詳解MCU在手機(jī)和平板電腦中的應(yīng)用

MCU在當(dāng)前手機(jī)與平板電腦應(yīng)用中主要用作諸如電容式觸摸感應(yīng)接口、觸摸屏接口、攝像頭接口、不同模擬傳感器輸入檢測(cè)、USB接口以及電池充電與監(jiān)控等眾多功能的協(xié)處理器。此外，負(fù)責(zé)互連上述功能的所有邏輯和接口都可以采用像用于模擬輸入的ADC、用于蜂鳴器應(yīng)用的PWM、段式LCD、字符型LCD、圖形化LCD、用于音量控制的DAC、USB接口以及電容式觸摸屏接口等各種可用組件模塊設(shè)計(jì)而成。

本文將探討MCU和可編程片上系統(tǒng)(PSoC)在手機(jī)與平板電腦應(yīng)用中的作用，并對(duì)此類應(yīng)用存在的系統(tǒng)限制和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)進(jìn)行評(píng)估。采用可編程器件既可以通過(guò)降低BOM成本、縮短設(shè)計(jì)周期時(shí)間來(lái)降低整體產(chǎn)品成本，還可以通過(guò)加快開發(fā)進(jìn)程節(jié)約項(xiàng)目成本。

圖1手機(jī)設(shè)計(jì)框圖(注：加亮的模塊采用MCU進(jìn)行操作。)

圖2平板電腦設(shè)計(jì)框圖(注：加亮的模塊采用MCU進(jìn)行操作。)

當(dāng)前的手機(jī)與平板電腦設(shè)計(jì)采用8/16/32位MCU作為不同功能的協(xié)處理器。例如，MCU可以接收來(lái)自各種模擬傳感器的模擬輸入信號(hào)：

熱敏電阻等溫度傳感器、RTD與濕度傳感器可接收模擬輸入并提供用于MCU的數(shù)字電壓。

可以測(cè)量2軸/3軸運(yùn)動(dòng)并將其轉(zhuǎn)換成用于MCU的數(shù)字電壓的2軸/3軸加速計(jì)。

環(huán)境光傳感器(ALS)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)寬泛照明條件下(從黑暗到陽(yáng)光直射)顯示屏背光燈亮度的自動(dòng)控制。

經(jīng)過(guò)外部ADC與緩沖電路的磁傳感器輸入。

用于面部檢測(cè)與手部運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的接近傳感器，以便在用戶使手機(jī)接近面部時(shí)使MCU能夠關(guān)閉鍵盤。另外，當(dāng)用戶手部接近鍵盤時(shí)，MCU能夠打開鍵盤。MCU采用主機(jī)中斷功能來(lái)激活寬帶和應(yīng)用處理器，以便執(zhí)行面部檢測(cè)操作。MCU通過(guò)檢測(cè)用戶的面部、耳朵或頭部的接近實(shí)現(xiàn)面部檢測(cè)，以消除觸摸屏的誤觸摸。這樣通過(guò)關(guān)斷觸摸屏能夠減少電池消耗。此功能采用IR接近傳感器實(shí)現(xiàn)。

用于平板電腦應(yīng)用中比吸收率(SAR)調(diào)節(jié)的接近感應(yīng)。SAR是指身體暴露于射頻(RF)電磁場(chǎng)時(shí)吸收能量的比率。器件需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)節(jié)人體附近的無(wú)線電傳輸。

驅(qū)動(dòng)LCD或圖形顯示屏的外部緩沖驅(qū)動(dòng)電路。帶背光燈的LCD或圖形顯示屏一般用于低端手機(jī)應(yīng)用。另外，它還可以控制LCD與圖形顯示屏的背光燈。

MCU采用觸摸屏控制器處理高端手機(jī)應(yīng)用中的觸摸屏接口。

MCU采用機(jī)械鍵盤處理低端手機(jī)應(yīng)用中的用戶輸入。

MCU可以監(jiān)控鋰離子電池電壓，并能夠管理電池充電，以實(shí)現(xiàn)最佳充電壽命。

另外，MCU還可以用于手機(jī)中的故障檢測(cè)與數(shù)據(jù)恢復(fù)應(yīng)用。

MCU采用HapTIcs(觸覺(jué)反饋技術(shù))替代機(jī)械按鍵(其通過(guò)用力、振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)等觸摸方式連接用戶)。

MCU可以連接寬帶與應(yīng)用處理器，而且還能夠連接其它板上外設(shè)，如：通過(guò)I2C與SPI接口連接的攝像頭接口控制器。MCU在主機(jī)(主)和從模式下連接寬帶與應(yīng)用處理器，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。寬帶和應(yīng)用處理器采用板上USB 2.0/3.0控制器向外部傳輸數(shù)據(jù)。