第1章　智能手机硬件结构

在我国，手机的拥有量相当巨大。随着手机数量不断增多，手机功能逐渐强大，使用率也随之上升。这样必然导致手机的使用寿命减少，故障率增多。手机是精密的电子产品，而且是随身携带的，除了一些设计缺陷和正常老化，还难免出现磕磕碰碰、受潮进水等问题，它的故障发生率要高出其他家电和电脑几倍甚至几十倍。因此，手机维修行业逐渐发展起来。

1.1　从内外结构认识智能手机

随着通信产业的不断发展，移动终端已经由原来单一的通话功能向语音、数据、图像、音乐和多媒体方向综合演变。而移动终端基本上可以分成两种：一种是传统手机（feature phone）；另一种是智能手机（smart phone）。智能手机具有传统手机的基本功能，还具有以下特点：开放的操作系统、硬件和软件可扩充性，以及支持第三方的二次开发。相对于传统手机，智能手机以其强大的功能和便捷的操作等特点受到了人们的青睐，成为市场的一种潮流。

1.1.1　智能手机的整体结构

智能手机可以被看作袖珍的计算机。它有处理器、存储器、输入输出设备（键盘、显示屏、USB接口、耳机接口、摄像头等）及I/O通道。手机通过空中接口协议（例如GSM、CDMA、PHS等）和基站通信，既可以传输语音，也可以传输数据。

如图1-1所示为智能手机的外部结构。

打开手机的外壳，拆开电路板等元件，可以看清智能手机的内部结构。图1-2为智能手机的内部结构。

智能手机的主电路板是手机中最重要的部件，它位于智能手机的内部，与各部件之间通过数据软线或触点相连接。主电路板可以说是手机的核心部件，它负责手机信号的输入、输出、处理、手机信号的发送，以及整机的供电、控制等工作。图1-3为智能手机主电路板。

【小知识】

不同品牌的智能手机电路板的设计会有所不同，有的智能手机只有一块电路板，有的智能手机除了有主电路外，还有副电路板。副电路板一般连接接口、摄像头等附件。

图1-1　智能手机外部结构

图1-2　智能手机的内部结构

从图1-3中可以看出，智能手机的主电路板上安装的都是贴片元器件，排列十分紧密，并且电路板上的主要芯片都采用BGA形式焊接在电路板上。

【提示】

BGA的全称是Ball Grid Array（球栅阵列结构的PCB），它是集成电路采用有机载板的一种封装法。它的特点是：封装面积少；功能加大，引脚数目增多；PCB板熔焊时能自我居中，易上锡；可靠性高；电性能好，整体成本低等。

图1-3　智能手机主电路板

1.1.2　智能手机电路结构

智能手机的电路是智能手机的核心，负责手机的供电、控制以及手机各种功能的实现。智能手机的电路主要包括：射频电路、语音电路、处理器及存储器电路、电源及充电电路、操作及屏显电路、接口电路，以及其他功能电路（如蓝牙、天线、收音、传感器、振动器、摄像头电路等），如图1-4所示。

图1-4　智能手机电路结构

图1-4　（续）

1.2　智能手机中的重要芯片

电路板是智能手机的核心部件，电路板中包括很多手机专用芯片，这些芯片包括：射频芯片、射频功放芯片、处理器芯片、电源管理芯片、存储芯片、触摸屏控制芯片等。

1.2.1　智能手机的硬件系统结构

智能手机的硬件系统结构包括双处理器结构和单处理器结构两种。

1.双处理器结构

双处理器结构智能手机主要包括：主处理器和从处理器，如图1-5所示。主处理器运行开放式操作系统以及操作系统之上的各种应用，负责整个系统的控制；从处理器负责基本无线通信，主要包括DBB（Digital Baseband，数字基带芯片）和ABB（Analog Baseband，模拟基带），完成语音信号和数字语音信号调制解调、信道编码解码和无线Modem控制。

图1-5　双处理器结构

主处理器也叫AP（Application Processor，应用处理器），从处理器也叫BP（Baseband Processor，基带处理器），它们之间通过串口、总线或USB等方式进行通信，不同手机芯片生产集成厂家采用的集成方式都不一样，目前市面上仍以串口通信为主。

其实，智能手机只是在传统手机的基本硬件结构中BP的部分增加一定的外围电路，如音频芯片、LCD控制、摄像机控制器、扬声器、天线等，就构成了一个完整的智能手机的硬件结构。

2.单处理器结构

单处理器智能手机只包括一个处理器，所谓的单处理器就是说智能手机的基本通信功能（通话、信息、GPRS等）和多媒体、应用软件的处理只用一个处理器来解决。这枚单处理器集成了数字基带、模拟基带、射频、电源管理、SRAM等功能，如图1-6所示。

图1-6　单处理器结构

1.2.2　负责调制和解调信号的射频芯片

在手机终端中，射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；而基带芯片负责信号处理和协议处理。简单地说，射频芯片起到一个发射机和接收机的作用。有的射频芯片还为处理器芯片提供26MHz的系统时钟信号。如图1-7所示为智能手机中的射频芯片。

图1-7　射频芯片

1.2.3　放大信号的射频功率放大器芯片

智能手机中的射频功率放大器芯片的作用主要是对射频信号进行放大，使得有足够的功率发射给基站。射频功率放大器是智能手机中耗电量较大的元件之一，它内部主要集成了滤波器、放大器、匹配电路、功率检测、偏压控制等电路。如图1-8所示为射频功率放大器芯片。

图1-8　射频功率放大器芯片

1.2.4　中央处理器芯片

中央处理器（Center Processing Unit，CPU）芯片是智能手机的核心部件，手机中的微处理器类似计算机中的中央处理器，它是整台智能手机的控制中枢系统，也是逻辑部分的控制核心。微处理器通过运行存储器内的软件及调用存储器内的数据库，达到对手机整体监控的目的。凡是要处理的数据都要经过CPU来完成，手机各个部分的管理等都离不开微处理器这个司令部的统一、协调指挥。随着集成电路生产技术及工艺水平的不断提高，手机中微处理器的功能越来越强大，如在微处理器中集成先进的数字信号处理器（DSP）等。处理器的性能决定了整部手机的性能。目前智能手机处理器厂商主要有：德州仪器、Intel、高通、三星、Marvell、英伟达、华为等。如图1-9所示为手机处理器芯片。

图1-9　处理器芯片

1.2.5　管理手机供电的电源管理芯片

电源管理芯片（Power Management Integrated Circuits）是在智能手机系统中承担对电能的变换、分配、检测及其他电能管理职责的芯片。同时，还可以对电池充电进行管理和控制，如图1-10所示。

图1-10　电源管理芯片

1.2.6　储存信息的存储芯片

智能手机的存储器有多种：Flash存储器、RAM随机存储器、ROM只读存储器等，其中，手机存储器主要用来存储手机的主程序、字库、用户程序、用户数据等，如图1-11所示。

RAM随机存储器主要用于存储智能手机运行时的程序和数据，需要执行的程序或者需要处理的数据都必须先装入RAM内。

ROM只读存储器是指只能从该设备中读取数据而不能往里面写数据的存储器。ROM中的数据是由手机制造商事先编好固化在里面的一些程序，使用者不能随意更改。ROM主要用于检查手机系统的配置情况，并提供最基本的输入输出（I/O）程序。

Flash存储器是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）存储器，数据删除不是以单个的字节为单位，而是以固定的区块为单位。由于Flash存储器断电时仍能保存数据，它通常被用来保存设置信息，如用户对手机的设置信息等。

图1-11　手机存储器

1.2.7　管理声音的音频处理器芯片

智能手机的音频处理器主要处理手机的声音信号，它主要负责接收和发射音频信号，是实现手机听见对方声音的关键元件。音频处理器对基带信号进行解码、D/A转换等处理后输出音频信号。如图1-12所示为音频处理器芯片。

图1-12　音频处理器芯片 5/u17xoj9MY+6lMtMGnyMO5ExRdWSvBltq2LUJiEF+mIS6uyeUyRIsJMxiG13IzO