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支援智慧型手機的硬體差異化設計

時間:2012-07-09 16:23來源:快捷半導體 作者:技術行銷工程師 點擊:
USB檢測、耳機插孔檢測與電壓轉換器

在過去一年,全球手機市場已被智慧型手機主導,其中大部份都採用常見的Android™平台。而還未被廣泛意識到的是硬體供應商如何在使用共通軟體之餘,同時保持品牌差異化的挑戰。過去一年裡,手機硬體和軟體供應商之間在嘗試建立差異化方面已有不少合作。這些變化其中有一些是鑒於需要使用標準軟體來驅動核心硬體組而促成的。本文將介紹半導體廠商如何向使用不同硬體的手持裝置供應商提供各種各樣的元件,同時致力維持和軟體平台的相容性。

 

Android平台的開發問題

 

Android平台是Google帶領開發的可攜式設備作業系統。其開發目的是要成為可攜式設備的標準;使用這個平台,軟體開發人員能夠提供通用的應用程式,無需考慮硬體廠商的因素。在硬體方面,多家公司已經建立多種核心微晶片和參考設計,並售予各個使用這個通用平台的行動電話廠商。但是,當軟體必須與多種參考設計的所有硬體相容時,便會產生一個問題,就是每個參考設計可能具有不同的基頻處理器(baseband processors, BBP)或應用程式處理器(application processors, AP)

 

l    micro-USB連接埠做法比較

舉一個例子,如果將兩個由不同電話廠商所製造,但同樣是使用Android平台的智慧型手機的micro-USB連接埠進行比較,就會發現經由這些連接埠的訊號有很大的差異。連接埠的主要功能是傳送資料,但是其中也有一些額外的訊號經由通用非同步接收/發送器(UART)對電話進行程式寫入,或者對如圖1所示的充電器等特殊附件進行存取。

 


1- USB埠的擴展功能

 

如果再仔細一點觀察,便會發現兩種完全不同的USB埠實現方式。其中一部智慧型手機可能將USB收發器和電源都放在電源管理IC(PMIC)內,而另一種(如在iSuppli資料中所見)則可能使用了快捷半導體的FSA9480附件開關。

 

在第一種情況下,BBP將使用軟體與PMIC進行互動,以便與接入USB埠的附件進行通訊。而在第二種情況下,快捷半導體的FSA9480附件開關提供自動探測功能,確定接入USB埠的附件類型,然後作出適合的連接。但這種情況會給Android應用開發人員造成了一個基本的問題:雖然Android平台為所有軟體開發人員的提供了各種參數,但是在智慧型手機設計中,半導體硬體的差距可以非常大。這種元件的差距是由於每家智慧型手機廠商都有不同的設計技術和關係,從而選擇和使用不同的半導體元件。這並不是說應用程式會因此不能工作,只是在某些情況下,開發人員需要密切檢視設計中的半導體內容,使各家智慧型手機廠商都能夠為用戶提供相同的體驗。為了協助解決這一問題,半導體元件可以進行特別設計,以便配合基頻處理器的協定,同時維持該硬體與軟體的關係。

 

l   擴充座 (Docking Station)設計問題

讓我們來看看另一個例子:某一部智慧型手機的USB埠使用配合該元件的應用軟體來探測手機擴充座 (Docking Station),這個應用軟體可以調整音量、選擇頻道,以及進行其他控制,但它只能用於該特定的擴充座和智慧型手機。如果其他智慧型手機製造商希望使用這個擴充座,他們則需要修改設計來配合,或者自行開發一個設計。在某些情況下,應用軟體開發人員必須與智慧型手機廠商聯繫,對程式碼進行糾正,否則,應用軟體就會無法運作。然而,解決方法其實在於選擇擴充座本身所使用的半導體元件。公司可以標明在擴充座USB埠的識別(ID)接腳上會有一個「標準」電阻,使得任何智慧型手機都能夠識別這個擴充座。這樣便可以解決問題,並可讓FSA9480PMIC正確地識別外部設備,並且維持應用軟體的功能性。

 

l   參考設計互通性問題

在另一種情況下,當公司擁有一個參考設計,但決定調整材料清單時,這種互通性便變得更加複雜。如上所述,發生這種情況的原因有許多(例如某家半導體公司的更好的供貨能力,擁有不同的裝配測試系統等)。雖然主要的作業系統還是Android平台,但是可攜式設備供應商還是要開發軟體,以便使Android軟體能夠與羅盤、GPSRF IC等半導體附件進行通訊。如果設計人員決定用其他公司的產品來代替某個半導體附件,便可能會導致設計失效。A公司的IC的電壓可能代替它的IC完全不同。這個差異是由於各家半導體廠商的有不同的製程或現有設計所致。無論如何,手機廠商還是要解決這個問題,以便使其終端產品能夠與應用軟體配合。硬體工程師的工作是保證在不能修改軟體的條件下,維持硬體功能正常。

 

如果兩個IC之間的唯一差異是通訊線路的電壓,硬體工程師可以經由使用電壓轉換器(voltage translator)來解決這一問題,例如:如圖2所示的FXLA102兩位元電壓轉換器。這款電壓轉換器在處理器和IC之間建立一個無縫介面,無需牽涉軟體更改。因此,手機廠商現在就能有一個可成功運作的智慧型手機設計而無需修改軟體。正是這種情形帶來了對支援半導體元件的需求,目的是讓Android軟體適用於多個行動設備製造商的產品。


2- FXLA102電壓轉換器

 

最後的例子是涉及到從低檔到高檔的各種智慧型手機的出現。表面看來,這的確為世界各地不同的市場提供很好的選擇。但事實上,隨著低檔手機的出現,降低材料清單成本成為必然。低檔智慧型手機包含許多成本較低的元件,以便達到目標價格要求之餘,同時仍然能夠正常工作。製造商可能避開昂貴的PMIC而選擇購買由低壓MOSFET、低壓降(LDO)和開關穩壓器等組成的離散式解決方案,以便降低價格。為了達到與PMIC相同的功能,除了使用一些標準元件外,半導體廠商同時得開發其他能夠滿足相同協定和電壓要求的元件。這樣,即便硬體完全不同,從軟體方面可以獲得相同對於充電時間或供電方面的體驗。

 

l   耳機設計的靈活性

許多半導體廠商需要具有靈活性的IC,以支援多種不同平台。例如:現在全球有兩種類型的通話耳機設計,一種設計是將插孔的最後一個接腳設為接地(GND),第二個接腳設置則為麥克風;另一種設計則是將接地設置在第二個接腳,而最後一個接腳設置為麥克風,兩種設計剛好相反。如果設計人員開發一款同時相容兩種耳機設計的低檔智慧型手機,則需要對音訊埠進行檢測和配置。半導廠商可以開發出一種具有這種功能的產品,讓低檔智慧型手機能夠使用專為這些耳機而開發的標準軟體。這種靈活的IC產品一個例子就是如圖3所示的FSA8049,這是一種音訊插孔檢測開關,能夠自動檢測接地和麥克風接腳,並且出正確的連接,提供完美的用戶體驗。

 


3 FSA8049音訊插孔檢測開關

 

結語

 

從上面的例子可以見到,半導體元件不僅用來實現可攜式產品製造商之間的差異,也能夠讓不同的智慧型手機設計擁有相同的Android平台用戶體驗。無論任何公司開發出什麼類型可攜式設備,我們都可以預計到由於有各種半導體元件在幕後提供支援,各種通用功能都可以順暢地運作。

 

(責任編輯:jane)
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