基带芯片

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、数字接口以及人机接口三个子块；

(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)。

1.目前常用的基带 芯片大多采用基于 ARM7TDMI芯核的 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,参考框图如图1；

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。

2. 处理器外围设备

ARM7外围设备是存储器的映射并能被灵活驱动.除UARTS部分之外,它们的组成如图3所述。

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.

辅助ADC I/F包含5个模拟输入； 温渡感应,电池电压……

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).

1。 DSP子系统

DSP子系统能使移动电话机 信号处理软件有效执行及具灵活性。框图如图4。

DSP核有许多种。例如；OAK,ADSP-218X等。以下以OAK为例做简单介绍。OAK核包括一个16-bit(数据和程序)带4个36位 累加器的定点DSP,还带强大的 字位处理单元和 子程序与 中断嵌套的深堆栈。

一个片上16位数据随机 存储器,容量4K。

当 处理器停在 程序断点时,智能调试 接口(SDI)有权访问处理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。

DSP可访问的 地址空间由OAK 存储器管理单元(MMU)控制,对所有OAK芯核要求的数据访问,MMU负责提供片选,控制等待状态和数据宽度。

MMU管理DSP状态变化；工作到睡眠由DSP软件实现,睡眠到唤醒由中断实现。

中断控制寄存器是存储器的映射,它们隐藏和清除中断,配置 中断源和DSP产生的中断信号(NMI,INT0,INT1,INT2)间的映射。

对DSP有5个可能的 中断源；ARM芯核产生的中断,RX处理请求(处理接收的射频信号取样),PCM I/F请求(读写语音信号的取样),TDMA帧头的标示,语音帧编解码请求。

根据GSM-1C,部分DSP资源(至少1K程序RAM,0。5K数据RAM,约10MIPS的运算能力)可用于用户特殊程序。

DSP嵌入代码运行要实现 语音编解码、信道编解码、加密、解密、脉冲(Burst)产生与调整、 电源检测等。主要处理步骤如图；

DSP子系统是ARM7芯核内外部可设定 地址空间的映射。在ARM内部的地址空间,保留静态位置给DSP配置,用于以 流控制的DSP的状态和信息交换；ARM在外部的地址空间给出两个 基址,一个给ROM用于DSP把代码从外部 存储空间传输到内部 程序存储器,一个给RAM作为DSP工作状态时的存储空间。ARM的MMU单元可以使DSP通过DMA(存储器直接存取)机制与 外部设备高速交换数据,同时减少数据交换时对CPU资源的占用。

2。DSP外设

DSP外设被映射为 存储器或被用作DSP用户可定义 寄存器 接口,如下图；

PCM I/F部分给DSP系统处理音频数据流；在传输通路,它负责从音频前置末端或DAI端口传送音频取样信号；在接收通路,它传输解压的音频取样信号到音频前置末端或DAI端口。

DSP射频端口为DSP子系统处理射频 数据流；在传输通路,它传输存储符号到数字GMSK调制器；在接收通路,它存储从RX ADC传过来的IQ信号直到DSP处理完。

Hardwired协 处理器减轻了DSP处理负担,它承担通用DSP结构不擅长处理的部分GSM信号处理,并且还负责部分 密码算法处理和Viterbi解码。

通用异步收发 接口(UART)

无线 接口

该 接口与移动电话无线部分有效连接.如图6所示.在发射方向，输出信号为基带GMSK信号，频谱客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信号电平达到基带忒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，它允许如图所示的语音有效连接.

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；简单图举例如下图4-11；

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，内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.