5s中文电路原理详解,绝好的(5)

2018-11-23 22:00

当开关S1断开时,VCC MAIN、L19、D1、负载构成回路。此时,L19在开启储磁能转化为电流。与VCC MAIN一起向负载供电。同时,对C331、C348充电,如图48所示。

开启和关闭过程不断重复,起到升压的作用,升压过程就是一个电感的能量传递过程,充电时,电感吸收能量,放电时电感放出能量。电容在电感充电时给负载端放电保持一个持续的电流。 2.背光供电电路

显示屏的背光由芯片U23完成,U23可以驱动两组共8个LED实现背光,通过I2C总线调整内部寄存器来控制电流大小从而控制屏幕亮度。 背光供电电路原理图如图49所示。

3.显示电路

显示屏信号由CPU通过MIPI信号接口输出,经过接口J5送至显示屏,显示屏的背光供电送到接口J5的17、19、21脚,显示屏供电送至接口J5的1、3、5脚。

在显示屏电路中使用了MIPI接口,MIPI即移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface,MIPI)联盟。是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。 4.后置摄像头电路

苹果在发布会上提到iPhone 5S后置iSight相机是全球最受欢迎的相机,所以iPhone 5S中升级相机传感器并不是很让人意外。苹果并没有选择增加更多的像素,而是增大了感光元件,这将使照片更出色。所有这一切,令iPhone 5S上的iSight摄像头感光度提升了33%。 A7处理器将帮助iSight相机实现更好的效果,iPhone 5S的照片高光和阴影处细节更好,噪点更少。

iPhone 5S的相机传感器还拥有自动图像防抖动功能。其工作方法是以很短的曝光时间拍摄4张照片。然后,这些照片的最佳部分被组合成一张图像,最大限度减少噪点以及物体运动和手部抖动带来的影响。 iPhone 5S的图像传感器可以拍摄每秒120帧的720p视频,拍摄完成后,选出要放慢速度的部分,然后该片段即会以1/4的速度播放。

iPhone 5S后置摄像头电路如图51所示。

在iPhone 5S主摄像头电路中,数据信号通过MIPI数据接口进行通信。供给摄像头电路的有4路电压,分别是PP2V5_RCAM_AF_CONN、PP1V2_RCAM_CONN、PP1V8_RCAM _CONN、PP2V85_RCAM_CONN。CPU通过I2C总线控制主摄像头的工作。 5.前置摄像头电路

前置摄像头数据信号和前置摄像头一样,也是通过MIPI数据接口进行通信的,相对后置摄像头来说还是比较简单的。

6.闪光灯电路

iPhone 5S中的相机配备了双LED智能True Tone闪光灯,拍照时相机会自动判断所需的白光与黄光的恰当百分比和强度。最终呈现出色彩更生动逼真的美妙图像。色调既不太冷,也不会太暖,高光效果更出色,肤色表现更自然。

供电电压送至闪光灯驱动U17的A2、B2脚,电感L5和U17共同组成振荡电路,闪光灯驱动信号从A3、B3、C3、A4、B4、C4、D4脚输出。 闪光灯电路原理图如图53所示。

3.6 触摸屏电路

在iPhone 5S手机触摸屏电路中,使用了U12、U15两个芯片完成了触摸信号的转换和处理。 1.电容式触摸屏

目前大部分手机的触摸屏都是电容式触摸屏,下面简单介绍电容式触摸屏的工作原理。电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。

电容式触控屏可以简单地看成是由四层复合屏构成的屏体:最外层是玻璃保护层,接着是导电层,第三层是不导电的玻璃屏,最内的第四层也是导电层。最内导电层是屏蔽层,起到屏蔽内部电气信号的作用,中间的导电层是整个触控屏的关键部分,4个角或4条边上有直接的引线,负责触控点位置的检测。 电容式触摸屏的4边均镀上狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,4边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成的影响,就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍,电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。 2.触摸电路供电

在iPhone 5S手机中,单独增加了一个显示电源U3为显示和触摸电路供电,U3的工作原理在前面己经讲过了,不再赘述。

显示电源U3输出PP5V1_GRAPE_VDDH、PN5V7_ SAGE_AVDDN、PP5V7_SAGE AVDDH电压至U12和U15。电源管理芯片U7输出PP1V8_GRAPE、PP1V8电压至U12和U15。

3.触摸电路工作原理

U12(主感应控制器)内部主要由ADC(模数转换)、校准系统和ARM组成。ADC主要负责将模拟的电容变化量信号转换为X-Y坐标信息传送给ARM,ARM对这些坐标信息进行解析,转变为相应的动作或功能信息,传送给校准系统,及时将周围环境(温度、湿度等)的变化对电容感测系统的影响进行校准和补偿,而不用系统做额外的校准动作,这也就是电容式触摸屏为何不需要校准的原因。

U15(从感应控制器、触摸屏驱动)内部主要由激励源和控制逻辑单元组成。激励源通过外加的5.7V电压通过内部升压成13.5V和-12V电压,从而产生启动信号,并发送给驱动线,控制逻辑单元通过算法使驱动线逐行进行扫描,从而确定触碰点的确切位置。 触摸电路如图55所示。

供电电压PP5V1_GRAPE_VDDH送到主传感控制器U12的C8脚,PP1V8_GRAPE送到主传感控制器U12的A1、F4、C5脚;应用处理器输出32kHz时钟信号AP_TO_TOUCH_ SCLK32K_RESET_L到主传感控制器U12的D1脚;应用处理器输出SPI总线信号AP_TO TOUCH_SPII_CS_L,AP_TO_TOUCH_SPII_SCLK、AP_TO_TOUCH_SPII_MOSI、TOUCH _TO_AP_SPII_MISO分别送到主传感控制器U12的E4、D3、D2、E1脚;主传感控制器U12的内部ADC电路开始工作并输出1.5V电压,B1、C1脚外接1.5V电压滤波电容。

具备以上工作条件之后,主传感控制器U12输出升压启动使能信CUMULUS_TO_SAGE_BOOST_EN到从传感控制器U15的B2脚,U15内部的升压电路开始工作,输出-12V和13.5V工作电压至触摸屏。 主传感控制器U12与传感控制器U15开始通信(CUMULUS_VSTM_OUT<0-19>),经J4输入触摸传输信号Cumulus in<0-14>送到传感控制器U15,然后U15再送给主传感控制器U12加工处理。

在触摸电路中,注意触摸芯片U12、U15的工作条件,还有各个信号启动的先后顺序,也就是平时所说的时序,这是非常关键的。 4. BSYNC电路

显示模块输出显示多路同步动态控制信号LCM_TO_AP_HIFA_BSYNC,分别送至应用处理器U1的AP 12脚、从传感控制器U15的K15脚、缓冲器U5的1脚。

显示多路同步动态控制信号LCM_TO_AP_HIFA_BSYNC经过缓冲器U5以后输出LCM _TO_AP_HIFA_BSYNC_BUFF信号,分别送到主传感控制器U12的G1脚、显示电源U3的A2脚。

显示多路同步动态控制信号的作用是控制显示屏背光LED同步发光,避免出现显示、灯光不同步的问题。同时还同步控制触摸电路,灯亮显示的时候触摸能同步工作,灯灭不显示的时候锁定触摸屏。 显示多路同步动态控制信号电路如图56所示。

3.7 多功能开关控制电路

在iPhone 5S手机中使用了苹果专用的USB/UART切换芯片U2,U2芯片支持7选1的切换,并且可以通过内部寄存器来控制,U2还支持附件ID的识别功能,可以识别不同的附件接入。

3.8 应用处理器存储器电路

iPhone 5S手机应用处理器部分使用了两个存储器,分别是NAND Flash U4和EEPROM(码片)存储器U6,下面分别进行介绍。

1. 存储器分类

目前市面上使用的存储器有很多种,根据存储介质、存储方式、信息保存和存储用途等分类如图59所示。

目前较为常用的是半导体材料ROM和RAM存储器。 2. NAN D存储器

NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel公司于1988年首先开发出NOR Flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。1989年,东芝公司发表了NAND Flash结构,强调降低每比特的成本并具有更高的性能,像磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。

“NAND存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处,因为大多数情况下闪存只是用来存储少量需要多次擦写的代码,这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。 NOR的特点是芯片内执行(XIP,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。 NAND Flash内部结构框图如图60所示。

在iPhone 5S手机中,将NAND Flash分成三个区:隐藏区用于存放开机程序,系统区用于存放系统文件,

用户区用于存放用户数据,如MP3、MP4等。

NAND Flash与NOR Flash相比较,其数据线宽度只有8bit,没有地址总线,I/O接口可用于控制命令和地址的输入,也可用于数据的输入和输出,多了CLE和ALE来区分总线上的数据类别。 NAND Flash信号如表1所示。

3. EEPROM存储器

EEPROM(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,电子抹除式可复写只读存储器,或写作E2PROM)是一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储设备。

iPhone 5S手机应用处理器部分增加一个EEPROM存储器U6,U6通过I2C总线与应用处理器进行通信,原理图如图62所示。

3.9 应用处理器功率控制电路

当应用处理器功率过高时,VCC_MAIN功率也会升得过高,此时电源管理芯片U7内部温度传感电路开启PP_VCC_MAIN_UVLO_SENSE=3.8V,MAIN_UVLO_SENSE 经分压后给U1600的 B2脚后,U1600的A2脚为高电平时,当U1600的A2脚为高电平时,Q1600饱和(D极与S极短接),使SOCHOTO为低电平,那么应用处理器的工作功率也就降低温度下降,那VCC_MAIN_SENSE也就为降低,从而使应用处理器正常工作。

应用处理器控制电路如图63所示。

这个控制过程其实就是闭环控制过程:取样一—比较一—控制一—输出。把应用处理料比作发动机,那么这个电路就相当于“节气门”,控制适当的“节气门”使发动机工作在合适的功率状态。


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