基于高通平台的手机硬件终端设计初探

蔡春荣

【摘 要】随着谷歌Android设计的逐渐进步，基于Android系统的手机逐渐在市场中占据越来越多的份额。如今，高通平台的无线技术已经涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。时代的飞速发展使得移动通信设备的研发过程不断加快，但现今，整个移动通信设备的市场仍处于启发阶段，所以，基于高通平台的手机硬件终端设计的探究对于手机发展行业有着很大的推进作用。

【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.

【关键词】Android；高通平台；手机

【Keywords】 Android； qualcomm platform； mobile phone

【中图分类号】TN07 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0124-02

1 智能手机操作系统现状

1.1 未来移动电话功能和优势

移动电话，顾名思义，即可以移动的通信电话，它的功能应该是通过移动网络进行通信。纵观20年的移动电话发展历史，如今的移动电话已经不再仅仅局限于移动通信的这一功能，甚至远胜于当初对于移动电话功能的设计思想。4G技术的发展，将移动电话引进了智能化的领域，并逐渐将它用以多种便利性工具的载体，将智能化推进千家万户。Android平台是一个全开放的智能移动设备平台，不仅使用了众多的标准化技术，更有多个硬件的支持。在当今手机行业中有着举足轻重的地位。

1.2 高通平台对硬件设计的作用

在智能手机中包含了两大部分，第一部分是应用程序处理器，第二部分则是基带处理器，也称为通信处理器，负责通信软件的执行。采用高通芯片的手机支持CDMA2000，WCDMA，手机硬件架构分为三个部分，第一是有着调制调解、多媒体功能的MSM芯片，即基带芯片；第二是射频接收、发射功能的RF部分，第三则是电源管理部分。但无论是何种通信技术，MSM、RFR、RFT和电源管理四大半导体硬件都是移动终端中不可或缺的[1]，可见，高通平台在硬件设计中所起的关键作用。

2 手机硬件整体设计方案

2.1 手机硬件产品定义

在移动通信设备中，手机的核心是处理器，作为核心组件的它承载在连接各大功能组件的责任，搭建了手机的整个硬件平台。在手机的硬件平台中，分为七大主要硬件模块。第一是存储系统，将DDR SDRAM和Nand Flash集成一个芯片；第二是电源管理模块，以电源芯片来为整个系统提供电源管理；第三是射频模块，通过串口通信來实现射频；第四是蓝牙模块，使用PCM接口通信和串口通信，分别用于拨打电话的音频数据和其他数据；第五是WIFI模块，通过SDIO通信来进行无线上网；第六是相机模块，使用I2C通信协议来实现照相以及摄像功能；第七是振动器模块，实现了手机的振动功能。

2.2 设备驱动程序的实现

在探析手机硬件终端设计的过程中，可以发现设备驱动程序在其中占据的极大比重，由此可以得知Android软件系统移植的重点之一就是设备驱动程序的实现。Android的内核是基于Linux操作系统，而Linux操作系统又包括Linux内核和驱动程序，在操作系统之中，唯一的合法接口由系统调用，而设备驱动程序是内核和硬件直接的接口。平台设备和平台机制在特定场合中匹配，然后再具体地驱动程序中得到设备资源。作为输入设备的触摸屏，使用接口为Linux内核提供输入子系统驱动程序框架。类似于触摸屏的光电鼠标，可以注册为平台设备，是一个input输入设备。Vibrator驱动程序可使用多种方式，作为一个输出设备，只需要接受震动的时间作为参考，实现振动的接口即可。由于没有公认的标准定义，因此，Android系统中的sensor驱动程序属于非标准驱动。设备驱动程序构成了Android系统内核的一部分。与之相反的是camera，它在Linux系统中标准化成不比较高，以V4L2驱动程序为标准。围绕着BlueZ来实现的Android蓝牙系统核心通常使用UART，SDIO或者USB接口作为连接。这一系列程序的驱动构成了设备驱动程序的实现。

2.3 硬件抽象层实现

倘若要将Android系统移植到高通的硬件平台上，则需要满足两大条件，这也是一个经典的移植方式，这两大条件则是Android系统对于设备驱动程序和硬件抽象层。其中，对于Android系统最重要的关键在于硬件抽象层，因为，对于硬件抽象层的偏重使得Android系统的部分功能得以和Linux中的驱动程序隔离，脱离了其自身对Linux的依赖性[2]。首先，分析Android系统提供硬件抽象层四种接口方式，即硬件模块方式、直接接口方式、C++的继承实现方式、直接调用驱动方式。再从显示系统硬件抽象层接口来表现对显示系统抽象层的实现。由于Android系统支持众多的传感器，且传感器系统能使得移动设备端所获得功能更加丰富多彩，令传感器在智能设备中得到广泛的使用。又因为传感器的硬件抽象层的调用性，使得传感器系统的核心是硬件抽象层。综上所述，硬件抽象层在移动设备硬件平台上有举足轻重的地位。

3 高通平台下的手机硬件设计

3.1 硬件整体架构

在手机的硬件发展进程中，现当今的智能手机的硬件架构中，无线modem部分只要再加上传声器、扬声器、天线、功率放大器、音频芯片等一定的外围电路，就可以组成一个普通传统手机的硬件电路。从这些硬件电路的系统构架中可以看出，在高通平台下，如何将处理器、无线modem、lcd等部分设计成低功耗则是当前的一大关键。随着手机技术的发展，智能手机的层出不穷，整体架构的功耗无疑是高平台下手机硬件设计的一个关键因素。随着科技的进步，应用于移动设备端的新技术也层出不穷，而这些设计给了大众更多的灵活性，系统的低功耗与高性能渐渐在当今的整体设计中为人们所欢迎。

3.2 功能组件

高通平台下的多个处理器中，在基于双处理器结构中，主处理器运行着高级的GSM/GPRS协议软件，辅处理器则控制着低级调制调解。微控制单元子系统、数字信号处理子系统、MCU/DSP接口，微处理器协处理器、多媒体子系统、音频基带前端、定时脉冲发生器等众多的子系统协助着处理器完成整体系统的工作运行。高通平台下的七大主要硬件模块存储系统、电源管理模块、射频模块、蓝牙模块、Wi-Fi模块、相机模块、振动器模块构成了手机硬件整体的模块运作，众多的子系统和主要硬件模块，相辅相成，组成了一个稳健运行的处理系统。

4 结论

论文以探析高通平台下的手机硬件终端设计为主，通过对基于Linux的Android系统的了解，发掘出手机整体的硬件设计方案，将设备驱动程序和硬件抽象层两大主要系统移植条件进行深入解读，为探究当今时代下的手机硬件终端设计做出努力，推动智能移动设备的发展。

【参考文献】

【1】张芳.基于嵌入式Linux的智能手机应用系统研究[D].长沙：长沙理工大学，2006.

【2】周绪宏.智能手机系统软件设计与研究[D].上海：上海交通大学，2007.