原创 手机设计超越“巧克力”

作者：张轶群，EDNChina技术编辑  发表时间：2007-02-01

LG“巧克力”手机非常吸引人的功能是在滑盖上的导航键上采用了LG自己的电容感应技术，其中的9个按键具有人体红外感应功能，只需用手指轻轻触碰相应功能键的红色灯即可操作，而上海经菲科技有限公司（简称经菲）设计的“莫问剑”手机实现了全部按键具有电容感应功能，此外，还能根据MP3音量控制LED闪烁（见图1）。作为本土一家不大的手机设计公司，经菲公司如何实现这一设计的？

　　设计挑战——彩灯控制和电容感应功能需要一“芯”二用

　　经菲曾按照客户的要求做根据MP3音量控制彩灯的功能时，采用了Microchip公司的芯片PIC16F818。后来，经菲的合作伙伴高新奇提出需要电容感应按键功能，同时也对经菲的彩灯闪烁功能很感兴趣。对于要求同时实现这两种功能的应用，PIC16F818芯片只能实现彩灯控制，却不能做电容感应按键控制。 
目前市场上也有其它芯片可以实现电容感应按键，但是不能兼做彩灯控制。如何将彩灯控制和电容感应两种功能同时用一颗芯片实现是完成这一设计的关键。

　　方案设计——用PSoC囊括所有功能

　　经菲公司的设计团队经过研究比较，认为Cypress公司推出的PS oC系列CY8C21434芯片可以同时实现电容感应按键和根据MP3音量控制彩灯闪烁两种功能。

　　为了实现上述功能，我们先要了解CY8C21434芯片可以提供的系统资源（见图2）：该芯片包含4个主要部分：内核、系统资源、数字系统和模拟系统。其中，内核称为M8C，处理速度达24MHz；系统资源提供附加功能，例如数字时钟、I2C功能和M8C支持的各种系统复位等；数字系统包括4个数字PSoC模块，每个模块是一个8bit资源，可以单独或者组合使用形成8bit, 16bit, 24bit和32bit外设；模拟系统由4个PSoC模块组成，支持比较器和8 bit精度的模数转换。每颗CY8C21434芯片包括4个数字模块和4个模拟模块。并且根据封装的不同，可以提供最高28个通用I/O端口。

　　经菲公司分析了CY8C21434芯片的内部资源之后发现，为了实现电容感应按键功能，需要使用20个I/O端口用于手机的总共20个感应按键；容性触摸传感器（CSR）模块使用了计数器、PWM计数器、模拟多路复用器(3个数字模块)和比较器(1个模拟模块)。为了实现根据MP3音量控制LED闪烁的功能，需要做两步：第一步是检测MP3音量，这需要利用一个数字模块和三个模拟模块实现8 bit ADC，该ADC将MP3的音量量化为一个数字，芯片中的M8C 内核读取这一数字并依据特定算法对其进行处理；第二步是根据检测的MP3音量实现彩色LED控制，这需要基于ADC检测到的MP3音量，分配5个I/O端口来控制5对不同颜色的LED[见图1(右)]。最后，用还剩下的3个I/O端口和手机基带芯片通信。至此，经菲公司的该设计方案100%地利用到了CY8C21434芯片的全部I/O口和数字模块。

　　经验借鉴——类似设计最好不要用柔性线路板实现

　　“莫问剑”产品是由经菲公司先将印制电路板组件（PCBA）提供给高新奇，再由高新奇整合为整机。在整机的生产过程中，制造PCBA时可以选用柔性线路板（FPC）或硬PCB板。谈到当时的选择过程时，上海经菲硬件部门副经理郝伟说 ：“经菲公司也遇到了一些生产控制的问题，主要表现在FPC的良率比较低。由于要做触摸感应，感应芯片不能焊到主板上，否则会影响感应的灵敏度，所以需要将此芯片焊接到软的FPC上。由于目前的工艺问题，各厂商加工出来的良率和可靠性都不是很高。另外，由于该FPC需要用双面胶贴到手机按键处的前面板内侧，一旦需要维修，就会非常困难，原因是FPC已经被胶贴在前面板上，不容易拆下，硬拆下会导致面板和FPC全部报废。今后如果有类似的设计，我建议尽量不要采用软的FPC，而尽量采用硬板来设计，并加强整机组装之前的检验，这样就可以达到比较高的良率，减少损失。”