论文部分内容阅读
摘 要：随着智能手机行业的发展并趋向于饱和，智能手机行业的利润越来越低。近几年，行业在寻找新的突破点，于是智能硬件应运而生。类似的智能硬件包括智能收银机，智能手表，平板，智能POS，智能点餐机，客访机，手持智能终端。很多新兴的行业，都需要智能硬件的支撑。区别于传统硬件，智能硬件显得更加智能，有些产品甚至融入了AI的元素。而且可以预测到，未来还会出现更多各种各样的智能硬件。所以，智能硬件将会成为行业的大方向。
关键词：智能；安卓；LCD；TP；MIPI；LVDS
智能硬件的种类很多，智能手表，平板，智能终端，视频话机等。对于不同的智能硬件，芯片厂家都有对应的处理器，其中，智能终端的应用最为广泛。智能硬件一般使用安卓处理器，增加一些外围硬件，如打印机，IC卡，NFC非接触卡等功能。智能硬件的系统设计，主要包括了处理器，LCD，TP，Camera，电池，传感器等器件选型。用户需要根据自身的需要选择合适的外围器件。
一、器件选型
（一）处理器选型
智能终端，一般使用android处理器。Andriod处理器有以下特点，1硬核的性能比较高2核，4核，6核，8核，主频快，1.2G，1.6G，1.8G。2外围接口丰富，csi接口，dsi接口，i2c，i2s，spi，uart，gpio，USB等。3性价比高。相比起其它处理器，andriod处理器的使用量最大，加上芯片厂家的激烈竞争，导致android处理器的价格大幅下降。android处理器的一个最大区别是是否有基带处理。基带，Baseband信源（信息源，也称发射端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号所固有的频带，称为基本频带，简称基带。简单地说，基带指是否需要使用SIM卡，是否有电话上网功能。处理器芯片厂家有很多，但是只有少数芯片厂家有基带处理。
（二）LCD选型
液晶屏的工艺主要有三种，STN，TFT，OLED。目前流行使用TFT工艺的液晶屏，并且正在向OLED过渡。液晶屏的接口，RGB LVDS EDP MIPI。MIPI （Mobile Industry Processor Interface）是2003年由 ARM， Nokia， ST ，TI 等公司成立的一个联盟，目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化，从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。目前，大部分的液晶屏都是MIPI接口。
（三）触摸屏选型
触摸屏按照技术划分，可以分为电阻屏和电容屏。电阻屏靠压力感知输入，电容屏靠接触时的静电场变化感知输入。电阻屏精度高，但是需要压力输入对屏磨损叫严重。我们一般使用电容屏。电容屏分为 G+G 和 G+P 两种材质构造。1G+P电容屏：G+P的含义是传感器玻璃+PET 塑胶片，简称为G+P，就是我们手指所接触到的触摸屏的表面是一层 PET 塑胶片。2G+G电容屏：G+G的含义是传感器玻璃+钢化玻璃，简称为G+G，就是我们手指所接触到的触摸屏的表面是一层钢化玻璃。我们一般使用G+G的电容屏。
（四）Camera sensor 选型
（1）像素 Camera sensor与 LCD 液晶屏不同，camera sensor用像素描述。如 500 万像素SENSOR OV5640。OV5640 能够支持QSXGA，从下图中可以查出 QSXGA =2560*2048=5242880=500 万像素。QSXGA 是 OV5640 最大支持像素，实际上，同一个 sensor 可以输出不同像素。
（2）sensor尺寸 Sensor 的尺寸是 sensor 成像的耙面，sesnor 尺寸越大，成像效果越好。如 gc2145（1/5″），ov5640（1/4″）。手机摄像头采用小尺寸的 sensor；工业摄像头一般采用大尺寸的 sensor，如IMX185（200 万像素 1/2″LVDSMIPI）。
（3）接口选型，Camera sensor 的接口一般有 DVP，LVDS，MIPI，USB。CameraSensor一般都会支持2种接口的输出（USB除外）。如OV5640提供DVP和MIPI（CSI）。VP接口在信号完整性方面受限制，速率也受限制。5M还可以勉强用DVP，8M及以上都采用MIPI接口。选择sensor接口类型性，必须要考虑处理器要有与之相应的接口。
（五）以太网芯片WIFI模块蓝牙模块选型
如前面所说的，智能终端是手机、平板的衍生物。以太网不是安卓处理器的标准配置，以太网的标准接口是mii/rgmii接口。在很多情况下，用户都可能使用以太网，以太网扩展一般使用USB扩展，即使用USB转以太网的芯片转换，100M的传输速度即可。相比起mii接口的以太网芯片，USB接口的以太网芯片价格比较贵。有些厂家为了提高整合度，把GPS，WIFI，BT都整合在一个模块中，可以节省了天线的成本。WIFI 蓝牙都是手机、平板的标准配置。WIFI的标准是IEEE802.11b/g/n，通信频率是2.4G，5G。BT V2.1/BT V3.0/BT V4.0，蓝牙语音和蓝牙数据的标准不一样，选用模块时，必须要考虑模块是否支持蓝牙语音。
（六）NFC芯片选型
NFC的用途非常广泛，考勤卡，公交卡，银行卡等都用到NFC芯片。NFC的标准也比较多，NFCIP-1 NFCIP-2 ISO14443 ISO15693 MIFARE Felica等。其中ISO14443的标准最为常见，ISO14443可以分为ISO14443A ISO14443B。ISO14443B标准是身份证NFC的标准。在NFC芯片选型时，必须要考虑NFC需要支持的标准，再选择对应的芯片。
（七）IC卡 PSAM卡芯片选型
IC卡PSAM卡一般使用ISO7816标准，可以通过USB接口或者UART接口扩展IC卡和PSAM卡功能。IC卡和PSAM卡只是外形上有区别，实际上是同一标准的。
二、结束语
安卓智能終端的应用越来越广泛，对硬件设计工程师的要求越来越高。安卓智能终端硬件系统设计的时候，必须要考虑液晶屏，触摸屏，摄像头，WIFI模块，BT模块等常用外设的选型，也需要考其它选配外设如IC卡，PSAM卡，NFC，以太网的选型。安卓处理器还会继续衍生很多产品，如多媒体话机，视频会议话机等，安卓处理器的外设将会越来越丰富。
作者简介：林钊文，广东天波信息技术股份有限公司。
关键词：智能；安卓；LCD；TP；MIPI；LVDS
智能硬件的种类很多，智能手表，平板，智能终端，视频话机等。对于不同的智能硬件，芯片厂家都有对应的处理器，其中，智能终端的应用最为广泛。智能硬件一般使用安卓处理器，增加一些外围硬件，如打印机，IC卡，NFC非接触卡等功能。智能硬件的系统设计，主要包括了处理器，LCD，TP，Camera，电池，传感器等器件选型。用户需要根据自身的需要选择合适的外围器件。
一、器件选型
（一）处理器选型
智能终端，一般使用android处理器。Andriod处理器有以下特点，1硬核的性能比较高2核，4核，6核，8核，主频快，1.2G，1.6G，1.8G。2外围接口丰富，csi接口，dsi接口，i2c，i2s，spi，uart，gpio，USB等。3性价比高。相比起其它处理器，andriod处理器的使用量最大，加上芯片厂家的激烈竞争，导致android处理器的价格大幅下降。android处理器的一个最大区别是是否有基带处理。基带，Baseband信源（信息源，也称发射端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号所固有的频带，称为基本频带，简称基带。简单地说，基带指是否需要使用SIM卡，是否有电话上网功能。处理器芯片厂家有很多，但是只有少数芯片厂家有基带处理。
（二）LCD选型
液晶屏的工艺主要有三种，STN，TFT，OLED。目前流行使用TFT工艺的液晶屏，并且正在向OLED过渡。液晶屏的接口，RGB LVDS EDP MIPI。MIPI （Mobile Industry Processor Interface）是2003年由 ARM， Nokia， ST ，TI 等公司成立的一个联盟，目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化，从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。目前，大部分的液晶屏都是MIPI接口。
（三）触摸屏选型
触摸屏按照技术划分，可以分为电阻屏和电容屏。电阻屏靠压力感知输入，电容屏靠接触时的静电场变化感知输入。电阻屏精度高，但是需要压力输入对屏磨损叫严重。我们一般使用电容屏。电容屏分为 G+G 和 G+P 两种材质构造。1G+P电容屏：G+P的含义是传感器玻璃+PET 塑胶片，简称为G+P，就是我们手指所接触到的触摸屏的表面是一层 PET 塑胶片。2G+G电容屏：G+G的含义是传感器玻璃+钢化玻璃，简称为G+G，就是我们手指所接触到的触摸屏的表面是一层钢化玻璃。我们一般使用G+G的电容屏。
（四）Camera sensor 选型
（1）像素 Camera sensor与 LCD 液晶屏不同，camera sensor用像素描述。如 500 万像素SENSOR OV5640。OV5640 能够支持QSXGA，从下图中可以查出 QSXGA =2560*2048=5242880=500 万像素。QSXGA 是 OV5640 最大支持像素，实际上，同一个 sensor 可以输出不同像素。
（2）sensor尺寸 Sensor 的尺寸是 sensor 成像的耙面，sesnor 尺寸越大，成像效果越好。如 gc2145（1/5″），ov5640（1/4″）。手机摄像头采用小尺寸的 sensor；工业摄像头一般采用大尺寸的 sensor，如IMX185（200 万像素 1/2″LVDSMIPI）。
（3）接口选型，Camera sensor 的接口一般有 DVP，LVDS，MIPI，USB。CameraSensor一般都会支持2种接口的输出（USB除外）。如OV5640提供DVP和MIPI（CSI）。VP接口在信号完整性方面受限制，速率也受限制。5M还可以勉强用DVP，8M及以上都采用MIPI接口。选择sensor接口类型性，必须要考虑处理器要有与之相应的接口。
（五）以太网芯片WIFI模块蓝牙模块选型
如前面所说的，智能终端是手机、平板的衍生物。以太网不是安卓处理器的标准配置，以太网的标准接口是mii/rgmii接口。在很多情况下，用户都可能使用以太网，以太网扩展一般使用USB扩展，即使用USB转以太网的芯片转换，100M的传输速度即可。相比起mii接口的以太网芯片，USB接口的以太网芯片价格比较贵。有些厂家为了提高整合度，把GPS，WIFI，BT都整合在一个模块中，可以节省了天线的成本。WIFI 蓝牙都是手机、平板的标准配置。WIFI的标准是IEEE802.11b/g/n，通信频率是2.4G，5G。BT V2.1/BT V3.0/BT V4.0，蓝牙语音和蓝牙数据的标准不一样，选用模块时，必须要考虑模块是否支持蓝牙语音。
（六）NFC芯片选型
NFC的用途非常广泛，考勤卡，公交卡，银行卡等都用到NFC芯片。NFC的标准也比较多，NFCIP-1 NFCIP-2 ISO14443 ISO15693 MIFARE Felica等。其中ISO14443的标准最为常见，ISO14443可以分为ISO14443A ISO14443B。ISO14443B标准是身份证NFC的标准。在NFC芯片选型时，必须要考虑NFC需要支持的标准，再选择对应的芯片。
（七）IC卡 PSAM卡芯片选型
IC卡PSAM卡一般使用ISO7816标准，可以通过USB接口或者UART接口扩展IC卡和PSAM卡功能。IC卡和PSAM卡只是外形上有区别，实际上是同一标准的。
二、结束语
安卓智能終端的应用越来越广泛，对硬件设计工程师的要求越来越高。安卓智能终端硬件系统设计的时候，必须要考虑液晶屏，触摸屏，摄像头，WIFI模块，BT模块等常用外设的选型，也需要考其它选配外设如IC卡，PSAM卡，NFC，以太网的选型。安卓处理器还会继续衍生很多产品，如多媒体话机，视频会议话机等，安卓处理器的外设将会越来越丰富。
作者简介：林钊文，广东天波信息技术股份有限公司。