基于高通平臺的手機硬件終端設計初探

蔡春榮

【摘 要】隨著谷歌Android設計的逐漸進步，基于Android系統的手機逐漸在市場中占據越來越多的份額。如今，高通平臺的無線技術已經涉及了世界上所有電信設備和消費電子設備的品牌。時代的飛速發展使得移動通信設備的研發過程不斷加快，但現今，整個移動通信設備的市場仍處于啟發階段，所以，基于高通平臺的手機硬件終端設計的探究對于手機發展行業有著很大的推進作用。

【Abstract】With the gradual progress of the design of Google Android， the mobile phone based on Android system gradually occupy more and more share in the market. Today， qualcomm platform of wireless technology has covered all over the world telecom equipment and consumer electronics brand. With the rapid development of the times， the research and development process of mobile communication equipment is accelerating， but nowadays， the mobile communications equipment market is still in the stage of inspiration， so qualcomm platform based mobile terminal hardware design is of a big boost to the development of mobile phone industry.

【關鍵詞】Android；高通平臺；手機

【Keywords】 Android； qualcomm platform； mobile phone

【中圖分類號】TN07 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0124-02

1 智能手機操作系統現狀

1.1 未來移動電話功能和優勢

移動電話，顧名思義，即可以移動的通信電話，它的功能應該是通過移動網絡進行通信。縱觀20年的移動電話發展歷史，如今的移動電話已經不再僅僅局限于移動通信的這一功能，甚至遠勝于當初對于移動電話功能的設計思想。4G技術的發展，將移動電話引進了智能化的領域，并逐漸將它用以多種便利性工具的載體，將智能化推進千家萬戶。Android平臺是一個全開放的智能移動設備平臺，不僅使用了眾多的標準化技術，更有多個硬件的支持。在當今手機行業中有著舉足輕重的地位。

1.2 高通平臺對硬件設計的作用

在智能手機中包含了兩大部分，第一部分是應用程序處理器，第二部分則是基帶處理器，也稱為通信處理器，負責通信軟件的執行。采用高通芯片的手機支持CDMA2000，WCDMA，手機硬件架構分為三個部分，第一是有著調制調解、多媒體功能的MSM芯片，即基帶芯片；第二是射頻接收、發射功能的RF部分，第三則是電源管理部分。但無論是何種通信技術，MSM、RFR、RFT和電源管理四大半導體硬件都是移動終端中不可或缺的[1]，可見，高通平臺在硬件設計中所起的關鍵作用。

2 手機硬件整體設計方案

2.1 手機硬件產品定義

在移動通信設備中，手機的核心是處理器，作為核心組件的它承載在連接各大功能組件的責任，搭建了手機的整個硬件平臺。在手機的硬件平臺中，分為七大主要硬件模塊。第一是存儲系統，將DDR SDRAM和Nand Flash集成一個芯片；第二是電源管理模塊，以電源芯片來為整個系統提供電源管理；第三是射頻模塊，通過串口通信來實現射頻；第四是藍牙模塊，使用PCM接口通信和串口通信，分別用于撥打電話的音頻數據和其他數據；第五是WIFI模塊，通過SDIO通信來進行無線上網；第六是相機模塊，使用I2C通信協議來實現照相以及攝像功能；第七是振動器模塊，實現了手機的振動功能。

2.2 設備驅動程序的實現

在探析手機硬件終端設計的過程中，可以發現設備驅動程序在其中占據的極大比重，由此可以得知Android軟件系統移植的重點之一就是設備驅動程序的實現。Android的內核是基于Linux操作系統，而Linux操作系統又包括Linux內核和驅動程序，在操作系統之中，唯一的合法接口由系統調用，而設備驅動程序是內核和硬件直接的接口。平臺設備和平臺機制在特定場合中匹配，然后再具體地驅動程序中得到設備資源。作為輸入設備的觸摸屏，使用接口為Linux內核提供輸入子系統驅動程序框架。類似于觸摸屏的光電鼠標，可以注冊為平臺設備，是一個input輸入設備。Vibrator驅動程序可使用多種方式，作為一個輸出設備，只需要接受震動的時間作為參考，實現振動的接口即可。由于沒有公認的標準定義，因此，Android系統中的sensor驅動程序屬于非標準驅動。設備驅動程序構成了Android系統內核的一部分。與之相反的是camera，它在Linux系統中標準化成不比較高，以V4L2驅動程序為標準。圍繞著BlueZ來實現的Android藍牙系統核心通常使用UART，SDIO或者USB接口作為連接。這一系列程序的驅動構成了設備驅動程序的實現。

2.3 硬件抽象層實現

倘若要將Android系統移植到高通的硬件平臺上，則需要滿足兩大條件，這也是一個經典的移植方式，這兩大條件則是Android系統對于設備驅動程序和硬件抽象層。其中，對于Android系統最重要的關鍵在于硬件抽象層，因為，對于硬件抽象層的偏重使得Android系統的部分功能得以和Linux中的驅動程序隔離，脫離了其自身對Linux的依賴性[2]。首先，分析Android系統提供硬件抽象層四種接口方式，即硬件模塊方式、直接接口方式、C++的繼承實現方式、直接調用驅動方式。再從顯示系統硬件抽象層接口來表現對顯示系統抽象層的實現。由于Android系統支持眾多的傳感器，且傳感器系統能使得移動設備端所獲得功能更加豐富多彩，令傳感器在智能設備中得到廣泛的使用。又因為傳感器的硬件抽象層的調用性，使得傳感器系統的核心是硬件抽象層。綜上所述，硬件抽象層在移動設備硬件平臺上有舉足輕重的地位。

3 高通平臺下的手機硬件設計

3.1 硬件整體架構

在手機的硬件發展進程中，現當今的智能手機的硬件架構中，無線modem部分只要再加上傳聲器、揚聲器、天線、功率放大器、音頻芯片等一定的外圍電路，就可以組成一個普通傳統手機的硬件電路。從這些硬件電路的系統構架中可以看出，在高通平臺下，如何將處理器、無線modem、lcd等部分設計成低功耗則是當前的一大關鍵。隨著手機技術的發展，智能手機的層出不窮，整體架構的功耗無疑是高平臺下手機硬件設計的一個關鍵因素。隨著科技的進步，應用于移動設備端的新技術也層出不窮，而這些設計給了大眾更多的靈活性，系統的低功耗與高性能漸漸在當今的整體設計中為人們所歡迎。

3.2 功能組件

高通平臺下的多個處理器中，在基于雙處理器結構中，主處理器運行著高級的GSM/GPRS協議軟件，輔處理器則控制著低級調制調解。微控制單元子系統、數字信號處理子系統、MCU/DSP接口，微處理器協處理器、多媒體子系統、音頻基帶前端、定時脈沖發生器等眾多的子系統協助著處理器完成整體系統的工作運行。高通平臺下的七大主要硬件模塊存儲系統、電源管理模塊、射頻模塊、藍牙模塊、Wi-Fi模塊、相機模塊、振動器模塊構成了手機硬件整體的模塊運作，眾多的子系統和主要硬件模塊，相輔相成，組成了一個穩健運行的處理系統。

4 結論

論文以探析高通平臺下的手機硬件終端設計為主，通過對基于Linux的Android系統的了解，發掘出手機整體的硬件設計方案，將設備驅動程序和硬件抽象層兩大主要系統移植條件進行深入解讀，為探究當今時代下的手機硬件終端設計做出努力，推動智能移動設備的發展。

【參考文獻】

【1】張芳.基于嵌入式Linux的智能手機應用系統研究[D].長沙：長沙理工大學，2006.

【2】周緒宏.智能手機系統軟件設計與研究[D].上海：上海交通大學，2007.