基带芯片

目录·技术简介
·组成
·处理器结构
·接口



基带芯片是指用来合成即将发射的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码的芯片。具体地说,就是发射时,把语音或其他数据信号编码成用来发射的基带码;接收时,把收到的基带码解码为语音或其他数据信号,它主要完成通信终端的信息处理功能。
技术简介

基带芯片可以合成即将发射的基带信号,并且解码接收到的基带信号。发射基带信号时,把音频信号编译成基带码;接收信号时,把基带码译码为音频信号。同时,基带芯片也负责地址信息、文字信息和图片信息等的编译。基带芯片是一种集成度非常复杂的SOC,主流的基带芯片支持多种网络制式,即在一颗基带芯片上支持所有的移动网络和无线网络制式,包括2G、3G、4G和WiFi等,多模移动终端可实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游。目前大部分基带芯片的基本结构是微处理器和数字信号处理器,微处理器是整颗芯片的控制中心,大部分使用的是ARM核,而DSP子系统负责基带处理。

存在于智能手机中的基带芯片可以理解为一个结构复杂的SoC芯片,这种芯片具有多种功能,各个功能的正常工作是通过微型处理器进行配置与协调的。这种复杂的芯片以ARM微型处理器为中心,它通过ARM微型处理器的专用总线(AHB总线)来控制和配置ARM微型处理器周围的各个外设功能模块,这些功能模块主要有GSM、WiFi、GPS、蓝牙、DSP和内存等等,并且每一个功能模块都有独立的内存和地址空间,他们的功能是相互独立的,互不影响的。并且基带芯片自身拥有一个电源管理芯片。
组成

基带芯片可分为五个子块:CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。

CPU处理器对整个移动台进行控制和管理,包括定时控制、数字系统控制、射频控制、省电控制和人机接口控制等。若采用跳频,还应包括对跳频的控制。同时,CPU处理器完成GSM终端所有的软件功能,即GSM通信协议的layer1(物理层)、layer2(数据链路层)、layer3(网络层)、MMI(人-机接口)和应用层软件。

信道编码器主要完成业务信息和控制信息的信道编码、加密等,其中信道编码包括卷积编码、FIRE码、奇偶校验码、交织、突发脉冲格式化。

数字信号处理器主要完成采用Viterbi算法的信道均衡和基于规则脉冲激励-长期预测技术(RPE-LPC)的语音编码/解码。

调制/解调器主要完成GSM系统所要求的高斯最小移频键控(GMSK)调制/解调方式。

接口部分包括模拟接口、数字接口以及辅助接口三个子块;

(1)模拟接口包括;语音输入/输出接口;射频控制接口。

(2)辅助接口;电池电量、电池温度等模拟量的采集。

(3)数字接口包括;系统接口;SIM卡接口;测试接口;EEPROM接口;存储器接口;ROM接口主要用来连接存储程序的存储器FLASHROM,在FLASHROM中通常存储layer1,2,3、MMI和应用层的程序。RAM接口主要用来连接存贮暂存数据的静态RAM(SRAM)。
处理器结构

常用的基带芯片大多采用基于ARM的微处理器,ARM7TDMI是低端的ARM芯核,它所使用的电路技术能使它稳定地在低于5V的电源下工作,可采用16/32位指令实现8/16/32位数据格式,具有高的指令吞吐量、良好的实时中断响应、小的处理器宏单元ARM7能高效的运行移动电话软件。以ARM7TDMI为例:

控制核ARM7TDMI,采用0.35um制造工艺。包括一个ARM7 32位RISC微处理核;1个Thumb能将16bit指令解压为32bit指令;1个快速乘法器,一个输入校验断路器(ICEbreaker)模块。ICEbreaker模块给控制核提供单片内集成调试(debug)支持,当控制器停在程序断点时,有权访问控制器的全部内容及控制器可访问的全部地址空间。通过JTAG同步串联连接,信息随后送给计算机主机用于显示。

ARM可访问的地址空间由存储器管理单元(MMU)控制。MMU负责提供片选,控制等待状态及ARM产生的全部访问数据宽度(8bit/16bit/32bit)。MMU支持外部8bit或16bit长度的程序与数据存储器,外部ROM字宽由程序存储器尺寸pin指示,外部RAM则由寄存器指示。MMU管理ARMT状态变化;工作到睡眠由ARM7软件实现,睡眠到唤醒由中断或复位实现;MMU分配被要求的外部系统总线给DSP。

中断控制寄存器是存储器的映射,它允许隐藏与清除中断,配置由中断源及由ARM产生的中断信号FIQ,IRQ之间的映射。一共有10个中断源;外部设备中断、DSP产生的中断、SIM I/F中断(要求与SIM卡交换读写字)、VART1。2中断(要求与数据终端设备交换读写字节),按键扫描中断(指示按键连通或断开),TDMA帧中断1,TDMA帧中断2,OS记号,RTC警报。

Boot ROM内含ARM与USC(Universal system connector)系统串口的基本通信代码,ROM代码用于初始化MCU系统,而且能通过一个简单的通信方案实现往内部SRAM下载更有效的通信协议。

ARM7外围设备是存储器的映射并能被灵活驱动。IM I/F驱动SIM卡,并且执行部分ETSI Rec11。11接口协议;复位序列,Card on sequence,card off sequence, byte or multi-byte transfer。16个通用输入输出(GPIO)线可用,但它们的使用有所限制,因为它们常与其它信号(如地址线、串口线等)复用,故要计算实际可用的GPIO数量。脉冲产生器产生软件可调的PWM输出频率及占空比。特殊EEPROM串口总线确保当ARMT串接EEPROM时不会降低处理速度。GPSI(General purpose serial Interface)允许连接多种设备。

键盘扫描识别25个键的状态。RTC模块能提供一个带报警提示的全天完整的时间时钟,并带100年日历(注;不同的基带芯片该项功能有差异,有的芯片的RTC只是一个32位计数器,需要通过软件计算年月日时分秒)。
接口

无线接口

该接口与移动电话无线部分有效连接。在发射方向,输出信号为基带GMSK信号,频谱为GSM 05.05REC。在0~1800KHZ带宽内。TX POWER ramp的上升与下降是可编程控制,而且与功率放大器相匹配。在接收方面,输入信号预期为滤除干扰信号的基带信号。在RF到BB转换中邻近信道预计滤除至少9DB RX增益控制可以调节器节RF信号电平达到基带芯片输入信号的动态范围之内。提供模拟或者数字接口。RX增益可自动调节在接收信号平仅针对BCCH载波或ARM7子系统预设值。频率控制器可以按每步小于0.5HZ调节参考的振频率。PCC接口承载接收、发射及burst监控频率值。内部定是窗口可以被频率合成器决定时间相匹配。

语音接口

语音前置端口是满足G712要求的编解码器,它允许语音有效连接。在发射方向,发话器信号在转化成PCM I/F前被数字代及滤波,一对差分发话器给电发话器提供差分电流源。在接收方向,信号被解压与滤波传给扬声器,DSP子系统产生蜂鸣信号给蜂鸣器,一对差分输出驱动信号被提供,语言前置端口控制语音信号放大量及调整数字滤波器率响应。

电源/复位管理与定时产生,这部分小功能块是降低功耗的主要部分;只让必须工作的小功能块工作。程序能实现如下功能;当数字寻功能块工作在空闲状态时停止或减慢其数字时钟;切断模拟子功能块的电源当其工作在空闲模式时;在收到子系统复位要求或者看门狗计算器满时,复位信号发生器产生内部复位信号,时钟发生器产生基带子系统的操作时钟,PCC为ARMT子系统及DSP子系统产生高速时钟,分别为26MHZ与52MHZ时钟。功耗降低开关内含让基带芯片子系统接通或断开电源的寄存器。定时产生器产生定时窗口让基带芯片子系统与外接天线设备在TDMA帧内动态接通或关断。为了将听与呼叫功能块的功耗最小化;采用慢的时间基准代替快的时钟基准使功耗降低;TDMA帧巾断可以被掩饰为了可编程同期。

公用debug/测试接口

该接口允许测试或debug设备连接在同一端口,它为最终目的提供debug工具。根据端口或核选择器数值,该接口将外部信号与内部端口连接;DAI端口,DSP JTAG串联端口或者ARM7 JTAG串联端口。

开发工具通过VSD模块(VLSI串行器模块)驱动DSP(OAK SDI)与ARM ICEbreaker VSD 模块将Host信号转化为JTAG格式,而且容许通过测试端口连接内部资源。在开发芯片,增加debug连接脚,容许通过外接逻辑分析器观察与实时跟踪记录内部信号。

自定义分类:
基带芯片基带信号芯片通信终端基带码
 
参考资料:
百度百科
 
贡献者:
norain
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