功能手機和智能手機

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，應用程序處理器(Application Processor)，負責大部分應用程序的執(zhí)行。而BP，基帶處理器(Baseband Processor)，也稱為通信處理器(CP，Communication Processor)，負責所有通訊軟件的執(zhí)行。

功能手機例子：LG Electronics Cyon LG-KP4000[1]

手機支持CDMA 2000，采用高通的芯片，其中包含高通MSM 6100，一般說到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，它有調制解調、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是指射頻傳輸的部分，他們構成了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體產品，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構，以BP為主體，添加了一些額外的應用程序和相應的硬件外設。那么智能手機作為功能手機的進一步發(fā)展，在BP的基礎上，增加了AP，專門用于強化對應用程序的支持。

大多數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 Baseband Processor(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(信號調制、編碼、射頻位移等)都是高度時間相關的。最好的辦法就是把 這些函數放在一個主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計和認證為好了的，不管你采用的操作系統(tǒng)和 應用軟件怎么變化，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)和驅動的bug也不會導致設備發(fā)送災難性的數據到移動網絡中。(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)，負責整個系統(tǒng)的控制。從處理器為無線modem部分的dbb(數字基帶芯片)，主要完成語音信號的a/d轉換、d/a轉換、數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構。

在智能手機的硬件架構中，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解碼器芯片進行通信，構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Moto Droid和iPhone 3GS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Package on Package(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(General Purpose Input/Outpu, GPIO)，來協(xié)調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，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芯片的設計和制造難度較大。例如，在SoC內部，AP和BP分工依然明確，兩者之間的通信，通常依靠內存共享(Shared Memory)。但是實現(xiàn)內存共享的技術難度，要比AT命令的方式要復雜得多。

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

GPhone Nexus One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部分內置兩枚CPU內核，一個是ARM11，另一個是DSP專用內核QDSP5，BP部分也有兩個CPU內核，分別是 ARM926和DSP專用內核QDSP4。GPhone Nexus One內置CPU芯片是高通(Qualcomm)的Snapdragon系列QSD 8250芯片。該芯片的內核是ARM Cortex-A8。

Qualcomm的MSM6xxx系列是基帶芯片，MSM7xxx系 列AP+BP SoC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Intel PXA系列芯片為CPU的手機。眼下iPhone，PalmPe， Moto Droid也沿襲了分立器件的結構。2. BP模塊，這個方式使用簡單，但是成本較高。非手機類的移動設備，常用這種設計。3. AP+BP二合一SoC芯片，技術難度最大，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

手機設計開發(fā)流程大約可以分成以下6步。

第1步，Design House從芯片廠商那里拿到參考設計。

芯片廠商提供的參考設計，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(BOM List)。

4. 配套的外殼。

第3步，開發(fā)調試驅動程序。

第4步，產品級主板設計。確定了微處理芯片以及配件元器件以后，Design House著手把大板改成小板，也就是設計產品級主板。產品級主板設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，進一步調試軟硬件，使之達到產品級。

第6步，Design House設計一些參考外殼，然后把從里到外的整套設計演示給制造廠商看。