一款射频与数字基带高度集成的专用芯片——介绍力同科技的A6单芯片Word格式.docx
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我们不妨以大家熟悉的对讲机数字化为例,来看看芯片集成与整机生成的关系。
图1数字对讲电路框图
图1是一款典型的数字对讲机电路。
从框图看,电路以DSP为核心,实现协议添加、基带处理、语音压缩,而音频编解码器CODEC,中控芯片MCU,RF射频收发部分,存储器FLASH均需要外挂。
RF射频收发部分指的是压控振荡器、锁相环、滤波器、一次二次混频、鉴频器、接收LNA电路等,从图中看出这部分线路有一定的复杂性,所以在众多数字对讲方案中,都有一个共同的问题无法解决,即RF射频收发器无法和基带集成。
一、A6的内部结构
数字化电路的方案,器件外挂多,集成化低,多年来没有得到解决,一给生产带来不便,二是大大增加了整机成本,如果只用于通话,这些方案并不可取。
力同科技在长期分析行业数字化现状后,向业界推出了一款设计超前、思路独特、功能多多、应用方便的A6芯片,其体积仅一个指甲大小,但功能强大,创新点足可振惊一些人的思维,下面让我们来仔细分析这个芯片的各项功能。
1、原理框图
图2A6的原理结构框图
2、A6外观图
A6为245Pin的BGA封装,体积:
14mm×
11mm,外观如下:
图3A6芯片的外观
二、A6的功能特征简介
1、工作频率范围:
A6的工作频率为(100~1000)MHz;
2、信道间隔设置:
可设置在6.25kHz/12.5kHz/25kHz/200kHz;
3、射频收发参数简介:
接收机的邻道选择性、杂散响应抗扰性、三阶互调,发射机的杂散抑制度、邻道功率比等重要参数均满足欧盟CE认证标准ETSI300,086要求;
4、高集成电路的应用:
A6的内部集成了DSP、CPU、CODEC、电源管理、随机存储器SRAM、闪存FLASH、蓝牙收发设备、调频收音机、射频收发器……DSP完成了通信协议添加、基带处理、语音压缩等重大数字处理功能,CPU完成了所有的智能控制,是当今世界上较小的系统级芯片;
5、多种声码器的兼容:
A6内部的DSP已内置力同科技自主的声码器,还支持植入当前流行的AMBE、清华ACELP及解放军理工大学的声码器,方便数字对讲机的互联互通;
6、CAM照相/录像/录音功能:
A6内部的闪存FLASH达256Mbits,加上外部的SD卡,可满足一般的拍摄、录像、录音使用,数据的导入导出则通过USB2.0接口完成;
7、SD卡的接口设置:
在信息传输中,如要实现信息保密安全输送,则可在SD卡中写入自己的传输密码,通过A6的接口,实现保密发送信息,此外,内存在使用中出现不足时,借助SD卡的大存储量(可达32Gbits),可增加芯片的内存,以满足各种大容量信息应用需求;
8、蓝牙收发功能:
A6内部的蓝牙模块,可让设备在无连接线的状态下实现自动收发,同时通过蓝牙可方便地对芯片进行各种数据写入和功能升级;
9、LDODC-DC的应用:
LDODC-DC是稳压器,当电池电压下降时,它仍高效稳定在一个固定的工作电压,确保对芯片的正常供电;
10、充电器的应用:
A6内部的充电管理,可以让用户利用现有手机充电线通过USB2.0接口进行,不必配用专门的充电设备;
11、UART接口:
A6的UART接口,可以用作开发数据的写入,给设备增减各种应用功能;
也可作为生产的调试接口,让生产人员通过电脑来进行指标调试与测试;
它也是感知外来数据的接口,温度、湿度、压力等数据便从这里输入;
通过UART接口可以进行在应用编程IAP,实现芯片应用中的动态编程及程序修改;
12、防伪技术应用:
每片A6芯片都有固定唯一的身份码,内部的FLASH记录了大量的芯片生产参数,生产厂家把这些参数存储到云平台后,用户可随时随地通过扫描机器的二维码,到云中去查看所购手中的设备参数,如生产日期、批次、各项出厂指标……让用户明白自己产品的各项性能;
13、多种语音数据库应用:
本芯片支持多国语言文字达63种,世界上的民族几乎都可以使用本芯片实现人机的畅通交流。
三、A6的应用
1、宽频带高性能收发免去了繁重的射频设计
过去的通信射频设计,实际上是满足设备指标参数变化的一种器件重组、PCB布板、各种环境试验等繁重工作,频率越高,电路的布线、器件的差异对收发指标的影响越大,开发工作往往要由射频经验丰富的工程师担负。
A6可以从100MHz工作到1000MHz,所有指标都在芯片设计中得到了保证,这将大大减轻开发人员的劳动强度,并加快开发进度。
查阅“国内无线电频谱资源分配详细图”等资料后不难发现,允许在该频率范围内工作的通信设备是广播(电视、电台)、微波中继、无线电定位(导航、雷达、测向)、移动通信(GSM、CDMA手机通信系统)、集群通信(Tetra、PDT、MTP-1327系统及民用对讲机)、数据传输、RFID、气象、业余无线电……可见,几乎生活中的大部分通信设备都工作在该频段,而A6的射频工作范围完全覆盖了这些应用,其良好的宽带传输特性无疑给设计工作者送来了减负的最佳福音!
2、宽窄带的信道间隔体现完美的设计
在模拟转化为数字的传输中,为了节省频谱资源,通常采用了尽量窄的信道间隔,造成信息中高频分量损失,让通信的内容质量下降(如话音失真、图像不清等),A6可工作在6.25kHz/12.5kHz/25KHz间隔,已满足了各种通信道的需求,但也设计了200kHz的宽间隔,这样,芯片便有足够的带宽来输送尽量多的高频分量,实现高保真的话音及图像传输,无形中升华了芯片的应用,从而体现设计者全面、完美的设计思路。
3、高集成的创新设计让产品小型化,并大大降低成本
下面仍以数字对讲机为例来说明高集成带来的优点。
图5是采用A6芯片设计的数字对讲机,它已把图2飞思卡尔方案的射频收发器、FLASH及电源管理全部集成进去,其中,射频收发器的集成须跳出许多传统思维定式,攻克多项技术壁垒,运用较多的设计专利,是芯片开发中花费精力、财力、时间最多的一个环节。
采用A6后,生产对讲机的厂家只要接上晶体、喇叭、MIC、射频功放、天线,一部数字对讲机便宣告组装完成,PCB板就是一块芯片、一只晶体和一个发射功放的摆放,A6的DSP中可植入通用的各种声码器,这几乎是为数字对讲机量身定制的芯片。
如此简单的整机结构完全可做到“谁装都行,一装就成”,这种重应用的设计为企业的开发送来了雪中炭,雨中伞!
目前,对讲机的数字化工作遇到最大的阻力就是成本无法降低的问题,咎其原因系集成度不足所成,A6既然让一部产品变得如此简单,数字对讲机的成本下降便指日可待。
力同科技曾为模拟对讲机的芯片开发作出了较大的贡献,业界大量使用的AT1846S就是该公司开发的一款家喻户晓的廉价芯片,相信A6对数字产品的成本降低一定会给业界带来更大的惊喜!
图4A6在数字对讲机中的应用框图
图5采用A6芯片的DMR整机只需用四层板布设
4、照相与录像功能让用户享受通信的快捷与方便
用户都希望手中的终端都能方便记录现实场景,A6芯片除有照相功能外,还能大量记录现场照片及视频,让用户感受到信息时代的各种方便与快捷,也增加用户使用设备的乐趣。
5、让您的通信安全放心
当你执行某项重要任务需要保密时,可以利用A6外部的SD卡进行安全设置,写入本次行动的密码,可保证只有密码相同的人才能互通,密码的写入非常方便并可随时废除,让破译者无机可趁!
6、蓝牙的应用让用户自由萧洒工作
用户在应用手持终端时,为避免遭受电磁辐射,往往不愿直接接听设备,都希望配用无线蓝牙设备,A6内部的BT蓝牙模块能方便地满足用户的这个要求,让接听与联络变的自在萧洒。
7、生产中的调试、检验将发生颠覆性的变化
生产中,人工调试的工作量越大,其产品的可靠性必然越差,器件越多故障率越高。
由于高度集成后,外部的分离器件已被取消,调试工人将甩掉无感起子、绝缘辅料、电烙铁等调试物品,仅操作测试软件即可快速完成整机的调整,调试完毕后,产品的性能已相当稳定,品质人员仅作一般的抽查即可快速完成出厂检验,各个环节、流程都变得简单通畅,这种颠覆性的变化让体力劳动工人变成键盘操作者,让产品的直通率大大提高,劳动量却大大下降,生产员工数也可适当减少,真正实践了“品质是设计出来的,不是调出来的,更不是检验出来的”的向往目标!
8、防伪平台的建立保障了消费者的利益
利用厂家传送到云平台上的各种出厂数据,消费者可随时随地通过自身的二维码查询到设备的出厂参数,从而把伪劣品拒之门外!
A6芯片的唯一身份码ID特性,让客户手中的产品时时可追溯,也让监管部门可监管到每一部产品,让谎报、顶报不再出现。
9、A6有力推动智慧农业的兴起
人们参观以色列的农田管理后,发现以色列将先进的通信收发器、计算机、红外线扫描等技术应用到大田、大棚蔬菜生产中,展开现代智能农业生产管理,提高了经济效益又改善了环境。
智能农业采用A6后,把收发设备安装在田间或恒温棚内,收发设备通过UART接口,感知栽培的各种参数如温度、湿度、PH值、土壤湿度、苗高、茎粗等参数,管理者一个人可通过收发设备远程实施通风、浇灌、施肥、喷药等控制,进而发展为计算机自动管理,让农民坐在办公室里便知晓田间的任何动静。
借助A6,把自动化控制技术奉献到农民手中,让智能农业真正在大地兴起,从而让中国的农民真正告别刀耕火种的艰辛年代!
图6采用A6的无线电磁阀、无线网关可随时传送环境与作物生长数据,实现远程管理控制
10、A6助物联网传输一臂之力
人们感叹物联网远不可及,是因为有传输等诸多技术没法落地,物联网中感知数据的传输是通信技术大显身手的场所,A6实际上是一个小巧袖珍的数传芯片,它完全有望走进物联网这个神秘的世界。
由RFID感知到的数据借助A6能快速准确传输远方,让世界上的物物紧密相联!
图7A6芯片RFID扫描检测仪工作示意图
11、A6在遥控领域也将有出色的应用
在工业生产线上、在建筑工地周围、在智能家居方面、在安防领域……都有很多设备需要遥控,过去采用简单的收发电路往往距离近,易受干扰,采用A6后,可实现可靠的编码控制。
近来新兴的可穿戴设备,其实也是一种遥控器,A6的体积小,完全有望进入可穿戴领域。
关于A6的问答
A6是高集成芯片的一朵奇葩,就芯片的集成技术与应用我们采访了力同科技蔡总,下面请蔡总就我们关心的话题做一简要回答。
1、先请蔡总简单介绍一下公司的概况,谢谢!
大家好!
力同科技成立于2005年,是一家为无线电通讯提供全套解决方案的国家级高新技术企业,