智能手机硬件架构ppt
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XXX
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XXXX产品解决方案
XXXXX有限公司
01
系统架构
系统架构\平台\模块\APP
系统架构
XXXX平台
智能硬件
手机APP
人工智能家居云平台
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云AI
智能 硬件
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赋能控制
设备管理 赋能算法 行为数据
综 合 感 知 算 法
云-云对接
数据
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跨平台间接控制
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期待您的合作
XXXX有限公司
xxx智能 xxx智能 xxx智能
......
网关对接
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直接控制
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智能 感知
系统模块
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XXXX产品解决方案
XXXXX有限公司
01
系统架构
系统架构\平台\模块\APP
系统架构
XXXX平台
智能硬件
手机APP
人工智能家居云平台
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智能 硬件
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赋能控制
设备管理 赋能算法 行为数据
综 合 感 知 算 法
云-云对接
数据
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智能手机硬件架构ppt
锂离子电池广泛应用于智 能手机、平板电脑、笔记 本电脑等领域。
锂聚合物电池
概述
锂聚合物电池是一种新型的可充 电电池，其电解质是液态的，但
被聚合物所包围。
优点
锂聚合物电池具有更高的能量密度、 更轻的重量、更小的体积等优点， 能够提供更长的续航时间和更薄的 电池设计。
应用
锂聚合物电池广泛应用于智能手机、 平板电脑、可穿戴设备等领域。
智能手机硬件架构
目 录
• 引言 • 智能手机硬件概述 • 处理器详解 • 存储器详解 • 输入输出设备详解 • 电池详解 • 智能手机硬件架构总结
01 引言
主题简介
智能手机硬件架构
介绍智能手机硬件架构的基本概念、组成和功能。
智能手机硬件架构的发展历程
从最早的模拟信号手机到现代的智能手机，硬件架构经历了巨大的变革。
x86架构具有高性能、高扩展性和高兼容性的特点，能够提供强大的计算 能力和多任务处理能力。
x86架构的处理器核心通常包含更多的执行单元和复杂控制逻辑，以实现 更广泛的指令集和更高的指令执行效率。
其他处理器架构
1 2 3
MIPS架构
MIPS架构是一种独立发展的指令集架构，具有 简洁的指令集和高效的处理能力，主要应用于网 络设备和部分嵌入式系统。
麦克风
用于录音和语音识别，支持降噪和回声消除等功能，以提高 通话和语音识别的质量。
06 电池详解
锂离子电池
概述
锂离子电池是一种可充电 的电池，其工作原理是通 过锂离子在正负极之间的 移动来储存和释放能量。
优点
锂离子电池具有高能量密 度、无记忆效应、自放电 率低等优点，能够提供较 长的续航时间。
应用
液晶显示屏（LCD）
锂聚合物电池
概述
锂聚合物电池是一种新型的可充 电电池，其电解质是液态的，但
被聚合物所包围。
优点
锂聚合物电池具有更高的能量密度、 更轻的重量、更小的体积等优点， 能够提供更长的续航时间和更薄的 电池设计。
应用
锂聚合物电池广泛应用于智能手机、 平板电脑、可穿戴设备等领域。
智能手机硬件架构
目 录
• 引言 • 智能手机硬件概述 • 处理器详解 • 存储器详解 • 输入输出设备详解 • 电池详解 • 智能手机硬件架构总结
01 引言
主题简介
智能手机硬件架构
介绍智能手机硬件架构的基本概念、组成和功能。
智能手机硬件架构的发展历程
从最早的模拟信号手机到现代的智能手机，硬件架构经历了巨大的变革。
x86架构具有高性能、高扩展性和高兼容性的特点，能够提供强大的计算 能力和多任务处理能力。
x86架构的处理器核心通常包含更多的执行单元和复杂控制逻辑，以实现 更广泛的指令集和更高的指令执行效率。
其他处理器架构
1 2 3
MIPS架构
MIPS架构是一种独立发展的指令集架构，具有 简洁的指令集和高效的处理能力，主要应用于网 络设备和部分嵌入式系统。
麦克风
用于录音和语音识别，支持降噪和回声消除等功能，以提高 通话和语音识别的质量。
06 电池详解
锂离子电池
概述
锂离子电池是一种可充电 的电池，其工作原理是通 过锂离子在正负极之间的 移动来储存和释放能量。
优点
锂离子电池具有高能量密 度、无记忆效应、自放电 率低等优点，能够提供较 长的续航时间。
应用
液晶显示屏（LCD）
智能手机架构及其工作原理PPT
2007年Apple公司将触控技术引入iphone os的设计中将可触摸宽屏网页浏览/手机地 图、移动电话等功能完美地融合为一体。
2008年9月Google公司开发出Android系统，以其良好的用户体验和开放性的设计成 功打入智能手机市场，
2011年2月诺基亚正式与微软达成战略合作，致力于windows phone的发展。 从智能手机的操作系统来分，安卓、iOS、WP手机三足鼎立。 其全球市场份额分别
为84.6%、11.9%、2.7%（注：2014年第二季度数据）。
4/8/2020
4 2.智能手机的组成
一部智能手机由手机系统、CPU、GPU、ROM、RAM、话筒、手机屏幕、触摸屏、摄像头、感应器、蓝牙、无线 连接等组成。
CPU只要采用高通、德州仪器、英伟达、Apple等公司的产品。 GPU(图形处理器）主要的厂家有高通，英伟达等公司 ROM（只读存 储器）：指的是手机内部存储文档、图片等可存储资料的空间。手机生产出来一次写入，不可
智能手机的一个显著特点是支持第三方应用程序对手机功能的扩展。软件通过手机 硬件中的逻辑单元执行了软件的功能。
4/8/2020
7
谢谢！ ☺
4/8/2020
智能手机架构及其工作原理
李峰
1
2014-12-23
4/8/2020
2
内容概要
➢ 1.智能手机的发展简述 ➢ 2.智能手机的基本类型 ➢ 3.智能手机的基本架构 ➢ 4.智能手机的基本原理
4/8/2020
3
1.智能手机的发展简述
智能手机（smart phone)：是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用 户自行安装软件/游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序不断对手机的功能 进行扩充，并可以通过无线通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称。
2008年9月Google公司开发出Android系统，以其良好的用户体验和开放性的设计成 功打入智能手机市场，
2011年2月诺基亚正式与微软达成战略合作，致力于windows phone的发展。 从智能手机的操作系统来分，安卓、iOS、WP手机三足鼎立。 其全球市场份额分别
为84.6%、11.9%、2.7%（注：2014年第二季度数据）。
4/8/2020
4 2.智能手机的组成
一部智能手机由手机系统、CPU、GPU、ROM、RAM、话筒、手机屏幕、触摸屏、摄像头、感应器、蓝牙、无线 连接等组成。
CPU只要采用高通、德州仪器、英伟达、Apple等公司的产品。 GPU(图形处理器）主要的厂家有高通，英伟达等公司 ROM（只读存 储器）：指的是手机内部存储文档、图片等可存储资料的空间。手机生产出来一次写入，不可
智能手机的一个显著特点是支持第三方应用程序对手机功能的扩展。软件通过手机 硬件中的逻辑单元执行了软件的功能。
4/8/2020
7
谢谢！ ☺
4/8/2020
智能手机架构及其工作原理
李峰
1
2014-12-23
4/8/2020
2
内容概要
➢ 1.智能手机的发展简述 ➢ 2.智能手机的基本类型 ➢ 3.智能手机的基本架构 ➢ 4.智能手机的基本原理
4/8/2020
3
1.智能手机的发展简述
智能手机（smart phone)：是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用 户自行安装软件/游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序不断对手机的功能 进行扩充，并可以通过无线通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称。
ARM嵌入式系统简介
• 智能农业：ARM嵌入式系统可以应用于农业领域的各种设备，如智能灌溉、 智能温室等。通过智能化管理和远程控制，可以提高农业生产效率，降低能耗 和资源浪费。
工业控制中的ARM嵌入式系统
工业控制
ARM嵌入式系统在工业控制领域的应用也非常广泛，如自动化生产线、机器人控制系统 等。通过ARM嵌入式系统，可以实现设备的远程控制、自动化运行和智能化管理等功能 ，提高工业生产的效率和稳定性。
ARM指令集的特点与优势
01 02 03 04
ARM指令集具有简单、高效、易于理解和实现的特点，使得ARM处 理器在功耗、面积和性能方面具有优秀的表现。
ARM指令集支持大量的寄存器和寻址模式，使得指令执行更加灵活 和高效。
ARM指令集还支持条件执行和并行执行，能够进一步提高处理器的 性能和效率。
ARM指令集的开放性和可定制性使得ARM处理器广泛应用于各种嵌 入式系统领域，如智能家居、物联网、智能终端等。
AI和机器学习
嵌入式系统将越来越多地用于实现人 工智能和机器学习功能，需要更高效 的算法和硬件实现。
安全性和可靠性
随着嵌入式系统在关键任务中的应用 增加，对安全性和可靠性的需求将更 高，需要更多的研究和投资来确保系 统的安全性和可靠性。
05
ARM嵌入式系统应用案例
智能家居中的ARM嵌入式系统
• 智能家居：ARM嵌入式系统在智能家居领域的应用广泛，如智能照明、智能 安防、智能环境监测等。通过ARM嵌入式系统，可以实现家居设备的远程控 制、自动化控制和智能化管理，提高生活便利性和舒适度。
疗器械等。
02
ARM架构与指令集
ARM架构简介
1
ARM架构是一种基于精简指令集（RISC）的微 处理器架构，具有低功耗、高性能、低成本等优 点。
工业控制中的ARM嵌入式系统
工业控制
ARM嵌入式系统在工业控制领域的应用也非常广泛，如自动化生产线、机器人控制系统 等。通过ARM嵌入式系统，可以实现设备的远程控制、自动化运行和智能化管理等功能 ，提高工业生产的效率和稳定性。
ARM指令集的特点与优势
01 02 03 04
ARM指令集具有简单、高效、易于理解和实现的特点，使得ARM处 理器在功耗、面积和性能方面具有优秀的表现。
ARM指令集支持大量的寄存器和寻址模式，使得指令执行更加灵活 和高效。
ARM指令集还支持条件执行和并行执行，能够进一步提高处理器的 性能和效率。
ARM指令集的开放性和可定制性使得ARM处理器广泛应用于各种嵌 入式系统领域，如智能家居、物联网、智能终端等。
AI和机器学习
嵌入式系统将越来越多地用于实现人 工智能和机器学习功能，需要更高效 的算法和硬件实现。
安全性和可靠性
随着嵌入式系统在关键任务中的应用 增加，对安全性和可靠性的需求将更 高，需要更多的研究和投资来确保系 统的安全性和可靠性。
05
ARM嵌入式系统应用案例
智能家居中的ARM嵌入式系统
• 智能家居：ARM嵌入式系统在智能家居领域的应用广泛，如智能照明、智能 安防、智能环境监测等。通过ARM嵌入式系统，可以实现家居设备的远程控 制、自动化控制和智能化管理，提高生活便利性和舒适度。
疗器械等。
02
ARM架构与指令集
ARM架构简介
1
ARM架构是一种基于精简指令集（RISC）的微 处理器架构，具有低功耗、高性能、低成本等优 点。
信息系统中的计算机与移动终端 教学PPT课件
2.3.2计算机的工作原理
散热器 CPU
指示灯
内存
PCI插槽：安装显卡、 声卡、网卡等
电源 硬盘
2.3.2计算机的工作原理
1.计算机的发展： 主要特征：硬件物理器件的变革
电子管时代
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
集成电路时代
超大规模集 成电路时代
晶体管时代
大规模集成 电路时代
2.3.2计算机的工作原理
1.计算机的发展： 国之器重——超级计算机“神威·太湖之光”
课前准备——5分钟
【学习目标】1.知道计算机和移动终端的特点、功能及作用 2.了解计算机的工作原理 3.了解移动终端的工作原理
【课前预习】结合学习目标，快速阅读《2.1和2.2》P33-42， 并勾画关键字。
【课前检查】教材、活动册、笔 【清点人数】迟到、请假、旷课
信息系统中的计算机与移动终端
2.3.1计算机和移动终端的作用
作用 数据加工、计算 数据存储、计算、分类、整理，对售票机信息进行管理 数据存储、计算、加工、分类、整理，对订票系统进行信息管理和各 种设备进行实时控制 数据加工、计算 数据存储、计算、分类、整理，对前置机信息进行整理 数据存储、计算 数据存储、计算、加工、分类、整理，对订票系统进行用户信息管理 数据加工、计算
2.3.2计算机的工作原理
2.计算机工作的基本原理： 冯.诺依曼的思想：存储程序、程序控制
2.3.2计算机的工作原理
3.计算机系统架构图：
CPU
2.3.2计算机的工作原理
3.计算机系统架构图： 【猜一猜】内存？ or 外 存？
2.3.2计算机的工作原理
3.计算机系统架构图： （1）存储器——内存储器
硬件设备设备名称作用计算机自劢售货机数据加工计算自劢售票服务器数据存储计算分类整理对售票机信息进行管理订票网络后台服务器数据存储计算加工分类整理对订票系统进行信息管理和各种设备进行实时控制银行前置机数据加工计算银行主机数据存储计算分类整理对前置机信息进行整理售票点计算机数据存储计算用户数据库服务器数据存储计算加工分类整理对订票系统进行用户信息管理顾客购票计算机数据加工计算231231计算机和移劢终端的作用计算机和移劢终端的作用项目练习阅读活劢册p36表215归纳总结并填写教材p43表24理解计算机和移劢终端的作用
系统规划PPT课件
问题所在。
优化数据库设计，提高 数据查询效率。
优化系统架构
根据系统性能瓶颈分析 结果，优化系统架构，
提高系统整体性能。
持续监控与调优
对系统性能进行持续监 控，根据实际情况进行 调优，确保系统性能的
稳定和高效。
安全与风险控制
安全策略制定
根据项目实际情况，制定合适 的安全策略和安全标准。
安全漏洞检测与修复
性和可用性。
04
系统规划工具与技术
项目管理工具
总结词
高效的项目管理
详细描述
项目管理工具用于规划、跟踪和管理软件开发项目，包括任务分配、进度安排、风险评估和质量管理等。常见的 项目管理工具如Microsoft Project、Trello和Jira等。
项目管理工具
总结词
灵活的资源分配
详细描述
项目管理工具可以根据项目需求灵活分配人力、物力和财力等资源，确保项目按计划进行，并优化资 源利用效率。
开发与测试工具
总结词
代码审查与质量保证
详细描述
开发与测试工具支持代码审查和质量保证活动，通过自动化 检查和人工审查相结合的方式，提高代码质量和减少缺陷。 常见的代码审查工具包括SonarQube和Checkstyle等。
自动化部署工具
总结词
自动化的部署流程
详细描述
自动化部署工具能够自动化构建、打包、部署和升级软件应用程序，简化部署流 程，减少手动干预和错误。常见的自动化部署工具有Docker、Jenkins和 Ansible等。
变更影响评估
评估需求变更对项目进度 、成本、质量等方面的影 响，为决策提供依据。
变更决策
根据评估结果，决定是否 接受变更，并确定相应的 实施方案。
优化数据库设计，提高 数据查询效率。
优化系统架构
根据系统性能瓶颈分析 结果，优化系统架构，
提高系统整体性能。
持续监控与调优
对系统性能进行持续监 控，根据实际情况进行 调优，确保系统性能的
稳定和高效。
安全与风险控制
安全策略制定
根据项目实际情况，制定合适 的安全策略和安全标准。
安全漏洞检测与修复
性和可用性。
04
系统规划工具与技术
项目管理工具
总结词
高效的项目管理
详细描述
项目管理工具用于规划、跟踪和管理软件开发项目，包括任务分配、进度安排、风险评估和质量管理等。常见的 项目管理工具如Microsoft Project、Trello和Jira等。
项目管理工具
总结词
灵活的资源分配
详细描述
项目管理工具可以根据项目需求灵活分配人力、物力和财力等资源，确保项目按计划进行，并优化资 源利用效率。
开发与测试工具
总结词
代码审查与质量保证
详细描述
开发与测试工具支持代码审查和质量保证活动，通过自动化 检查和人工审查相结合的方式，提高代码质量和减少缺陷。 常见的代码审查工具包括SonarQube和Checkstyle等。
自动化部署工具
总结词
自动化的部署流程
详细描述
自动化部署工具能够自动化构建、打包、部署和升级软件应用程序，简化部署流 程，减少手动干预和错误。常见的自动化部署工具有Docker、Jenkins和 Ansible等。
变更影响评估
评估需求变更对项目进度 、成本、质量等方面的影 响，为决策提供依据。
变更决策
根据评估结果，决定是否 接受变更，并确定相应的 实施方案。
《ARM技术概述》课件
04
ARM的软件生态系统提供丰富的API和中间件，方便开发者进行应用 开发和集成。
ARM的开源项目
ARM积极参与开源项目，推 动ARM架构在开源领域的发
展和应用。
1
ARM在开源项目中提供技术 支持和代码贡献，与全球开 发者共同推动开源项目的发
展。
ARM的开源项目涵盖多个领 域，如操作系统、编译器、 虚拟化技术等，为开发者提 供丰富的资源和工具。
04
ARM的生态系统ChaFra bibliotekterARM的芯片厂商
ARM与众多芯片厂商合作，如高通、联发科、三星等 ，这些厂商基于ARM架构设计生产各种芯片，广泛应
用于智能手机、平板电脑、嵌入式系统等领域。
输标02入题
ARM的芯片厂商采用ARM架构，可以快速开发出高 性能、低功耗的芯片，满足市场需求。
01
03
ARM的芯片厂商与ARM保持密切合作，共同推动 ARM架构的发展和普及。
AI和机器学习集成
未来的ARM架构可能会集成更多 的人工智能和机器学习功能，以 加速这些技术在嵌入式系统中的 应用。
ARM的应用前景
1 2 3
物联网设备
随着物联网的普及，ARM架构将广泛应用于各 种小型、低功耗的设备中，如智能家居、智能穿 戴等。
高性能计算
随着ARM架构性能的提升，它也可能在高性能 计算领域获得更多的应用，如服务器、数据中心 等。
03
ARMADA Secure 系列
ARMADA Secure系列是针对安 全关键系统设计的处理器系列， 具有高度的安全性能。
ARM架构的应用场景
移动设备
ARM架构的处理器广泛应用于智 能手机、平板电脑等移动设备。
物联网
ARM的软件生态系统提供丰富的API和中间件，方便开发者进行应用 开发和集成。
ARM的开源项目
ARM积极参与开源项目，推 动ARM架构在开源领域的发
展和应用。
1
ARM在开源项目中提供技术 支持和代码贡献，与全球开 发者共同推动开源项目的发
展。
ARM的开源项目涵盖多个领 域，如操作系统、编译器、 虚拟化技术等，为开发者提 供丰富的资源和工具。
04
ARM的生态系统ChaFra bibliotekterARM的芯片厂商
ARM与众多芯片厂商合作，如高通、联发科、三星等 ，这些厂商基于ARM架构设计生产各种芯片，广泛应
用于智能手机、平板电脑、嵌入式系统等领域。
输标02入题
ARM的芯片厂商采用ARM架构，可以快速开发出高 性能、低功耗的芯片，满足市场需求。
01
03
ARM的芯片厂商与ARM保持密切合作，共同推动 ARM架构的发展和普及。
AI和机器学习集成
未来的ARM架构可能会集成更多 的人工智能和机器学习功能，以 加速这些技术在嵌入式系统中的 应用。
ARM的应用前景
1 2 3
物联网设备
随着物联网的普及，ARM架构将广泛应用于各 种小型、低功耗的设备中，如智能家居、智能穿 戴等。
高性能计算
随着ARM架构性能的提升，它也可能在高性能 计算领域获得更多的应用，如服务器、数据中心 等。
03
ARMADA Secure 系列
ARMADA Secure系列是针对安 全关键系统设计的处理器系列， 具有高度的安全性能。
ARM架构的应用场景
移动设备
ARM架构的处理器广泛应用于智 能手机、平板电脑等移动设备。
物联网
手机主板各部分结构课件
存储与传输
通过内存、存储等芯片，实现 数据的存储与传输功能，如保 存照片、视频等文件。
通信功能
通过射频电路等模块，实现手 机的无线通信功能，如打电话、 上网等。
电源管理
通过电源管理模块，实现对电 池充电、电量消耗等的管理，
延长手机使用时间。
PART 02
CPU与存储器
CPU结构特点
01
02
03
CPU组成
通过引入人工智能和机器学习技术，手机主板将更加智能化，能够自动优化性能和修复故 障。
柔性主板与可穿戴设备
柔性主板技术的发展将为可穿戴设备提供更多可能性，使手机主板更加贴合人体工学。
无线充电与快速充电
无线充电和快速充电技术的普及将为手机主板带来更加便捷的充电体验。
THANKS
感谢观看
主板布局和空间 主板布局和空间限制对传感器和连接器的选型有一定影响， 如某些主板可能无法容纳大型连接器或需要采用特殊设计 的传感器。
功能需求和成本考虑
功能需求和成本考虑是选型的主要依据，需要根据实际需 求评估所需传感器和连接器的类型和数量，并综合考虑成 本因素。
PART 07
总结与展望
手机主板结构发展趋势预测
信息。
接口与插槽
提供与外部设备连接的接口， 如USB、音频接口等，以及 SIM卡、TF卡等插槽。
电源管理
负责管理电池充电、电量消耗 等电源相关功能。
射频电路
负责无线通信功能，如 2G/3G/4G/5G等通信模块。
手机主板功能与作用
数据处理
通过处理器等核心芯片，实现 手机的各种数据处理功能，如
运行应用、游戏等。
手机主板各部分结构 课件
目录
PART 01
通过内存、存储等芯片，实现 数据的存储与传输功能，如保 存照片、视频等文件。
通信功能
通过射频电路等模块，实现手 机的无线通信功能，如打电话、 上网等。
电源管理
通过电源管理模块，实现对电 池充电、电量消耗等的管理，
延长手机使用时间。
PART 02
CPU与存储器
CPU结构特点
01
02
03
CPU组成
通过引入人工智能和机器学习技术，手机主板将更加智能化，能够自动优化性能和修复故 障。
柔性主板与可穿戴设备
柔性主板技术的发展将为可穿戴设备提供更多可能性，使手机主板更加贴合人体工学。
无线充电与快速充电
无线充电和快速充电技术的普及将为手机主板带来更加便捷的充电体验。
THANKS
感谢观看
主板布局和空间 主板布局和空间限制对传感器和连接器的选型有一定影响， 如某些主板可能无法容纳大型连接器或需要采用特殊设计 的传感器。
功能需求和成本考虑
功能需求和成本考虑是选型的主要依据，需要根据实际需 求评估所需传感器和连接器的类型和数量，并综合考虑成 本因素。
PART 07
总结与展望
手机主板结构发展趋势预测
信息。
接口与插槽
提供与外部设备连接的接口， 如USB、音频接口等，以及 SIM卡、TF卡等插槽。
电源管理
负责管理电池充电、电量消耗 等电源相关功能。
射频电路
负责无线通信功能，如 2G/3G/4G/5G等通信模块。
手机主板功能与作用
数据处理
通过处理器等核心芯片，实现 手机的各种数据处理功能，如
运行应用、游戏等。
手机主板各部分结构 课件
目录
PART 01
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
软件优化
• 软件优化可以大大提高软件运行时的效率和降低软件运行 时的功耗 • 例如指令的重排，在不影响指令执行结果的情况下，可以 消除由于装载延迟、分支延迟、跳转延迟等引起的指令流 水线的失效 • 系统软件完成后，在保证软件功能一致的情况下，通过对 代码进行优化，可以减小软件在执行时的功耗。
DPM(动态电源管理)
• DPM(动态电源管理)是在系统运行期间通过对系 统的时钟或电压的动态控制来达到节省功率的目 的，这种动态控制与系统的运行状态密切相关， 该工作往往通过软件来实现 • 主要通过如下方式实现降低功耗： 定义不同的工作模式 关闭空闲的外设控制器和外设
定义不同的工作模式
• 在主CPU主频确定的情况下，智能手机中定义了对应的4 种工作模式来降低功耗：正常工作模式(normal)；空闲模 式(idle)；睡眠模式(sleep)；关机模式(off) • 智能手机在正常工作模式下的功率比空闲模式、睡眠模式 下大得多。因此，当用户没有对手机进行操作时，通过软 件设置，使手机尽快进入空闲模式或睡眠模式；当用户对 手机进行操作时，通过相应的中断唤醒主CPU，使手机恢 复正常工作模式，处理完相应的事件后迅速进入空闲模式 或睡眠模式
关闭空闲的外设控制器和外设
• 当智能手机处于正常工作模式时，对处于空闲状态的外设， 可以通过主CPU的GPIO口，控制给外设供电的LDO或者 DC/DC电源芯片，通过关闭外设的供电电源芯片，以达到 关闭外设的目的 • 对于一些正在工作的外设，如音频编解码器，通过设置内 部的寄存器，关闭芯片内部不使用的通道、功率放大器、 D/A转换器等，以降低这些器件工作时的功耗 • 对于主CPU的各种接口控制器，一般不会全部用到；接口 控制器没有处于工作状态，如不将其关闭，仍会消耗电流 • 当智能手机处于正常工作状态下，可以对空闲的接口控制 器进行关闭，以进一步降低智能手机的功耗，还可以防止 总线上倒灌电流的影响
小结
• 随着手机技术的发展，特别在智能手机设计中，低功耗设 计会成为一个越来越迫切的问题。 • 随着一些新技术的出现并应用于智能手机的设计中，例如 先进的电源管理芯片、先进的处理器，给设计者提供了更 大的灵活性，可以大大降低智能手机功耗。 • 但是，作为设计者，在进行系统设计和软件编程时，必须 时时考虑如何降低系统的功耗，只有这样，设计出的系统 才能拥有一个良好的性能，得到用户的青睐。
无线modem部分的控制
• 本文智能手机的硬件体系结构采用双CPU架构，无线modem作 为主CPU的一个外设，与主CPU芯片的其他外设相比，具有其 特殊性：例如当智能手机处于睡眠模式时，可以直接关闭LCD、 摄像机等外设的供电电源，而无线modem不行，必须要求无线 modem具有继续等待来电、搜索网络等功能，而不能直接将其 关闭 • 本文硬件架构中的无线modem方案，拥有内部运行完整的 GSM (全球移动通信系统)协议和独立的电源管理模块，主CPU 可以通过UART口和无线modem进行电源管理协商。无线 modem内部的电源管理由自己来控制，当无线modem处于空 闲状态时，自己能完好地进入和退出待机模式。因此，在本文 的硬件架构的设计上，当智能手机开机时，给无线modem加电、 关机时，对modem进行断电
电源供给电路
• 由于使用双CPU架构，外设很多，需要很多种电源。仅以主CPU来说， 就需要1.3v、2.4v和2.8v电压，因此需要很多电压变化单元 • 通常有以下几种电压变换方式：线性稳压器；DC/DC；LDO(低漏失 调节器) • IDO本质上是一种线性稳压器，主要用于压差较小的场合，所以将其 合并为线性稳压器 • 线性稳压器的特点是电路结构简单，所需元件数量少，输入和输出压 差可以很大，但其致命弱点是效率低、功耗高，其效率η完全取决于 输出电压大小 • DC/DC电路的特点是效率高、升降压灵活，缺点是电路相对复杂，纹 波噪声干扰较大，体积也相对较大，价格也比线性稳压高，对于升压， 只能使用DC/DC • 在设计中，对于电源纹波噪音要求不严的情况，都是使用DC/DC的电 压转换器件，这样可以有效地节约能量，降低智能手机的功耗
对悬空引脚的处理
• 在选择上拉电阻时，必须要考虑以下几点: a、从节约功耗及芯片的倒灌电流能力上考虑，上拉电 阻应足够大，以减小电流 b、从确保足够的驱动电流考虑，上拉电阻应足够小， 以增大电流 c、在高速电路中，过大的上拉电阻会使信号边沿变得 平缓，信号完整性会变差 在考虑能够正常驱动后级的情况下(即考虑芯片的 Vih )， 或 Vil 尽可能选取更大的阻值，以节省系统的功耗。 • 对于下拉电阻，情况类似
LED灯的控制
• 智能手机电路中，键盘和LCD背光灯工作时会消耗大量能 量，因此，在设计中，必须降低LED灯的功耗。可以通过 以下方法： a、在LED灯回路中短接一个小电阻，改变阻值，用来 控制LED灯工作时的电流。 b、利用人眼的迟滞效应，使用PWM (脉宽调制)信号 来控制LED灯的开关：配置内部相应的寄存器，控制 PWM输出信号的频率和占空比，作为控制引脚来控制 LED背光灯，以此来降低LCD背光灯的功耗 c、在手机图形界面上提供一个调节背光灯亮度的界面， 让用户在系统设置的LED灯亮度基础上，进一步调节背关 灯的亮度，既增加了手机使用的灵活性，又可进一步降低 了手机的功耗
缓冲器的选择
• 缓冲器有很多功能，如电平转换、增加驱动能力、数据传 输的方向控制等。 • 仅仅基于驱动能力的考虑增加缓冲器时，必须慎重考虑， 因驱动电流过大会导致更多的能量被浪费掉。 • 应仔细检查芯片的最大输出电流I oh I ol是否足够驱动下级 和 芯片，当可以通过选取合适的前后级芯片时应尽量避免使 用缓冲器
• CMOS悬空的输入端的输入阻抗极高，很可能感应一些电 荷导致器件被高压击穿，而且还会导致输入端信号电平随 机变化，导致CPU在休眠时不断地被唤醒，从而无法进入 睡眠状态或其他莫名其妙的故障 • 正确的方法是：根据引脚的初始状态，将未使用的输入端 接上拉电阻到相应的供电电压来保持高电平，从而提高芯 片输入信号的噪声容限来增强抗干扰能力；或通过接下拉 电阻到地来保持低电平，降低输入阻抗，提供泄荷通路
功耗； t为CMOS芯片的负载电容； C
V为CMOS芯片的工作电压；f为CMOS芯片的工作频率 • 对于CPU来说， 电压越高，时钟频率越快，则功率消耗 越大，所以，在能够正常满足系统性能的前提下，尽可能 选择低电压工作的CPU
对悬空引脚的处理
低功耗设计
• • • • • • • 降低CPU部分的供电电压和频率 对悬空引脚的处理 缓冲器的选择 电源供给电路 LED灯的控制 无线modem部分的控制 软件优化
降低CPU部分的供电电压和频率
• CMOS电路的静态功耗很低，与其动态功耗相比基本可以 忽略不计，故暂不考虑。其动态功耗计算公式为：
智能手机硬件系统架构
• 目前智能手机一般采用双CPU架构
智能手机硬件系统架构
• 主处理器运行开放式操作系统，负责整个系统的控制。 • 从处理器为无线modem部分的DBB(数字基带芯片)，主要 完成语音信号的A/D转换、D/A转换、数字语音信号的编 解码、信道编解码和无线modem部分的时序控制 • 主从处理器之间通过串口进行通信 • 从硬件电路的系统架构可见，功耗最大的部分包括主处理 器、无线modem、LCD和键盘的背光灯、音频编解码器 和功率放大器。因此设计中如何降低它们的功耗是个重要 的问题。
智能手机硬件架构
智能手机简介
• 智能手机具有传统手机的基本功能，并有以下特点：开放 的操作系统、硬件和软件的可扩充性和支持第三方的二次 开发。相对于传统手机，智能手机具有强大的功能和便捷 的操作等特点 • 随着智能手机的功能越来越强大，其功率损耗也越来越大。 现阶段，手机配备的电池以锂离子电池为主。就目前使用 的锂离子电池材料而言，能量密度只有20％左右的提升空 间，但是仍不能满足智能手机发展需求。 • 因此，从智能手机的总体设计入手，应用先进的技术和器 件，进行降低功率损耗的方案设计，从而尽可能延长智能 手机的使用时间和待机时间。低功耗设计越来越迫切。