Chương 1 - Tổng quan điện thoại di động 1. Lịch sử phát triển và vai trò của điện thoại di động Điện thoại di động chính thức ra đời vào ngày 3 tháng 4 năm 1973, mang tên Motorola Dyna Tac, phát minh bởi nhà sáng chế Martin Cooper. Motorola Dyna Tac mang hình dáng gần giống điện thoại di động ngày nay mặc dù vẫn còn khá cồng kềnh (nặng khoảng 1 kg) và không phổ biến [2]. Đến nay, điện thoại di động phát triển không ngừng phát triển theo hướng nhỏ gọn so với thế hệ đầu, ngày càng tích hợp nhiều chức năng hơn.
1- Dạng Bar 2- Dạng gập (Forder) 3- Dạng Slider 4- ĐT cảm ứng 5- ĐT thông minh/tích hợp Hình 1. Các thế hệ điện trong khoảng 10 năm gần đây Ngày nay điện thoại di động nói chung và smartphone nói riêng đã và dần trở thành vật bất ly thân của người sử dụng trên thế giới, không chỉ đáp ứng nhu cầu nghe gọi, điện thoại di động còn mang chức năng của 1 giàn máy tính, như: xử lý tin tức, soạn thảo, chơi trò chơi, lướt web, mua sắm, chuyển khoản, mạng xã hội. nhưng lại mang đến sự thuận tiện gọn nhẹ, thậm chí có những tính năng vượt trội so với thế hệ máy tính để bàn hay xay tay, với các tính năng gắn liền các thiết bị cầm tay như: GPS, H+/3G, cảm biến xoay, 3D. Sự phát triển và cạnh tranh của các hãng điện thoại lớn đã tạo sự đa dạng cho điện thoại thông minh về chủng loại, giá cả… và khả năng ứng dụng vào cuộc sống, công việc, tạo điều kiện cho nhiều phân khúc người dùng, tạo nên trào lưu và phổ biến cho người dùng phổ thông nói chung, đặc biệt là giới trẻ.
Nhu cầu sử dụng các loại điện thoại thông minh liên tục tăng về số lượng, tính năng, chất lượng, chủng loại. Các hãng điện thoại trên thế giới liên tục tung ra các sản phẩm điện thoại thông minh, tính năng mạnh mẽ nhằm đáp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 ứng nhu cầu, thị hiếu người sử dụng, qua đó tăng trưởng thị phần. Hiện nay, một số hãng sản xuất điện thoại trên thế giới có thị phần tiêu dùng điện thoại thông minh lớn nhất, đó là: Apple với iPhone/iPad sử dụng hệ điều hành riêng của hãng; Samsung với dòng Galaxy S/Tab; HTC sử dụng hệ điều hành mở Android của Google; Nokia hợp tác với Microsoft sử dụng hệ điều hành Windows Phone trên dòng Lumia… chiếm hơn 80% thị phần. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất sản lượng lớn mà vẫn đảm bảo chất lượng các model, nhà sản xuất phải liên tục đưa ra những cải tiến trong dây chuyền sản xuất, phát triển các phương pháp đánh giá sản phẩm, đưa ra hàng loạt các tiêu chí kiểm chuẩn chất lượng sản phẩm điện thoại trên dây chuyền sản xuất nhằm đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế, chính bản thân hãng và người tiêu dùng.
Cấu trúc điển hình điện thoại thông minh đương thời Samsung Galaxy Note 1 là một dạng lai điện thoại thông minh và máy tính bảng, nằm trong những điện thoại nổi bật nhất hiện nay [4]: Hình 1. Cấu trúc điện thoại thông minh. Chú giải: (1) S Pen – tính năng nổi bật của dòng Galaxy Note, sử dụng công nghệ ứng dụng điện từ kết hợp với cảm biến áp suất S Pen tác dụng lên màn hình.29 HD Super- AMOLED (1280x800) tích hợp công nghệ cảm biến đa chạm (TSP). (3) Digitizer – mạch số hóa kết hộp với S-Pen, biết được vị trí đầu bút và lượng tác động của S-Pen lên màn hình, có khả năng chống nhiễu và hiện tượng từ tính tác động đến phần bên trong điện thoại.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 (4) Bracket – bộ khung kết hợp các phần còn lại, đồng thời tối ưu không gian thiết kế. (5) Main PCB – bản mạch với thiết kế hơn 1000 thành phần, đa lớp, thể hiện đỉnh cao công nghệ tích hợp & chế tạo mạch của Samsung. (5-1) Phần bản mạch tích hợp rất nhiều loại sensor: acceleration sensor – cảm biến gia tốc, gyro sensor - cảm biến con quay hồi chuyển, proximity sensor – cảm biến tiệm cận, light sensor, bluetooth/Wi-Fi, NFG, WACOM IC, MSIC.5GHz Dual Core AP Chip, MISC (có flash). (6) Phần vỏ sau, có gắn một số loại antenna.
(7) Nắp đậy pin. Sơ đồ khối và bản mạch thực tế của điện thoại di động Hình 1. Sơ đồ khối các thành phần chính của điện thoại di động [1] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các linh kiện chính trong điện thoại Các thành phần của điện thoại Có 3 phần: - Khối chức năng logic.
- Khối chức năng sóng RF, SIM. - Phần mềm, bao gồm: firmware và software (OS & apps). Khối chức năng logic và các sensor trong điện thoại. Bao gồm: - Baseband.
- PMIC – quản lý cấp nguồn. - Các khối LCD, camera, bluetooth, FM raido, Wifi… - Các khối sensor như: accelerator, gyroscope, barometer… Nhiệm vụ của khối logic (khối điều khiển) - Điề u khiể n duy trì nguồ n khởi đô ̣ng. - Điề u khiể n cấ p nguồ n cho các ma ̣ch chức năng khi chúng hoa ̣t đô ̣ng. - Điề u khiể n quá triǹ h na ̣p và hiể n thi ̣dung lươ ̣ng Pin.
- Điề u khiể n quá trin ̀ h thu-phát, giữ liên lác với tổ ng đài. - Điề u khiể n hiể n thi ̣trên màn hìn h LCD, điề u khiể n trao đổ i dữ liê ̣u với SIM CARD, - Điề u khiể n quá trin ̀ h hoa ̣t đô ̣ng của Camera , Bluetooth, điề u khiể n tiń hiê ̣u rung chuông, điề u khiể n chiế u sáng màn hiǹ h, bàn phím. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng Khi ta bâ ̣t nguồ n điê ̣n thoa ̣i , và có tín hiệu kích hoạt chu trình khởi đô ̣ng bắt đầu, xung clock và điện áp được cấp cho khối logic, khi UCP được kích hoạt thành công, sẽ thực hiện sao chép những phần quan trọng của hệ điều hành từ bộ nhớ Flash sang bô ̣ nhớ RAM, thời gian quá trình sao chép, và giao tiếp các block trong điên thoại cần cho khởi động này tương đương với thời gian khởi đô ̣ng của điê ̣n thoa ̣ i, sau đó điện thoại sẵn sàng hoạt động, hoặc có thể ở chế độ chờ (ngủ).
Khi có 1 lê ̣nh tác đô ̣ng đế n, CPU sẽ cha ̣y phầ n mề m tương ứng rồ i cho ra kế t quả , kế t quả có thể là hình ảnh đưa ra màn hình hay âm thanh ra loa cũng có thể là lệnh điều khiển 1 mạch chức năng khác hoạt động. RAM chỉ cho phép n ạp những phần mềm cần thiết lúc máy khởi động , các phần mềm khác sẽ được nạp khi ta kích hoạt chúng. Giả sử khi ta bật chương trình Bluetooth thì lúc này CPU mới na ̣p chương trình điề u khiể n Bluetooth từ bô ̣ nhớ lên RAM để chạy. Khi thoát khỏi chế độ này thì chế độ Bluetooth trên RAM sẽ bi ̣xóa để giải phóng bô ̣ nhớ cho các chương triǹ h khác.
Trên thực tế hệ điều hành có thể không tối ưu được việc giải phóng bộ nhớ RAM nên người sử dụng thường phải có thói quen xóa dung lượng RAM khi các ứng dụng đã tắt để tăng tốc máy. Các thành phần của khố i logic 1.1 Baseband Baseband là yếu tố cốt lõi và gồm có những chức năng sau: - Trung tâm xử lý dữ liệu và điều khiển các chip khác. - Chuyển giọng nói khi đàm thoại sang tín hiệu số (Analog Baseband). - Điều khiển công suất và giao diện RF.
- Giao tiếp khối ngoại vi, như: Camera, LCD… Các loại chip thường sử dụng: - AGERE (2G), (CSPxxxx), PMIC(CSPxxxx). Memory Dùng lưu trữ dữ liệu hệ điều hành, dữ liệu người dùng. Có 2 loại bộ nhớ phổ biến trong các điện thoại ngày nay: NAND flash và NOR Flash. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 18 NAND Flash sử du ̣ng công nghê ̣ truy nhâ ̣p tuầ n tự phù hơ ̣p viê ̣c lưu trữ dữ liê ̣u , ứng dụng trong việc chứa các file nội dung của điện thoại hay các ứng dụng thẻ nhớ kiểu USB.
NOR Flash là công nghê ̣ truy câ ̣p ngẫu nhiên, thích hợp các chương trình sử du ̣ng tố n it́ bô ̣ nhớ và ứng dụng làm bộ nhớ trong chứa chương triǹ h , hê ̣ điề u hành của điê ̣n thoa ̣i. OneNAND kết hợp nhiều đặc tính nổi bật của các loại RAM, là loại bộ nhớ hệ thống kết hợp các vùng thanh ghi, S-RAM và mạch logic bên trong. Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) sử dụng làm bộ nhớ hoạt động tạm thời cho điện thoại trong phiên làm việc. Power Management IC PMIC quản lý nguồn: - Cung cấp điện áp.
- Quản lý pin, bộ sạc. Nguyên lý hoạt động của khối nguồn thể hiện rõ ràng nhất qua chuỗi các bước lên nguồn dưới đây: Hình 1. Chu trình lên nguồn. Khi lắ p Pin vào máy , điê ̣n áp Pin (V.BAT) đi vào cấ p nguồ n cho 1 số chân của IC nguồ n.
Lúc này IC nguồn chưa hoạt động nhưng đã xuất hiện điê ̣n áp đưa ra chân công tắ c PWR-ON. (1) Tín hiệu kích hoạt báo hiệu 1 chu trình khởi động bắt đầu, IC nguồn khởi động. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 19 Có 4 loại kích hoạt: - On key, ấn phím bật nguồn. - Jig_on, cắm dây cáp cấp nguồn từ bộ cấp nguồn ngoài máy sẽ tự động lên nguồn khi cắm, chế độ này dành cho nhà sản xuất, không cần pin.
- RTC alarm, tín hiệu báo thức khi người dùng đặt. (2) IC nguồn hoạt động và cấp ra các điện áp phù hợp cho chu trình lên nguồn (2. (3) Bô ̣ dao đô ̣ ng ta ̣ o xung Clock (13MHz; 19,2MHz; 26MHz; 32,7MHz) đưa vào Main Chip để tạo xung nhip̣ cho Main Chip. (4) IC nguồn phát ra điện áp giúp reset Baseband (mainchip), sau đó baseband phát lệnh reset tới Memory.
(5) Main Chip phát lệnh PWR_HOLD tới IC nguồn, IC bắt đầu cấp áp cho khối thu phát sóng RF. (6) Quá trình trao đổi dữ liệu giữa baseband với memory để tải hệ điều hành lên RAM. Sau chu trình khởi động, điện thoại sẵn sàng hoạt động, tùy ứng dụng khởi động thêm mà các khối liên quan đến sẽ được điều khiển hoạt động. Bản chất chu trình lên nguồn dưới dạng xung.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Mạch điện chu trình cấp nguồn. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 21 Mô tả datasheet của PM IC về chuỗi logic quá trình Power-on/Power- off: Hình 1. Timing chu trình lên nguồn điển hình.