iPhone系统基带原理与结构详解

iPhone系统基带原理与结构详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/tianxiaer359/article/details/137885710

本文希望从系统的角度来说明iPhone的系统基带部分，帮助读者了解智能手机的大致结构与构成，并通过框图分析帮助读者基本了解手机基带这个重要模块。

系统架构设计

iPhone的系统架构包括应用处理器(AP)和基带处理器(BP)。AP和BP通过串行外设接口(SPI)或I2C接口进行通信。AP包括所有的用户可见的应用，例如电话、短信、互联网浏览等。BP负责无线通信，包括电话、短信、数据和无线控制。

基带处理器设计

基带处理器是手机芯片的重要组成部分，负责处理无线通信协议，包括GSM、WCDMA、CDMA(EVDO)、TD-SCDMA、5G模组，Wi-Fi和蓝牙等。基带处理器还负责语音编解码、信道编解码、加密解密、协议栈处理等功能。

通信协议栈设计

基带处理器支持多种通信协议栈，例如GSM、WCDMA、LTE等。协议栈处理来自物理层的信号，并将其转换为应用程序可以理解的格式。

存储和缓冲区设计

基带处理器包括用于存储电话簿、短信、音频和其他数据的存储器。此外，基带处理器还具有用于缓冲数据的缓冲区，以确保数据的流畅传输。

电源管理设计

基带处理器还包括电源管理单元，负责管理电池寿命和功耗。

外设接口设计

基带处理器通过串行外设接口(SPI)、I2C接口、通用异步收发器(UART)等与外部设备进行通信。

模块拆解与分析

手机各个模块拆机

手机各个功能模块的厂家介绍：

• 红色：海力士的16GB闪存芯片
• 橙色：日本村田的339S0228 Wi-Fi芯片
• 黄色：338S1251-AZ电源管理芯片
• 绿色：博通的BCM5976触控芯片
• 蓝色：M8协处理器(其实是NXP的LPC18B1UK)
• 粉色：同样来自NXP的NFC芯片，具体型号是65V10 NSD425
• 黑色：高通的WTR1625L射频芯片，全网通的另一大组成部分

射频前端模块的细节图

iPhone 5S北美版射频前端模块：

• RF MicroDevices RF3763功率放大双工器(PAD) B5/8
• RF MicroDevices 1112天线调谐方案
• RF MicroDevices 1113天线调谐方案
• Skyworks SKY77572 Band 18/19/20功率放大器
• Skyworks SKY77810 2G/EDGE功率放大器
• Skyworks SKY77496 Band 13/17功率放大器
• Skyworks SKY73614 (不详)
• Avago A792503 Band 25/3功率放大器
• TriQuint TQF6414 Band 1/4双功率放大器
• 村田(Murata) 177切换/过滤模块
• 村田E50切换/过滤模块
• 村田AMG切换/过滤模块

基带部分浅析

基带部分比较难，并不太懂，因此通过以前收集整理的资料简要说明，如有错误，欢迎指正。基频是手机中最核心的部分，也是技术含量最高的部分，全球只有极少数厂家拥有此项技术，包括德州仪器、爱立信移动平台、高通、联发科、NXP、飞思卡尔、英飞凌、博通、展讯。常见基带处理器负责数据处理与储存，主要组件为DSP、微控制器、内存(如SRAM、Flash)等单元，主要功能为基带编码/译码、声音编码及语音编码等。目前主流基带架构：DSP+ARM。目前的主流是将射频收发器(小信号部分)集成到手机基带中。随着数字射频技术的发展，射频部分被越来越多地集成到数字基带部分，电源管理则被更多地集成到模拟基带部分，而随着模拟基带和数字基带的集成越来越成为必然的趋势，射频可能最终将被完全集成到手机基带芯片中。德州仪器、英飞凌等厂商将基带和射频部分集成在一起，对于中高端应用则加上应用处理器。

基带芯片是用来合成即将的发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。具体地说，就是：发射时，把音频信号编译成用来发射的基带码；接收时，把收到的基带码解译为音频信号。

基带部分如下图所示，通过这张原理流程框图可以返回对照原理图部分，因此基带部分大致关系可以看出来。

对照上图的滤波器电路如下:

天线开关模块电路:

功率放大器

射频收发器模块电路

基带处理器模块电路

对照下图GSM手机发送信号流程图

这样对比看下来，是否会容易理解一些？

核心总结

分析苹果手机的系统基带部分需要深入的硬件和电子领域知识，因为这涉及到复杂的电路设计、通信协议、信号处理等内容。下面是一个大致的分析框架，用于理解苹果手机系统基带的一些关键方面：

1. 基本概念和功能：
   系统基带是手机内部负责通信功能的一个关键组成部分，包括通信调制解调、信号处理、协议处理等。
   基带芯片负责将数字数据转换成适合发送和接收的模拟信号，以及将接收到的模拟信号转换成数字数据。

2. 基带硬件架构：
   硬件架构包括基带处理器、射频前端模块、数字信号处理模块、解调器、编码器等。

3. 射频前端：
   射频前端涉及到天线、滤波器、放大器等，负责将数字信号转换为模拟射频信号，或将模拟射频信号转换为数字信号。
   学习射频前端的基本原理，以及如何实现高效的信号传输。

4. 通信协议处理：
   了解手机所支持的不同通信协议，如GSM、CDMA、LTE等。
   掌握基带芯片是如何处理这些不同的协议，以及如何进行信号调制、解调等。

5. 信号处理和编码：
   学习数字信号处理的基本原理，包括滤波、调制解调、编码、解码等。
   了解基带芯片中如何处理和优化这些信号处理步骤。

6. 数据传输和控制：
   掌握基带芯片如何将处理后的数字数据传输到其他部件，如处理器、内存等。
   学习基带芯片如何进行数据控制和调度，确保通信的稳定性和流畅性。

7. 芯片布局和连接：
   了解基带芯片在整个手机电路板上的布局和连接方式，以及如何与其他组件进行交互。

8. 安全和隐私：
   学习基带芯片中的安全机制，如加密、认证等，以保护通信数据的安全性和用户隐私。