MTK平台工作原理与架构

MTK 平台工作原理及主要芯片的作用

MTK 平台按电路功能来划分，可以分成 4 个组成部分：射频电路部分，控制电路部分，基带电路部分，接口电路部分。如图 1-1 所示：
ANT: 天线馈点 FEM: Front-end Module，前端模块
PA RF3146: 射频功放 MT6219（上面的方框）: 射频芯片
MT6219（下面的方框）:MT6219 基带芯片 MT6305: 电源管理芯片
SIM:SIM 卡 BAT: 电池电源 USB:USB 接口 KEY：键盘接口
FM:FM 收音机 HP: 耳机 MIC: 麦克风 AU PA: AUDIO PA，音频功放
SPK：Speaker, 喇叭 CAM:Camera, 照相机 LCD: 液晶屏
T-F:TF 卡接口 NAND:NAND FLASH, 主要用做存储用户数据
NOR:NOR FLAH, 主要用作存储系统文件，如平台编译后生成的 bin 文件。

                                              1-1 MTK 平台的组成

其中，ANT，FEM，PA RF3146，MT6219（上面的方框）属于射频电路部分；MT6305，SIM，BAT，USB 等属于电源控制电路部分；MT6219，NAND，NOR, AU PA 等属于基带电路部分；KEY，FM，HP，MIC，SPK，CAM，LCD，T-F 属于接口电路部分。

现在以 MT6219 平台为例，分别介绍 MTK 平台的以上四个组成部分。

第一部分：射频电路部分，由下面的模块构成：
1、FEM（Front-end Module，前端模块）: 由分频器和双工器组成。进行 GSM RX（GSM 信号的接收）,GSM TX（GSM 信号的发送）,DCS/PCS 的 RX（接收）和 TX（发送）之间的转换。
2、RF3146 模块：射频功放，把射频信号放大到需要的功率水平。
3、MT6129 射频芯片：所有的 RF 调制 / 解调在此完成。由发射器，接收器，频率合成，
亚控振荡器，稳压器，锁相环等组成。
4、温补晶振：为 MT6219 提供基准频率，同时为内核和 DSP（Digital Signal Processor, 数字信号处理器）提供时钟。
理解射频部分的工作原理，需要理解两通路的概念。所谓两通路，是指射频的接收通路和发射通路，下面就这两部分分别进行介绍。
1) 接收通路工作原理：从天线接收到的射频信号中经过过滤波选出需要的信号，
先经过噪声放大，混频，增益放大器，然后通过正交信号四路信号，最后
经过低通滤波器消除高频干扰后送给 MT6219 射频芯片进行 A/D（模数）转换。
2) 发射通路工作原理：将基带 6219 传过来的四路模拟基带 I、Q 信号经过 IQ 调节器，
再经过带通滤波器、衰减器进入 PA 进行功率放大，最后送到天线发射出去。
小贴士：
（1） FEM=ASM（antenna switch module，天线开关模块）+ SAW Filter（声表面滤波器）
（2） 射频（Radio Frequency ），简称 RF。射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于 1000 次的交流电称为低频电流，大于 10000 次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
第二部分：基带部分
基带部分主要由 MT6219 基带芯片、存储器、晶振、AUDIO PA (音频功放) 等部分组成。下面对这几部分分别介绍。
1、基带芯片 MT6219 部分，MT6219 集成了 MCU (包括了 arm7 核，512K SRAM 异步存储器) 和 DSP (主要执行底层协议和音频处理)
2、存储器部分，主要包括 NOR 和 NAND
1）NOR: 大部分采用 128M Flash 和 32M SRAM 存储器，这两部分封装在了一个芯片中。
其中 Flash 部分主要用于存储手机系统软件，射频校准数据和用户设置数据；SRAM 主要起到内存的作用。
2）NAND: 主要用作存储用户的数据。
3、晶振：主要起到以下三个作用：
1）基带唤醒
2）RTC (实时时钟)，维持平台的时间，为平台提供实时时钟。
3）维持手机与基站的同步。
4、AUDIO PA: 音频功放，输出音频信号经过这里放大后再从喇叭输出。
第三部分：控制电路部分
控制电路部分由电源管理芯片 MT6305 (主要) 和其他各种电源 IC 组成。
第四部分：接口电路部分
接口电路部分主要包括 LCD 电路，Camera 电路，USB 电路，SIM 电路，键盘电路等接口电路。
2.2 开机流程（正常开机，充电开机，闹钟开机）和故障检测
1、手机正常开机流程以及开机常见故障诊断
图 2－2 是手机正常开机的时序图。

                                                                 图 2-2 正常开机过程

关于上图的注释：
（1）时序图的四个信号线如下：
◆ Power on key: 开机键
◆ LDOs: 低差分稳压信号线
◆ Reset: 复位键
◆ BBWakeup:BB 唤醒信号线
（2）其他
◆ Power on key pressed: 开机电源键按下
◆ Power on key debounce time: 开机电源键防反跳时间
◆ Reset delay: 复位延时
◆ Power on key released: 开机电源键释放
◆ Power off key pressed: 关机电源键按下
◆ Power off key released: 关机电源键释放
◆ msec: 毫秒
上面图示所显示的开机流程如下：
当按下 power on key 后，二极管导通，PWRKEY 检测到低电平，驱动 PMIC 电源管理芯片打开 LDOs（低压差分信号线）, 之后 PMIC 电源管理芯片，使 BBwakeup 信号线复位，随之 BBwakeup 信号线起来进入软件开机程序，从而完成开机。而按 power key 关机时，MTK 平台首先执行软件关机程序，随后复位及 LDOs 也被关闭，从而完成关机。
下面的是正常开机流程中的某些步骤中运行不正常的现象基本诊断，按照下面的图示 (图 2-3)，读者可自行诊断手机的常见故障。

                                        图 2-3 手机开机过程及故障诊断

上面是手机正常开机的过程，通过上面的图示，读者可以加深对手机工作原理的理解，对我们的开发工作有很大的帮助。但仅仅理解正常开机的流程还不足够，另外两个开机过程也非常重要，那就是闹钟开机过程和充电开机过程，理解了下面的两个开机过程，我们对整个开机流程才能有完整的把握。
2. 闹钟开机流程
闹钟开机时序图如图 2-4 所示.

                                                          图 2-4 闹钟开机时序图

关于上图的注释：
（1） 时序图的五个信号线如下：
Left soft key: 左软按键 Power on key: 开机键 LDOs: 低差分稳压信号线
Reset: 复位键 BBWakeup:BB 唤醒信号线
（2）其他
Power on key pressed: 开机电源键按下
Power on key debounce time: 开机电源键防反跳时间
Reset delay: 复位延时 Power on key released: 开机电源键释放
Power off key pressed: 关机电源键按下
Power off key released: 关机电源键释放 RTC Alarm: 实时时钟闹钟
Left soft key pressed to confirm Alarm power on: 左软按键按下以确认闹钟打开。
msec: 毫秒
上面时序所体现的开机过程如下：
当闹钟醒来时，BBwakeup 信号先起来，它由低电平变为高电平，然后 PMIC 电源管理芯片的所有 LDO（稳压信号）后起来，过了 200ms 后，PMIC 电源管理芯片使 BBwakeup 信号线复位，执行软件开机程序，当按下左按键停止闹钟时，就完成开机过程。其关机过程同正常关机一样。
3. 充电开机
充电开机时序图如图 2-5 所示。

                                                       图 2-5 充电开机时序图

关于上图的注释：
（1） 时序图的五个信号线如下：
PMIC CHR: 电源管理芯片信号 EINT_CHARDET: 中断
LDOs: 低差分稳压信号线 Reset: 复位键 BBWakeup:BB 唤醒信号线
（2）其他
Charger plug in: 充电器插入 Power on key debounce time: 开机电源键防反跳时间
Reset delay: 复位延时 Charger plug out: 充电器拔出 msec: 毫秒
上面的充电开机时序图显示的开机过程如下：
当充电器给手机充电时，CHRIN 检测到高电平，驱动 PMIC（电源管理芯片）打开 LDOs 低差分稳压信号线，如果此时电池的电压 > 3.2v,PMIC（电源管理芯片）产生 EINT 中断（高电平），如果此时电池的电压 < 3.2V,MTK 平台先小电流
充电使电池的电压大于 3.2V，然后 PMIC 使 BBwakeup 信号复位，BBwakeup 起来后执行软件开机程序，从而完成充电开机过程。

MTK 平台架构

平台架构框图如图 2－6 所示。

                                            图 2－6 平台架构框图

从上图可以看出 MTK 平台架构主要分为 MMI（人机界面）应用层，GSM/GPRS 协议层和物理层，其中在 MMI（人机界面）应用层我们可以开发一些诸如短信、电子邮件、多媒体等应用软件，我们的应用软件要想能操作硬件，必须通过 GSM/GPRS 协议层，串口 / 射频 / 蓝牙 / 红外 / LCD/USB 等驱动，以及 Nucleus 实时操作系统才能实现。
1.MTK 平台架构与项目开发
从上面的架构图 2-6 中我们能看出，MTK 平台的开发主要分成两个方面，其一是 MMI 应用开发；其二是硬件驱动的开发。当我们要给 MTK 平台添加某个软件功能时，要进行应用程序的开发，以便让我们的平台花样更多，功能更丰富。如果我们要换某个硬件或要添加一个硬件的时候，就要涉及到驱动开发了。
有些刚接触到 MTK 平台的读者可能非常困惑，驱动程序和我们的应用程序是怎样沟通的呢？其实 MTK 的驱动开发，更多是一种修改，或称之为配置的工作。这些工作都不涉及到对平台驱动的公共接口的改动，因此 MTK 平台的开放给 MMI 的接口是统一的。在进行 MMI 开发时我们只要调用这些统一的接口，就可以控制硬件了。
 Nucleus 实时操作系统
2、Nucleus 操作系统及其优势
（1）什么是 Nucleus 操作系统？
MTK 平台采用的是 Nucleus 操作系统，所以我们要对该系统有所了解。所谓 Nucleus 实时操作系统是指 Accelerater Technology 公司开发的嵌入式 RTOS 产品，只需一次性购买 Licenses，就可以获得操作系统的源码。
（2）Nucleus 的优势
Nucleus 的主要优势如下：
其一，操作系统向开发者开放，开发者不用写板级支持包。不同的目标板在 Boot 时，
开发者可以通过修改源码进行不同的配置。
其二，该系统对 CPU 的支持能力很强，大多数流行的 CPU 都支持，比如 ARM,PowerPC,DSP 等。
3、 Nucleus 实时操作系统的 Kernel (内核)
Nucleus 的核心是一个实时的多任务内核，具有以下特性:
(1) 快速响应时间：对临界资源的检测时间不依赖于占有该临界资源的线程执行时间的长短，一旦低优先级线程释放掉临界资源（不管其是否执行完），高优先级线程就会抢占运行。
(2) 每个任务的执行时间和其他任务的处理时间无关。
(3) 较高吞吐量：随着任务数目的增多，任务的调度时间为常数。
(4) 可扩展性：利用现有系统调用的结合可得到新的系统调用。
4、 MTK 平台中能自行采购部分
很多准备使用 MTK 平台进行开发的工程师很想知道，平台中哪些部分是可以自行采购的，我总结了一下，下面的部分可自行采购：内存、中频、电源、射频模块、蓝牙模块、Flash、存储器、功放、液晶屏。
5、平台开发常涉及到的目录
5.1 MMI 应用程序开发常涉及的目录
1、程序应用功能源代码目录
1）plutommi\mmi\VendorApp：厂商目录，如果你想作为第三方厂商把自己的程序加入平台，可放到该目录，如汉王手写输入的程序在此目录一般可以找到。
2）plutommi\mmi\MainMenu: 主菜单所在目录
3）plutommi\mtkapp\SoundRecorder: 录音机
4）plutommi\mtkapp\AudioPlayer: 音频播放软件
5）plutommi\mmi\SAT：服务
6）plutommi\mmi\Organizer: 工具箱
7）plutommi\mtkapp\Camera: 照相机
8）plutommi\mmi\IdleScreen: 待机画面
9）plutommi\mmi\PROFILES: 情景模式
10）plutommi\mmi\FunAndGames: 游戏和娱乐
11）plutommi\mmi\FileMgr: 文件管理
12）plutommi\mmi\Setting: 设置
13）plutommi\mmi\CallManagement: 通话管理
14）plutommi\mmi\Messages: 短信息
15）plutommi\mmi\PhoneBook: 电话本
5.2 资源目录
1) \plutommi\Customer\Res_MMI: 该目录下很多文件负责对 MMI 的资源进行配置
2）\plutommi\Customer\Images: 平台的图片资源都在该目录
3）\plutommi\Customer\CustResource: 客户和资源目录
6、编写一个完整的程序主要涉及的文件夹
编写一个完整的程序主要涉及的文件夹是 \plutommi\Customer，其中包含我们需要定制的图片资源，字符串资源和菜单资源等。
1）\plutommi\Customer\images 文件夹：主要是图片资源，包含开、关机画面，空闲画面，墙纸等图片资源。
2）\plutommi\Customer \CustResource\PLUTO_MMI: 字符串资源，字库。
其中 ref_list.txt 存储字符串资源，而 MMI_featuresPlUTO.h 主要是对 MMI 进行配置。
3) \plutommi\Customer\CustResource\PLUTO_MMI\Res_MMI: 包含了各个应用程序模块的资源配置文件。
4）\ plutommi\Customer\remakeResource.bat：主要用于更新资源
7、 驱动开发涉及的目录和重要的文件
1、主要目录
1）custom\drv:MTK 平台驱动的主要目录
2）custom\drv\LCD：LCD 驱动主要目录
3）custom\drv\bluetooth： 蓝牙配置
4）custom\drv\camera：照相机
5）custom\drv\common_drv：GPIO 配置主要目录
6）custom\drv\Drv_Tool：驱动工具（如 GPIO 和中断配置工具 DrvGen）所在目录
7）custom\drv\yuv_sensor：摄像头驱动目录
8）custom\drv\misc_drv：PWM 脉宽调整及 USB 等驱动
2、驱动开发所要关注的主要文件：
1）lcd.c 和 lcd_sw.h：LCD 驱动配置文件
2）custom_equipment.c：LCD 背光、键盘背光、震动等控制
3）keypad_def.c：键盘驱动文件
4）afe.c：音频功放配置文件
5）usb_custom.c：USB 配置文件
6）custom_MemoryDevice.h：flash 配置
7）adc_channel.c: ADC 的配置
8) eint_def.c: 外部中断的配置
9) eint_def.c,touch_panel.c,touch_panel.h,touch_panel_buffer.h,touch_panel_custom.c,touch_panel_custom.h,touch_panel_main.c,touch_panel_spi.c,touch_panel_spi.h,touchscreen.c: 触摸屏驱动相关文件
10) btmtk_config.c 和 eint_def.c：蓝牙驱动配置相关驱动
11）MT6188.c 和 SI4700_drv.c：FM 配置文件
12）l1d_custom_rf.h,m12193.c,m12193.h,chr_parameter.c：射频开发相关的文件
13）nvram_default_audio.c：音频配置
14）gpio_drv.c：GPIO 口配置

更多内容详情请关注#深圳市新移科技有限公司