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基于D133的智能手机

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简介：基于D133的手机开发板设计

星火计划2024

开源协议

：

GPL 3.0

创建时间：2024-06-27 09:45:23更新时间：2024-11-29 17:01:32

描述

1，简介

前段时间接触到D133单片机，然后买了块开发板学了下，鉴于D133支持mipi驱动屏幕，偶尔的机会又找到了有资料的手机屏（XH8379A）并且成功的驱动了起来，包括显示和触摸，于是一拍即合，决定手挫一个手机（开发板），这也是我设计过较为复杂的项目之一（涉及到原理图、PCB设计、外壳设计、面板设计、嵌入式开发等等）。

视频介绍：https://www.bilibili.com/video/BV1njBxYkErg/

2，硬件设计

2.1，主控（V1.0 2024.05.15）

控制器：D133CBS

主频：400MHz

闪存：16MB nor flash

RAM：1MB SRAM，8MB PSRAM

封装：QFN88-L10*10

启动方式：SD卡、NOR-NAND FLASH、USB-BOOT

D133使用24M无源晶振和32.768K低速晶振提供系统时钟源和计时器时钟源

D133需要提供3.3V和1.1V共2组电源输入，同时对外提供2.5V和1.8V两个LDO，电流为100mA

接着是复位电路和BOOT0按键

2.2，程序存储器

外接W25Q128提供16M外置FLASH供存储程序，使用SPI0（PB0~5），硬件上要求必须提供上拉电阻

2.3，内存卡接口

同样需要提供上拉电阻，SD卡座支持插入侦测脚，使用SDMC1（PC0~5），侦测脚PC6

2.4，显示触摸

屏幕接口：MIPI-DSI 2lines（PD18~21），硬件复位：PA5，不用阻抗、注意差分等长和尽量包地即可，CTP-LED为虚拟按键的背光电源。

如果需要控制虚拟按键背光还需要增加一个三极管或MOS，LCD_ID用于检测屏幕是否连接上，PWM_OUT是PWM输出脚，可以通过MIPI-DSI指令使这个管脚输出PWM，然后接到背光驱动电路上用来调节背光亮度，所以使用这个管脚可以节省一个PWM管脚

背光电路控制脚PE13，PWM2

触摸接口：IIC2（PA8~9），复位：PA10，中断：PA11，硬件必须上拉

2.5，USB接口

D133 USB IO保护电路

2.6，CSI摄像头

CSI摄像头，使用8bit并口采集图像（PE0~10），D133不支持MIPI-CSI，配置接口使用IIC0（PD0~1），复位脚：PA2，电源脚：PA3，MCLK脚：PE11

使用）V5640自动对焦摄像头模组，STROBE脚用于控制闪光灯，也可以当作手机的照明LED，需要使用IIC指令控制，所以为了减少IO口占用，控制照明需要打开摄像头，这就是为什么手机照明APP需要摄像头权限。

OV5640和2640电源稍有区别，但是估计问题也不大，需要两个2.8V和一个1.2V，只有带自动对焦功能的OV5640需要一个AF电源，单独给个2.8V即可

2.7，陀螺仪

V1.0版本陀螺仪使用MPU6050，使用IIC1（PD2~3），中断脚：PD4

2.8，环境光

V1.0版本环境光使用LTR-553ALS-01，和陀螺仪共用使用IIC1（PD2~3），中断脚：PB6

2.9，音频（数字）功放

音频电路使用数字音频DSPK1，PE12，使用单与门隔离数字信号，使用带通滤波电路过滤330~3.3KHz的音频信号，使用AB类功放LM4871放大模拟信号接到喇叭

2.10，锂电池充电电路

使用1.25-2PWB接口连接2500mAh聚合物锂电池

电压采集电路，使用2个10K分压，串1K电阻保护IO口

锂电池充电电路，使用TP4056，最高支持1200mA，设定为800mA

还有一块更大的华为电池，然而大小都赶上屏幕了，几乎是塞不下，PCB只能断成两截用FPC连，担心强度可能不够所以放弃

2.11，V1样板

第一版硬件大概就是这样，严格按照规格书设计PCB尺寸，鉴于比较复杂就用了4层设计，但是尺寸超过了10CM，所以第一版使用了2片PCB来整合（保证10CM以内可以用券），因此电源和USB等信号需要用焊盘对接

顶板

底板

先测试一下尺寸，很好，就这么打板子了

第一版焊接，第一步焊接电源系统，板子到了焊接的时候又看了下手册，2.5和1.8是对外输出的LDO，所以设计了4路dcdc的电源属实是多余了，然后电源层还是走的中间层，还好没把孔放在焊盘上，简单划断2处连线就解决了电源问题，测试结果电源正常。

测试D133下载运行，可以正常工作，但不显示

最终发现MIPI的CLK差分对接错了，所以白给6根6mil最小间距的走线飞22R电阻了，因为官方参考电路用的LVDS屏，所以CLK差分对和MIPI不太一样，V2版本修复了这个问题，确实是疏忽，以为差分接口的时钟是同一对

最终飞线修改了CLK差分对，点亮了屏幕

还在验证摄像头的时候，板子莫名其妙冒烟了，但是屏幕没烧坏，只是接在我这块板子上不亮了，但是D133又还能正常工作，背光也能正常点亮，就很离谱

最终发现摄像头的IIC没接上拉电阻，先是给IIC的SDA接上了上拉电阻（确实不太好焊电阻），但是依旧读不到ID，是在没招而是不是我焊接问题，就抱着试试看的心情给IIC的SCL也焊上了上拉电阻，欸，还真就可以了，反正屏幕不显示就不显示吧，基本上都验证的差不多了，改版再说，毕竟第一版连按键都没

2.12，V2版本硬件更新（2024.06.21）

V2增加了一些更符合手机的功能，同时也变得更加复杂化，但仍不是最终版本，因为目标是既要精简又要多功能，还要美观。

1，重新设计了电源系统

电源拓扑十分复杂：

1，USB通过充电芯片给锂电池充电

2，电池给系统供电，不与USB供电冲突

3，USB给系统供电，不与电池供电冲突

4，电池通过升压对外提供5V输出到USB，不与充电功能冲突

5，无线充电功能

为了解决以上需求，可以使用二极管防止电源冲突，但是会拉低电压，并且小封装二极管（为了手机主板体积）不能大电流工作，于是决定使用PMOS来分别控制各个电源的电流方向。

这时又有两个方法，第一用逻辑门根据电压的有无情况切换电流方向，例如有锂电池时打开锂电池供电，有USB时打开USB供电，有锂电池且有USB时打开锂电池供电，关闭USB供电，打开USB充电，为了再加上5V升压输出和无线充电功能，又要单独考虑不同的电源情况。另一种方法就是用MCU来控制各处的MOS。

这里我用了第二种方法，使用一片CH573用作系统电源流向控制、蓝牙外设等等功能，同时由于电源供给交给了CH573控制，因此可以彻底断电D133整个系统以更好的做低功耗，延长手机续航。

2，重新设计了调试系统

手机只有一个USB口，但是D133有USB接口用来下载固件和作为设备端，还有串口用来输出log，CH573也需要USB口来更新固件，同样也需要log串口，所以为了一口解决调试问题，给手机板放了一个集线器，正常情况下是手机USB口作为HUB输入口，分出4个USB分别连接D133的USB、USB串口芯片、CH571的USB和串口，特殊情况下通过USB切换开关将USB口直连D133作为OTG功能。