华为K3智能手机硬件参考设计

TheRightsiliconforyournextBIGideaK3智能手机参考设计介绍目录1.设计概述

1.1规格定义

1.2性能参数2.硬件详细介绍

2.1系统架构及功能单元介绍

2.2电源管理单元介绍

2.3存储单元介绍

2.4复位设计

2.5启动机制

2.6时钟方案

2.7外部接口及调试介绍

2.8GPIO使用介绍

2.9Modem模块介绍3.关键信号Layout说明

3.1单板工艺

3.2电源

3.3时钟1.设计概述

1.1规格定义

1.2性能参数1.1规格定义主芯片HI3611+PNX5209操作系统WindowsMobile6.1蓝牙支持BT2.0＋EDRWiFi802.11b/gGPS支持AGPS无线网络GSM/GPRS/EDGE频段GSM/GPRS/EDGE850/900/1800/1900主屏参数彩屏260K色TFT，240×320像素，2.8英寸触摸屏摄像头主摄像头200万像素CMOS传感器内置摄像头电池1000mAh锂电池1.1规格定义支持FMNANDFlash256MB+DDRSDRAM128MB支持SDHCMicroSD卡支持键盘背光支持振动支持立体声耳机数据线接口支持MiniUSB接口及USB充电支持通话录音支持免提1.2性能参数处理器ARM9EJS最高主频460MHzDDR支持133MHz总线速率SD卡支持4bit25MHz总线速率SDIO接口速率支持4bit25MHz总线速率NAND接口速率支持等效40MHz时钟速率UART1/2/3需支持最高3.25MBps波特率USB接口速率HighSpeedDevice480MbpsWiFi需支持802.11b11Mbps以及支持802.11g54MbpsBluetooth支持BT2.0＋EDRGPS接收灵敏度（Firstfixafterstandby）达到-159dBm以上功耗指标参考设计单板静态漏电流小于80uA电池电压：锂电池3.7V～4.2V，典型值3.7V充电规格恒流1AMAX；目前使用700mA支持涓流充电绿色环保要求满足RoHS，无铅工艺2.硬件详细介绍

2.1系统架构及功能单元介绍

2.2电源管理单元介绍

2.3存储单元介绍

2.4复位设计

2.5启动机制

2.6时钟方案

2.7外部接口及调试介绍

2.8GPIO使用介绍

2.9Modem模块介绍2.1系统架构及功能单元介绍-系统架构图2.1系统架构及功能单元介绍-外设单元接口介绍功能模块*对应接口业务接口速率电源控制低功耗模式备注LCMCLCDC/SPI29MHz/7.7MHzMaxLDO供电支持软件配置20MHz/20MHz芯片MaxCameraICU/I2C154MHz/400kHzLDO供电GPIO配置ModemUART13.25Mbps独立电源管理支持低功耗模式BT-FMUART2/I2C2/PCM3.25Mbps/400kHz/4096kHz电池供电GPIO控制低功耗模式AGPSUART3115.2kbpsMax电池供电GPIO、软件配置采用2-Wire模式,3.25MHzWiFi

SDIO25MHzMaxHI3611LDO及内部LDO多种功耗模式MobileTVSPI212MHzMaxLDO供电多种功耗模式Ver.A样机无此功能SDCardSD25MHzMaxLDO供电不使用时可下电50MHzMax2.1外设单元介绍－LCMLCDbacklightLCM1、LCDDATA是采用18bitRGB接口包括：PCLK、VSYNC、HSYNC、DE、RESET、18bitdataline，SPI等2、LCMDriverIC采用HX8347，IO电压及VCC为2.8V3、LCM模组内部touchpanel的干扰选型时需要注意。4、背光IC采用串联及并联驱动方式都可以,都是使用3611的PWM输出信号来实现背光调节，要注意HI3611PWM输出的高低电平（高电平最低1.5V，低电平最高0.3V）需求5、背光ICPWM频率输入范围为要考虑到HI3611PWM1输出范围在32Hz～32KHz，因而可以满足要求。目前海思参考设计使用的是1KHz，后面可以通过调节注册表而不用修改代码来调整到可以接受的范围。2.1外设单元介绍－2MegaCamera1、LDO2、LDO10、LDO9分别给Analog、DigitalIO、VCM供电2、GPIO_1_6及GPIO_1_7控制POWERDOWN和Reset信号3、I2C接口来发送控制命令4、其他数字信号分别接在HI3611的相应接口2.2电源管理单元介绍－电源分配2.2电源管理单元介绍－原理图2.2电源管理单元介绍－Audio（Headset）2.2电源管理单元介绍－Audio(MicRCV)2.2电源管理单元介绍－Audio（Speaker）参考设计使用classDtypeAMP来驱动双speaker2.2电源管理单元介绍－Audio（Voice）FMModemBTVoice2.2电源管理单元介绍－MISC除了Power、AudioCodec、USBPHY之外，PMU单元还有如下主要功能：1、电池充电控制器2、实时时钟（RTC）3、HKADC4、SIM卡转换器5、TSC控制器6、光传感器接口，用于监测环境亮度7、2路26MHz及2路32KHz时钟输出8、5路电流驱动接口2.3存储单元介绍AP子系统的存储器单元主要提供程序存储和运行空间，以及资料数据的存储空间，这些功能由SDRAM和NANDFlash实现。参考设计选取的存储器件型号是：Micron公司的MT29C2G24MAKJAJC-75，该款芯片是16bit位宽NANDFlash（2Gbit）+16bit位宽MobileDDRSDRAM（1Gbit）的MCP芯片，单电压（1.8V）供电，BGA封装。其中MobileDDR（DoubleDataRate）支持局部自刷新、温度补偿和DPD（DeepPowerDown）等省电模式。在参考设计中MT29C2G24MAKJAJC-75的DDRSDRAM最高工作频率可以达到120MHz2.3存储单元介绍2.3存储单元介绍Hi3611提供外部热复位输入（HRESET_N），实现芯片全局复位。Hi3611可输出复位信号（RST_N）供外部使用,如memory单元2.4复位设计2.4复位设计-复位类型芯片支持4种全局复位：开机上电复位：开机上电复位信号由Hi3611内部的电源管理单元（PMU）产生，不需要外部提供DOC复位：DOC_BUSY_N由DOC器件给出初始化忙信号，只在使用DOC器件时有效看门狗复位：发出异常中断，同时载入计数器初值，重新开始计数。如果上述异常中断没有被处理，则计数器计到零后发出复位信号。芯片软复位：软件写寄存器SCSYSSTAT，会引起芯片的全局软复位。2.5启动机制Hi3611支持从NandFlash、NorFlash

或者片内自举启动，由BOOTMODE1和BOOTMODE0组合配置。部分NandFlash

器件要求在启动前发一条命令进行NandFlash

器件复位，因此管脚配置中也专门提供了BOOTMODE组合。不同启动方式对应的实现方式不同。如果直接从NandFlash（不发复位操作）或NorFlash

启动，需要将基地址0x0000_0000映射为NandFlash

或者Norflash

的启动地址，然后直接启动。其他类型启动将启动地址配置为0xFFFF_0000从BootRom

启动，通过BootRom

中的程序读取启动配置管脚值来判断是否需要进行自举或者NandFlash

器件复位等操作。2.5启动机制管脚定义配置管脚功能配置管脚功能（红色为K3方案使用）硬件管脚设计SECURITY_N0：安全启动1：非安全启动模式外部NC0ohm电阻接地处理，以预留安全启动模式计。BOOTMODE1BOOTMODE0配置管脚功能（红色为K3方案使用）硬件管脚设计00通过内部BootROM启动加载模式BOOTMODE1：引出装备测试点，同时下拉0ohm电阻接地，NC处理。BOOTMODE0：外部下拉0ohm电阻接地处理。01从外部NANDFlash启动10从内部BootROM启动，以发起对外部NANDflash的复位。11从外部NORFlash启动2.6时钟设计2.6时钟设计AP子系统使用外部26MHz晶体和32.768kHz晶体作为系统时钟和睡眠时钟的时钟源PMU单元内部以26M时钟作为PLL输入时钟，后经过PMUbuffer输出26MHz数字钟和32.768kHz数字钟各两路：

一路提供给AP分别作为系统时钟和睡眠时钟。另一路提供给BT分别作为其主时钟和睡眠时钟，因为32.768kHz输出的时钟幅度超过了蓝牙直流耦合输入的要求，需要使用隔直电容。AP可以输出四路时钟：CLKOUT0，CLKOUT1，CLKOUT2，CLKOUT3。参考设计中仅使用其中两路输出时钟，分别是：CLKOUT0配置为32.768kHz输出提供给AGPS作睡眠时钟，因GPSIO电平为1.2V，需要使用电阻网络对32K时钟进行分压处理。CLKOUT1配置为32.768kHz输出提供给WiFi作睡眠时钟，其信号电平均为1.8V。2.7外部接口–USB&MISC本接口的外形为10Pin的MiniUSB接口，其功能包括：

USB数据传输与调试UART数据传输与调试（ModemUSB口）电池充电以及生产加载耳机信号FM天线（MobileTV天线）因其集成了USB与UART两种总线标准信号，在某些特定的应用场景下需要使用定制的调试加载线缆。调试加载线缆的单板侧包含了USB标准接口信号以及2线UART标准接口信号；线缆的PC侧分出两路，分别端接PC机串口和USB接口；线缆中部设置UART电平转换电路。2.7外部接口–ESD防护信号名时钟速率钳位电压寄生电容功率要求USB_D+480Mbps>5V<1pf小USB_D-480Mbps>5V<1pf小VBUS－>6V无要求>200WUART_RXD3.25MHz>5V<100pf小UART_TXD3.25MHz>5V<100pf小2.7外部接口–电池信号名管脚号对端信号名VBATP1电池正极ONEWIRENA电池IDBATT_TMPP2电池温度检测GNDP3电池负极备注：本参考设计未使用ONEWIRE接口，如使用该信号上需要外部上拉，上拉电阻选择4.7K，上拉电源选择VOUT1。2.8参考设计GPIO使用列表Hi3611支持14组GPIO，每组GPIO提供8个可编程的输入输出管脚，其功能特点有：每个GPIO管脚均可配置为输入、输出或漏极开路输出（Opendrain）。当GPIO作为输入管脚时，可作为中断源，每个GPIO管脚都具有独立的中断控制。当GPIO作为输出管脚时，每个GPIO管脚都可以独立地清零或置1。当作为漏极开路输出时，单板上需要进行上拉控制，内部通过寄存器GPIODIR控制输出使能，从而实现板级的“线与”功能。支持初始中断状态查询和屏蔽后中断状态查询。处于系统非掉电区，支持中断唤醒系统。不提供单独的软复位。2.9Modem模块介绍通信子系统采用NXP公司提供的Sy.Sol5209EDGEModem平台解决方案，实现GSM/EDGE850/900/1800/1900四频段无线移动通信业务功能，主要完成无线业务的收发、信号的调制解调、信道编解码等业务。相对于整个PDA手机系统而言，通信系统实现了GSM/EDGE无线

Modem的业务功能，其于AP模块通过高速串口UART1

完成命令和数据的交互；

Modem和AP之间通过模拟音频通道LINE2及LINEOUT实现语音信号的上下行业务。由于Modem模块是一个相对独立的子模块，在此不多做介绍。3.关键信号Layout说明

3.1单板工艺

3.2电源

3.3时钟3.1关键信号Layout说明－单板工艺根据总体设计阶段的PCB工艺分析和Hi3611PINMAP评估结果，从主要芯片的封装和出线率、单板有器件正反对贴及成本等方面考虑，PCB工艺设计建议如下：采用HDI埋盲孔工艺，参考设计单板选择一阶8/10层HDI板作为首选

PCB设计方案。Hi3611和NXP基带芯片PNX5209的BGAFanout要求3mil线宽/3mil间距的特殊工艺。盲孔最小孔径5mil，盘径12mil；埋孔最小孔径8mil，盘径20mil，过孔最小间距为3mil。3.2关键信号Layout说明－电源BUCK电路设计注意事项：

BUCK的参考地上会有较多的开关噪声，因此参考地不适宜和敏感信号的参考地（如音频地）直接相连。设计中BUCK的参考地PGND和输出电容应该就近接到主地平面。两路BUCK的储能电感之间要注意磁性线圈的互感。如果两个储能电感位置较近，需要使两个线圈的绕线方向处于正交的关系，绝对不可以使线圈绕线方向平行。

BUCK1、BUCK2从电容端返回芯片管脚VO的反馈信号，其电流较小，如布线空间紧张可以采用4mil的细线互连。但BUCK3的反馈信号还作为Hi3611内部局部模块供电使用，需采用8mil～10mil的线宽。反馈信号走线应尽量短，而且不能从电感下方穿过。

BUCK输出到电感储能端以及供电干路的线宽必须保证在20mil以上。LDO的设计注意事项：

LDO的输出电容应尽可能靠近电源输出管脚。

LDO电源线宽度要严格满足电流能力的要求。充电电路设计注意事项：充电接口和USB接口复用，VBUS接口信号需要能够达到–0.3V～+12.5V的耐压能力，!10kV的静电防护能力，在防护器件的选用上需要注意和以上电气参数需求匹配。主电流路径过流能力要保证1A以上，因此线宽必须保证60mil以上。考虑到散热需求，建议通过平面铺铜处理。充电MOS管是整个充电电路中发热量最大的器件。选型时要确保其直流耗散功率大于2W。快充时，布局时需注意使温度敏感