_LANE1_P 、 MIPI_CSI0_LANE2_M 、 MIPI_CSI0_LANE2_P 、

MIPI_CSI0_LANE3_M、MIPI_CSI0_LANE3_P 與后置攝像頭進行數據傳輸。CAM0_I2C_SCL 、CAM0_I2C_SDA 是后置攝像頭啟用閃光燈的 I2C 信號，CAM0_RST_N 是復位信號。如下圖所示：

當啟用前置攝像頭時，U2700 (MSM8274AB)是通過 CAM1_I2C_SCL、CAM1_I2C_SDA 信號去控制前置攝像頭，MIPI_CAM1_CLK_P 、 MIPI_CAM1_CLK_N 、 MIPI_CSI0_LANE0_M 、 MIPI_CSI0_LANE0_P 、 MIPI_CAM1_LANE1_P 、MIPI_CAM1_LANE1_N 與前置攝像頭進行數據傳輸。如上圖所示：

31 .閃光燈電路

U2700(MSM8274AB)是通過 CAM _ I2C _SCL、CAM _ I2C _SDA、LED_FLASH_EN、CAM_STROBE 對 U3600 進行開關控制，在照相或攝像開啟閃光時， FLASH_EN 為高電平，當設置成閃光燈自動時，攝像頭檢測到的環境光數據是通過 STROBE 進行數據傳輸，U3600 得到的數據再通過 CAM0 _ I2C _SCL、CAM0 _ I2C _SDA 與 U2700（MSM8274AB）進行通信，如達到開啟閃光燈的條件，U2700 再通過 FLASH_NOW 信號開啟閃光燈，如下圖所示：

32 .SIM 接口電路

Finder7 采用小 SIM 卡，使用時先對 SIM 卡進行裁剪，放手機 SIM 其 SIM 卡座及電路通過 PCB 走線接入主板 CN3502，VPP 腳與 NFC 芯片相通，接口電路如圖所示：

33. 耳機 MIC 電路分析

如圖所示，finder7 采用的是 3.5MM 的耳機座，插入耳機時，HS_DET 通過耳頭與左聲道短接形成回路，主芯片檢測到MBHC_HSDET為低電平時，則默認耳機插入，當沒有耳機插入時，由于MBHC_HSDET上有一個上拉電阻R3404，其一端電壓為高電平，主芯片檢測到 MBHC_HSDET 高電平后，則默認無耳機狀態。

34 .地磁感應電路

地磁傳感器是一類利用被測物體在地磁場中的運動狀態不同，通過感應地磁場的分布變化而指示被測物體的姿態和運動角度等信息的測量裝置。地磁傳感器是感應角度的傳感器。地磁傳感器主要應用于旋轉地圖，模擬棒，賽車類游戲、手勢及姿勢識別的快捷輸入、電子指南針、導航應用等。

U3702 得到數據信號是通過 A3（SENSORS2_I2C_SCL）、A4(SENSORS2_I2C_SDA) 與 U2700(MSM8274AB)進行數據的交換，輸出控制指令完成相應的功能，如下圖所示：

35. 存儲器單元電路

如圖所示，Finder7 提供外部存儲器接口，智能手機程序需求存儲空間較大，數據流量大，速度快。Finder7 采用采用 3GB LPDDR2+16GB ＥＭＭＣ（THGBMBG7D2KBAIL）的 Memory。3GB LPDDR2 直接集成在 MSM8274AB（Ｕ２７００）內部。NAND FLASH 用來存儲程序代碼、數據（包括 IMEI RF 校準及電池校準以及 MMI（UI）數據（包括鈴聲、圖片、短信息、電話本、MMS 等），DDR 則用來作為 CPU 運行程序時的緩存，可加速運行速度，其工作電壓為１.7V/1.９５V。

MSM8274AB（Ｕ２７００）通過 SDC1_CLK、SDC1_CMD、SDC1_DATA_0、SDC1_DATA_1、SDC1_DATA_2、SDC1_DATA_3、SDC1_DATA_4、SDC1_DATA_5、SDC1_DATA_6、SDC1_DATA_7 信號與 U2801 進行數據通信和程序傳送。

36.重力加速度傳感器電路

加速度傳感器是一種測量加速力的電子設備。加速力就是當物體在加速過程作用在物體上的力，就好比地球引力，也是重力。加速度傳感器通過利用加速度影響傳感器中的檢測器件，使其產生距離上的一些變化，從而把加速度轉化為電信號，再通過一些換算處理，得到想要的信息。

U2700（MSM8274AB）通過 11 腳（EINT0_GSENSOR）進行控制，通過 4（SCL2）、6（SDL2）與重力加速度傳感器 U3701 進行數據通信，輸出控制指令完成相應的功能。如下圖所示：

37.陀螺儀電路

六軸陀螺儀是可以在同一時間內測量六個不同方向的加速、移動軌跡以及位置的測量裝置，其最大的作用就是“測量角速度，以判別物體的運動狀態，所以也稱為運動傳感器。MPU-6050 是一個針對智能型手機完整運動處理所設計，全球首例整合性 6 軸運動處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了大量的包裝空間。MPU-6000（6050）整合了 3 軸陀螺儀、3 軸加速器，并含可藉由第二個 I2C 端口連接其他之加速器、磁力傳感器、或其他傳感器的數位運動處理(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎，由主要 I2C端口以單一數據流的形式，向應用端輸出完整的 9 軸融合演算技術，InvenSense 的運動處理資料庫，可處理運動感測的復雜數據，降低了運動處理運算對操作系統的負荷，并為應用開發提供架構化的 API。MPU-6000（6050）的角速度全格感測范圍為±250、±500、±1000 與±2000°/sec (dps)，可準確追緃快速與慢速動作，并且，用戶可程式控制的加速器全格感測范圍為±2g、±4g±8g 與±16g。產品傳輸可透過最高至 400kHz 的 IC 或最高達 20MHz的 SPI（MPU-6050 沒有 SPI）。MPU-6000 可在不同電壓下工作，VDD 供電電壓介為 2.5V±5%、3.0V±5%或 3.3V±5%，邏輯接口 VVDIO 供電為 1.8V± 5%（MPU6000 僅用 VDD）。MPU-6000 的包裝尺寸 4x4x0.9mm(QFN)，在業界是革命性的尺寸。其他的特征包含內建的溫度感測器、包含在運作環境中僅有±1%變動的振蕩器。應用于智能型手機平板裝置設備手持型游戲產品游戲機 、3D 遙控器可攜式導航設備，運動感測游戲 現實增強 電子穩像 (EIS: ElectronicImage Stabilization) 光學穩像(OIS: Optical Image Stabilization) 行人導航器 “零觸控”手勢用戶接口姿勢快捷方式。

U2700(MSM8274AB)是通過SENSORS1_I2C_SCL、SENSORS1_I2C_SDA對U3700(MPU-3050)進行數據傳輸與通信，并通過 GYRO_INT 對 U3701 進行開關控制，如下圖所示：

38.ALS+PS/HALL SENSOR 接口電路

注意：GP2AP052A00F 帶有手勢識別功能，可以實現揮手翻頁或接聽等功能。夏普日前推出外形尺寸為 4.0mm×2.0mm×1.2mm 的近接傳感器“GP2AP002S00F”和集成了近接傳感器和照度傳感器的“GP2AP002A00F”。兩產品的近接傳感器均采用波長為標準 940nm 的紅外光，利用物體靠近時發生反射的原理進行檢測。主要用于便攜設備。

GP2AP002S00F 利用樹脂鑄模，實現了該公司的“OPIC（光學 IC）”芯片（將受光元件和信號處理電路集成在 1 枚芯片上）和紅外發光元件的一體成型。GP2AP002A00F 集成了照度傳感器 OPIC 芯片和近接傳感器。比照度傳感器和近接傳感器分別封裝面積減小約 8％。

GP2AP002S00F 的最大檢測距離為 20mm，最小非檢測距離為 150mm。電源電壓為+2.4～3.6V。樣品價格為 130 日元。GP2AP002A00F 的外形尺寸為 5.6mm×2.1mm×1.2mm。最大檢測距離為 25mm，最小非檢測距離為 150mm。電源電壓為+2.4～3.2V。照度傳感器的峰值感度波長為 555nm。樣品價格為 160 日元。工作溫度范圍均為-25～+85℃。計劃 2008年 12 月 26 日開始量產。量產規模為：GP2AP002S00F 為 35 萬個，GP2AP002A00F 為 25 萬個。

近接傳感器，比如用于配備觸摸屏的手機，當話機接近耳朵時可關閉觸摸傳感器功能，通話中即使面頰接觸到觸摸屏，手機也不會誤動作，還可用于在通話中關閉液晶背照燈。而照度傳感器可以用于根據周圍亮度調整液晶背照燈亮度等。

39.Fastboot 模式升級電路

Finder7 電路有個特殊的設計，在插入 USB 數據線同時按住音量上鍵的情況下，會進進入到下載升級。如上圖所示，插入數據線并同時按住音量上鍵時 USB1_HS_PHY_VBUS 輸出 3.3v 電壓，導致 PMZ350XN 場效應管導通，柵極輸出高電平促使場效應管柵級 Q3700 導通，從而源極輸出 FORCE_USB_BOOT 信號到 MSM8274AB （U2700），主芯片做出判斷調用相應的程序，完成升級任務。前期電路設計如此，后期電路如有變更以后期電路為準。

40.SD 卡接口電路

Finder7標配版支持外置內存卡，最大擴展內存卡可達64G，SDC2_DATA_0、SDC2_DATA1、SDC2_DATA_2、SDC2_DATA_3與 MSM8274AB（U2700）之間傳輸數據信號，SDC2_CLK 是時鐘信號。

41.NFC 近距離傳輸電路

NFC（近距離無線通訊技術），這個技術由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由飛利浦半導體（現恩智浦半導體）、諾基亞和索尼共同研制開發，其基礎是 RFID 及互連技術。近場通信（Near Field Communication,NFC）是一種短距高頻的無線電技術，在 13.56MHz 頻率運行于 20 厘米距離內。其傳輸速度有 106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者 424 Kbit/秒三種。目前近場通信已通過成為 ISO/IEC IS 18092 國際標準、EMCA-340 標準與 ETSI TS 102 190標準。NFC 采用主動和被動兩種讀取模式。

NFC 近場通信技術是由非接觸式射頻識別（RFID）及互聯互通技術整合演變而來，在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。工作頻率為 13.56MHz.但是使用這種手機支付方案的用戶必須更換特制的手機。目前這項技術在日韓被廣泛應用。手機用戶憑著配置了支付功能的手機就可以行遍全國：他們的手機可以用作機場登機驗證、大廈的門禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等。

NFC 手機內置 NFC 芯片，比原先僅作為標簽使用的 RFID 更增加了數據雙向傳送的功能，這個進步使得其更加適合用于電子貨幣支付的；特別是 RFID 所不能實現的，相互認證和動態加密和一次性鑰匙(OTP)能夠在 NFC 上實現。NFC 技術支持多種應用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。通過 NFC 手機，人們可以在任何地點、任何時間，通過任何設備，與他們希望得到的娛樂服務與交易聯系在一起，從而完成付款，獲取海報信息等。NFC 設備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設備對設備的數據傳輸鏈路，其應用主要可分為以下四個基本類型：用于付款和購票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數據。

如圖所示：U2100 為 Finder7 近距離傳輸芯片，主芯片 MSM8274AB（U2700）通過 NFC_I2C_SDA、NFC_I2C_SCL、NFC_IRQ 信號與 U2100 保持數據通信和程序傳輸。UIM_SWP 與 SIM 卡之間保持數據傳輸。TX1、TX2、RX、NFC_VMID、ANT1、ANT2 與天線 PAD2101、PAD2100 之間保持聯系，TX 是發射信號，RX 是接收信號。如下圖所示：

手機借助 NFC 技術實實現移動支付的方案，為解決大多數用戶都高度關注的賬號使用安全問題，均會考慮使用外部硬件加密芯片來進行鑒權，規避純軟件因素帶來的使用風險。為解決該問題，方案上通過設定一個物理安全芯片來實現鑒權管理。

目前有兩種方案：一種是將 NFC 芯片和安全芯片均內置在手機里；另一種方案把安全芯片放到 SIM 卡里，NFC芯片內置手機里，通過 NFC 芯片和 SIM 通信標準來實現通信。（中國移動和中國銀聯已達成支付標準協議，確定采用 13.56MHZ 方案）

使用中國移動手機錢包，需要用戶更換專用的 NFC_SIM 卡。另外手機端還需要下載一個中國移動手機錢包的APK 軟件并成功安裝，進行設置后可以正常使用。中國移動手機錢包軟件是使用 NFC_SIM 卡的前提條件。該軟件可以使 NFC_SIM 卡與手機上的 NFC 芯片保持數據通信，從而實現手機刷公交卡的功能。

42.單片機閃充充電電路

如圖所示：U2903 為閃充單片機控制芯片，VBUS 為充電輸入端，V2901、V2902 兩個場效應管組成升壓電路，V2903、V2904 兩個 N 型場效應管起到極性保護作用，平時處于截止狀態，USB 反接時導通起到保護。MCU_QC_DN、MCU_QC_DP是閃充信號識別端。MCU_DATA 是單片機與主芯片 U2700 的通信信號，閃充單片機發出信號，MCU_EN 閃充使能控制端。

43．時鐘電路

時鐘電路，系統的 32K 時鐘是由 19.2M 分頻而來，與原來的 FIND5 采用晶體振蕩直接得到有所不同。時鐘壞也會導致不開機故障，由 19.2M 分頻而來時鐘用一段時間可能會出現時間不準現象，這時要及時對時。

44.主板供電接口電路

電池連接器 BTB 座 CN2201 位于主板上，連接天線小板和主板之間，主要作用給主板供電。電源部分，Find7由于支持閃充（保證電池連接器在小板端，靠近 USB 座），并且電池可拆，對電源走線的阻抗有很高的要求，否則系統大電流時會有掉電的可能。因此采用了單 pin 過 3A 的連接器，并且并聯起來用，PCB 設計時也盡量保證低阻抗。

45.系統特殊情況供電電路

高通 8974AB 平臺峰值電流比較高，為了保證系統高電壓的 LDO 能夠正常工作，特增加一路 DCDC 給高電壓的 LDO供電，當系統負載大，系統電壓掉到 3.3V 以下時，開啟 DCDC 將 LDO 供電電壓保持在 3.3V 以上，確保系統不會死機掉電。

46.外放單獨供電電路

揚聲器外放部分，原來的設計外放直接采用電池供電驅動，在刷屏或最大功率發射時電源電流波動比較大，紋波會對外放造成干擾，因此 Find7 單獨增加 4.5V DCDC 為外放供電，提高電源的紋波抑制比，減少噪聲。如下圖所示：

47.歐美標耳機切換開關電路

音頻歐美標耳機切換開關，Find7 采用 2 個開關并聯的方式，降低對地阻抗，提高串音指標。

拓展知識：