PSoC在LG“巧克力”手機中的應用探密

如果您正在設計一款手機，您必須解決的關鍵問題就是能將多少功能集成到盡可能小的空間中。手機的功能是否越多越好？這可不一定。很多人常常碰到難用的手機，就是因為這些手機在過小的空間內(nèi)塞進了過多的功能。

如何將多種功能整合在一個較小空間內(nèi)是手機設計工程師必須面對的問題，但同時又要避免將過多功能整合在過小的空間內(nèi)。擁有獨特設計的LG“巧克力”手機在這方面的做法值得借鑒，它采用電容式觸摸傳感器來處理大部分手機的用戶輸入，如圖1中所示。

LG“巧克力”手機開發(fā)過程

本文“拆卸”的是一款特殊型號的“巧克力”手機，也被稱作LG VX8500，它是為Verizon Wireless公司所生產(chǎn)的一款手機。LG電子公司與賽普拉斯半導體(Cypress Semiconductor)公司聯(lián)手開發(fā)了這款手機的固件部分，隨后相關代碼還用在了這款手機的其它幾種演變型號之中。在這個過程中，LG所進行的多數(shù)變更都與所用的按鈕和接口數(shù)量有關，而整體技術及其實現(xiàn)細節(jié)保持不變。

賽普拉斯的設計團隊在2005年5月開始與LG接觸，他們極力向LG推薦其可編程系統(tǒng)級芯片(PSoC)架構的優(yōu)點。兩個團隊經(jīng)歷幾個回合的協(xié)商，提出了最終的設計要求。實際開發(fā)工作于2005年8月開始，并以在2005年10月將產(chǎn)品推向生產(chǎn)階段作為目標。

“客戶最初的要求往往不很明確，”賽普拉斯公司的固件與應用工程師Greg Virge表示，“通?？蛻舻谝淮尾捎秒娙輦鞲衅鲿r，我們要做的事情就是通過了解客戶各方面的要求來最終確定他們實際的設計需求，這個過程通常需要花費幾個月的時間。但是完成這一步之后，我們就能夠做到有的放矢了?！?

PSoC是一個帶可編程邏輯的混合信號陣列。因此它可以針對包括電容傳感在內(nèi)的各種不同功能進行配置。Cypress的出發(fā)點在于創(chuàng)建一個能夠輕松更改的固件平臺。這已經(jīng)通過“用戶模塊”實現(xiàn)，用戶模塊是負責特定功能的經(jīng)過預配置的模擬和數(shù)字模塊。例如，數(shù)字模塊變成8位或16位脈寬調(diào)制器，模擬和數(shù)字模塊可以整合在一起形成數(shù)模轉換器。這些模塊可以通過編程成為通信接口，如SPI或者半雙工和全雙工UART接口。電容傳感在這種用戶模塊中進行，包括所有的傳感、基準更新和決策過程。

“在推進LG項目的同時，我們也在圍繞CapSense用戶模塊展開工作，”Virge表示，“我們仔細地將LG做這個應用所需的所有要求全部適當?shù)胤旁诹擞脩裟K中。同一個用戶模塊及其附帶的所有參考代碼后來還被其它幾款LG手機采用。”

該用戶模塊的知識產(chǎn)權屬于LG公司，因此LG可以進行自行更改并擁有這些更改的知識產(chǎn)權，從而使模塊符合他們的特定要求。LG實際上在公司內(nèi)部的其它部門(如開發(fā)白家電的部門)采用了這個經(jīng)過修改的用戶模塊版本。

主要器件及功能架構分析

圖2所示的這個手機中的Cypress IC是采用32引腳5×5mm封裝的CY8C21434-24LFXI。這個傳感器在電路板對面包含九個銅焊盤。每個焊盤中都有一個孔，來自LED的光可以通過這個孔發(fā)光。每個焊盤都與PSoC I/O相連。由于PSoC實際上是微控制器，因此除了CapSense之外，它還能夠執(zhí)行一些其它功能。在“巧克力”手機中，LG集成了LED驅動器。

圖2：這款手機采用了型號為CY8C21434-24LFXI、采用32引腳5×5mm封裝的賽普拉斯IC。

由IC在板上所處的位置可見，集成這種控制功能或者與傳感器相關的任何其它功能是明智的選擇。其中一種功能就是確定按壓按鍵的優(yōu)先級的能力。換言之，在不同的情況下，你可能希望根據(jù)之前按下的某些按鈕，更方便地按壓其他一些按鈕。當用戶因為手指較大而同時按下兩個按鈕時這種功能就會起作用。因此，PSoC有能力判斷出用戶本來想按哪個按鈕。

LG公司的設計工程師還要注重ESD保護功能。滿足新機型不斷變化的電子和機械設計所帶來的不同，ESD要求是一個挑戰(zhàn)。當ESD問題在傳感器上發(fā)生時，會影響接收數(shù)據(jù)的完整性。避免這種負面影響的方法是采用合適算法區(qū)分ESD事件和有效按壓行為。

因此，PSoC必須能識別ESD事件，與數(shù)據(jù)相比，ESD事件往往具有相當具體的簽名。PSoC會等待幾個周期，然后再次檢查傳感器。

另一個必須進行調(diào)整的設計更改是從FR4板向柔性PCB的轉變。FR4比較厚，可以更好地隔離來自板背面的接地信號，因此采用FR4更容易進行設計。但其結果是原生電容(native capacitance)更低，從而導致更多的設計修改。當然，F(xiàn)R4成本也較低。但柔性PCB能給系統(tǒng)設計工程師提供更多的機械設計選擇，而這正是LG“巧克力”手機這類緊湊型方案所需要的。 [!--empirenews.page--]

就像我拆解的眾多CDMA手機一樣，這款手機中也采用了多個高通IC，如圖3所示?！扒煽肆Α?strong>手機采用了一個MSM6500基帶、一個RFT6150收發(fā)器和一個RFR6500接收差分器件。其它一些可確認的元器件包括一個Wolfson 8973G音頻均衡器、一個東芝多芯片封裝存儲器和一個美信的電源管理控制器。