从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈皓 著

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• 手机硬件
• 移动设备
• 硬件研发
• 电路设计
• 嵌入式系统
• 创新设计
• 电子工程
• 射频技术
• 电源管理
• 工业设计

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121299445

版次：2

商品编码：11992655

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-10-01

用纸：胶版纸

页数：596

字数：954000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为硬件研发工程师及电子电气信息类学生的参考书或培训教材，在忽略高级篇部分理论性较强的章节后，亦可作为维修工程师、电子爱好者的参考资料。

本书是作者根据多年实际工作经验编写而成的。全书理论结合实际，问题辅以实际解决案例，让高深的设计难题浅显易懂，使读者从中受到启发，为自己的设计开发之路打开玄关之门。

内容简介

本书是由一线资深工程师撰写的详细阐述手机硬件研发与设计的专业图书。全书由入门篇、提高篇、高级篇和案例分析篇四部分共23章组成，内容涵盖手机硬件基础知识、PCB与DFX基础知识、电源系统、时钟系统、音频处理、FM接收机、数字调制与解调、ESD防护、色度学与图像处理、信号完整性，以及各种相关的国际国内规范。本书采取从简单到复杂、从功能到性能的顺序进行编写。入门篇以功能介绍为主，只定性不定量；提高篇基于各种测试规范，在功能介绍的基础上逐步开展性能分析；高级篇根据电磁学理论、信号处理理论对手机硬件设计进行较为严格的论证并定量计算各种参数指标；而最后的案例分析篇则综合利用前面各篇所介绍的知识，对实际案例进行分析，从而使读者可以理论联系实践，更快、更好地掌握手机硬件的设计方法，提高故障分析能力。事实上，本书虽以手机硬件为分析对象，但书中所阐述的基本原理同样适用于其他电子、通信产品的设计。本书可作为硬件研发工程师及电子电气信息类学生的参考书或培训教材，在忽略高级篇部分理论性较强的章节后，亦可作为维修工程师、电子爱好者的参考资料。

作者简介

陈皓，毕业于东南大学电气工程系的电气工程及其自动化专业，工学学士学位；研究生毕业于东南大学无线电工程系的信号与信息处理专业，师从时任副校长的邹彩荣教授（博士生导师，现为广州大学校长），工学硕士学位。作者曾供职几家著名的通信设备研发与制造企业，一直从事手机产品的硬件设计工作，期间接触过ADI、MTK、Qualcomm、Marvell、Spreadtrum（展讯）、Leadcore（大唐联芯）等多个平台，涵盖PHS、GSM、UMTS、EVDO、TD-SCDMA、LTE等各种制式。汤?，南京审计大学金审学院教师。

目录

入 门 篇

第1章 移动通信发展史和关键技术 2
1．1 无线电通信发展史 2
1．2 移动通信网 3
1．2．1 交换子系统（SSS） 4
1．2．2 基站子系统（BSS） 5
1．2．3 操作维护子系统（OMS） 5
1．2．4 移动电话机（MS） 5
1．3 多址接入 6
1．3．1 频分多址（FDMA） 6
1．3．2 时分多址（TDMA） 7
1．3．3 码分多址（CDMA） 7
1．4 编码与数字调制 11
1．4．1 语音编码 11
1．4．2 信道编码 13
1．4．3 数字调制 14
1．5 我国移动通信发展史 15
第2章 手机电路系统组成 19
2．1 手机的基本架构 19
2．2 手机基本组件 21
2．2．1 CPU与PMU 21
2．2．2 Memory 23
2．2．3 Transceiver 26
2．2．4 RF PA 28
2．2．5 天线电路 30
2．2．6 LCD 32
2．2．7 Acoustic 35
2．2．8 键盘与触摸屏 37
2．2．9 蓝牙 39
2．2．10 FM Radio Receiver 41
2．2．11 Wi-Fi 42
2．2．12 GPS 43
2．2．13 G Sensor 45
2．2．14 E-compass 46
2．2．15 Light Sensor与Proximity
Sensor 47
2．2．16 Gyro Sensor 49
2．2．17 SIM卡 50
2．3 手机的电源系统 50
2．3．1 系统电源与外设电源 51
2．3．2 电源的分类 52
2．4 手机中的常用接口 53
2．4．1 总线型接口 53
2．4．2 非总线型接口 54
2．5 手机中的关键信号 55
2．5．1 Acoustic信号 55
2．5．2 I/Q信号 59
2．5．3 Clock信号 59
2．6 天线 61
2．6．1 手机天线的分类 61
2．6．2 手机天线的演化 63
2．6．3 天线的电路参数 68
2．6．4 天线的辐射参数 71
2．6．5 与法规相关的指标 77
2．6．6 小结 78
第3章 分立元件与PCB基础知识 79
3．1 电阻、电容与电感 79
3．1．1 电阻 79
3．1．2 电容 80
3．1．3 电感 85
3．2 晶体管与场效应管 89
3．2．1 晶体管 89
3．2．2 场效应管 91
3．3 PCB基础知识 91
3．3．1 PCB的常规术语 92
3．3．2 PCB的电气性能 94
3．3．3 特殊PCB 95
3．3．4 手机PCB的层面分布 95
第4章 DFX基础 98
4．1 DFX的基本概念 98
4．2 Designs for Structure 98
4．2．1 系统架构 99
4．2．2 器件选型 99
4．2．3 原理图设计 99
4．2．4 调试方案 100
4．3 Designs for SMT 100
4．3．1 防呆标志 100
4．3．2 焊盘设计 100
4．3．3 金边粘锡 101
4．3．4 AOI与X-Ray 103
4．4 Designs for Assembly 105
4．5 Designs for Repair 105
4．6 对降成本的思考 106
4．7 一些DFX案例 108

提 高 篇

第5章 电源系统与设计 112
5．1 线性电源与开关电源 112
5．1．1 线性电源 112
5．1．2 开关电源 115
5．2 LDO与DC-DC的优缺点 117
5．2．1 电压大小 118
5．2．2 电源纹波 118
5．2．3 电源效率 121
5．3 其他形式的电源 122
5．4 充电设计 123
5．4．1 充电状态转移图 123
5．4．2 充电电路 125
5．4．3 充电判满 127
5．5 案例分析 128
5．6 电源分配与布线 130
5．7 小结 130
第6章 时钟系统 131
6．1 手机时钟系统简介 131
6．1．1 时钟分类 131
6．1．2 时钟的基本作用 132
6．1．3 振荡原理 133
6．1．4 小结 137
6．2 常见振荡电路 138
6．2．1 RC振荡电路 138
6．2．2 LC振荡电路 142
6．2．3 晶体振荡电路 148
6．3 手机电路中的振荡器 151
6．4 时钟精度 153
6．4．1 Q值的影响 153
6．4．2 准确度与稳定度 157
6．4．3 相位噪声的影响 159
6．5 锁相环简介 159
6．6 晶体校准案例一则 161
6．6．1 故障现象 161
6．6．2 登网注册流程 161
6．6．3 故障分析 162
第7章 语音通话的性能指标 164
7．1 国际规范 164
7．2 3GPP的音频测试 165
7．3 响度评定原理 172
7．4 测试系统 173
7．4．1 测试系统组成 173
7．4．2 人工耳与人工嘴 174
7．5 高通平台调试 177
7．5．1 调试准备工作 177
7．5．2 语音链路 178
7．5．3 TDD Noise与RF Power 181
7．6 MTK平台的语音链路 181
7．7 频响调整 182
7．7．1 滤波器分类 182
7．7．2 FIR滤波器与IIR滤波器 183
7．7．3 线性相位 183
7．7．4 幅度响应 184
7．7．5 高通与MTK的选择 185
7．8 其他模块 186
7．9 主观测试 186
7．10 手机音频中的声学设计 187
7．11 逸事一则 190
第8章 FM立体声接收机 192
8．1 调制与解调 192
8．1．1 调制与解调的概念 192
8．1．2 调制的必要性 193
8．2 频率调制（FM） 194
8．2．1 FM的数学表达式 194
8．2．2 FM的特点 195
8．2．3 我国FM的规定 196
8．3 立体声 197
8．3．1 立体声的原理 197
8．3．2 调频立体声 199
8．3．3 我国的调频立体声广播 201
8．3．4 预加重与去加重 201
8．3．5 RDS广播 202
8．4 FM立体声接收 203
8．5 FM立体声接收机芯片 206
8．6 FM立体声接收机的性能指标 207
8．6．1 信噪比（S/N） 207
8．6．2 接收灵敏度（Sensitivity） 207
8．6．3 总谐波失真（THD） 208
8．6．4 邻道选择性（Adjacent
Channel Selectivity） 208
8．6．5 立体声分离度（Stereo
Separation） 208
8．6．6 调幅抑制度（AM
Suppression） 211
8．6．7 其他指标 211
8．7 案例分析 212
第9章 通信电路与调制解调 216
9．1 收信机架构 216
9．1．1 超外差接收机 216
9．1．2 零中频接收机 218
9．1．3 近零中频接收机 219
9．2 发信机架构 220
9．2．1 发射上变频架构 220
9．2．2 直接变换架构 222
9．2．3 偏移锁相环架构 223
9．3 数字调制与解调 225
9．3．1 数字与模拟 225
9．3．2 GMSK调制 226
9．3．3 QPSK调制 230
9．3．4 恒包络与非恒包络 232
9．4 射频功放 236
9．4．1 GSM功放的近似分析 236
9．4．2 C类功放的特性 239
9．4．3 极化调制PA 245
9．4．4 WCDMA线性PA 248
第10章 常规RF性能指标 249
10．1 测试规范 249
10．2 RF基础知识 249
10．2．1 频段划分 249
10．2．2 常见物理单位 251
10．2．3 常见指标 252
10．3 GSM手机RF测试 262
10．3．1 发射机指标 263
10．3．2 接收机指标 270
10．4 其他RF指标 275
10．4．1 发射指标 275
10．4．2 接收指标 282
第11章 ESD防护 284
11．1 ESD的原理 284
11．2 ESD的模型 284
11．2．1 人体模型（Human Body
Model） 284
11．2．2 机器模型（Machine
Model） 285
11．2．3 带电器件模型（Charged
Device Model） 285
11．3 人体模型充放电原理 285
11．3．1 人体充电 286
11．3．2 人体放电 287
11．3．3 多次放电 288
11．4 静电的影响 289
11．5 ESD设计原则 290
11．5．1 软件防护设计 290
11．5．2 硬件防护设计 291
11．6 手机的ESD测试 296
11．6．1 我国标准 296
11．6．2 测试模型与环境 296
11．6．3 结果判定 298
11．7 案例一则 299
11．7．1 产品基本状况 299
11．7．2 定位静电导入点 300
11．7．3 整改方案 300
11．7．4 小结 303

高 级 篇

第12章 高级音频设计 306
12．1 音频信号处理滤波器 306
12．2 关于FIR滤波器与IIR
滤波器 307
12．3 FIR滤波器 308
12．3．1 FIR滤波器的定义 308
12．3．2 FIR滤波器窗口设计法 308
12．3．3 FIR滤波器频率采样法 308
12．3．4 小结 309
12．4 IIR滤波器 310
12．4．1 IIR滤波器的定义 310
12．4．2 Yule-Walker方程 310
12．5 量化误差与有限字长效应 312
12．5．1 量化误差 312
12．5．2 有限字长效应 313
12．5．3 零/极点波动 313
12．6 随机过程通过线性系统 315
12．6．1 Rayleigh商 315
12．6．2 输入、输出信噪比 317
12．6．3 Wiener滤波器 317
12．6．4 Wiener滤波器的应用 319
12．7 自适应滤波器 320
12．7．1 最陡下降法 320
12．7．2 LMS算法 321
12．8 噪声抑制与回声抵消 323
12．8．1 Single Microphone降噪 323
12．8．2 回声抑制的原理 325
12．8．3 Far-end消噪 327
12．8．4 其他模式下的Dual
Microphone降噪 328
12．9 高级音频指标 329
12．9．1 T-MOS 329
12．9．2 G-MOS 330
12．9．3 Double Talk 331
12．9．4 Echo Attenuation vs． Time 333
12．9．5 Spectral Echo Attenuation 334
12．9．6 BGNT 334
12．10 小结 336
第13章 相机的高级设计 337
13．1 色度学 337
13．1．1 光学的预备知识 338
13．1．2 颜色的确切含意 338
13．1．3 颜色三要素 339
13．1．4 三原色及三补色 340
13．1．5 格拉斯曼定理与CIE的
颜色表示系统 341
13．2 颜色模型 343
13．2．1 RGB模型 343
13．2．2 CMY模型 343
13．2．3 YUV模型 344
13．2．4 HSI模型 344
13．3 白平衡与色温 345
13．3．1 白平衡 345
13．3．2 色温 346
13．3．3 白平衡的定义 346
13．3．4 人眼的自动白平衡与相机
白平衡 347
13．3．5 Gamma校正 347
13．4 人的视觉特性 348
13．4．1 人眼构造 348
13．4．2 人眼的视觉成像 348
13．4．3 人眼的亮度感觉 349
13．4．4 人眼亮度感觉与图像
处理 351
13．5 图像处理 352
13．6 图像增强 354
13．6．1 灰度变换 354
13．6．2 直方图修正 355
13．6．3 图像平滑与锐化 356
13．7 图像恢复 361
13．7．1 退化模型 361
13．7．2 线性运动退化 362
13．7．3 图像的无约束恢复 363
13．7．4 图像的有约束恢复 363
13．8 手机相机的测试 364
13．8．1 色彩还原性（Color
Reproduction Quality） 364
13．8．2 鬼影炫光（Ghost Flare） 365
13．8．3 成像均匀性（Shading） 365
13．8．4 分辨率（Resolution） 366
13．8．5 成像畸变（Distortion） 366
13．8．6 自动白平衡（Auto
White Balance） 367
13．8．7 灰阶（Gray Scale） 367
13．8．8 视场角（FOV） 368
13．8．9 曝光误差（Exposure
Error） 369
13．8．10 信噪比 369
13．9 调制转移函数 369
13．10 两个案例 373
13．10．1 LCD反色 373
13．10．2 四基色电视 375
第14章 信号完整性 376
14．1 信号完整性概述 376
14．1．1 信号完整性的意义 376
14．1．2 手机设计中的信号完整性 377
14．2 高频模型 380
14．2．1 频谱与带宽 380
14．2．2 阻容感模型 384
14．2．3 传输线模型 387
14．2．4 手机中的传输线 395
14．3 反射与端接 396
14．3．1 反射的机理 396
14．3．2 反射图 399
14．3．3 容性反射与时延累加 401
14．3．4 走线中间的容性反射 403
14．3．5 感性反射 404
14．3．6 端接策略 407
14．4 有损传输线 408
14．4．1 损耗源 408
14．4．2 导线损耗 409
14．4．3 介质损耗 410
14．4．4 有损线建模 412
14．4．5 眼图 414
14．5 传输线的串扰 418
14．5．1 串扰模型 418
14．5．2 容性耦合与感性耦合 420
14．5．3 近端串扰与远端串扰 422
14．5．4 差分阻抗与共模阻抗 426
14．5．5 奇模传输与偶模传输 428
14．5．6 差分对的端接 431
14．6 眼图案例一则 431
14．6．1 案例背景 431
14．6．2 USB 2．0眼图简介 432
14．6．3 不同容值TVS管对眼图的
影响 433
14．6．4 小结 435
第15章 各种新功能 436
15．1 HAC 436
15．1．1 HAC的概念 436
15．1．2 助听器的工作模型 436
15．1．3 两种耦合的优缺点 438
15．1．4 HAC评级 439
15．1．5 M评级 439
15．1．6 T评级 441
15．1．7 HAC认证常见问题 443
15．2 TTY/TDD 444
15．2．1 TTY/TDD 的定义 444
15．2．2 TTY终端 445
15．2．3 TTY呼叫系统 447
15．2．4 TTY设备工作模式 450
15．2．5 TTY测试 450
15．3 无线充电 450
15．3．1 无线充电的概念 450
15．3．2 无线充电的方式 450
15．3．3 无线充电的效能指标 456
15．3．4 无线充电的标准 458
15．3．5 对无线充电的疑问 460
15．3．6 小结 461

案例分析篇

第16章 ADC与电池温度监测 464
16．1 ADC的重要性 464
16．2 A/D的基本原理 465
16．2．1 模拟与数字 465
16．2．2 A/D的分类 466
16．2．3 逐次逼近型A/D的原理 466
16．2．4 逐次逼近型A/D的量化
误差 467
16．2．5 量化处理 468
16．2．6 Σ-Δ型A/D 469
16．3 电池温度监测电路 471
16．4 误差分析 473
16．4．1 NTC电阻离散性导致的
误差 474
16．4．2 A/D转换导致的误差 474
16．4．3 电路拓扑导致的误差 476
16．4．4 多项式插值导致的误差 477
16．5 系统总误差 478
16．6 实际测试结果 479
第17章 Receiver的低频爆震 480
17．1 项目背景 480
17．2 故障现象 480
17．3 调试过程 481
17．3．1 检查Receiver的SPL与
THD 481
17．3．2 调整Receiver的功率 481
17．3．3 调整RFR的低频部分 482
17．3．4 Receiver的工作高度 482
17．3．5 Receiver厂家的测试过程 483
17．4 FFT测试 484
17．5 小结 488
17．6 FFT在音频设计中的应用 489
17．6．1 Audio PA Noise Analysis 489
17．6．2 Good Speaker or Bad
Speaker 490
第18章 UXX的TDD Noise 493
18．1 项目背景 493
18．2 故障现象 493
18．3 实验测试 495
18．4 定位噪声引入点 496
18．5 案例反思 498
第19章 EN55020案例一则 499
19．1 EN55020测试环境 499
19．2 实测结果 500
19．3 测试结果分析 502
19．3．1 干扰信号采用FM方式 502
19．3．2 干扰信号采用AM方式 503
19．3．3 故障优化 503
19．4 充电器与充电线的影响 504
第20章 Acoustic调试中值得关注
的几个现象 506
20．1 磁钢与主板TDD Noise 506
20．2 Receiver的啸叫 506
20．3 波浪状的频响曲线 507
20．4 切换模式后的Echo Loss
Fail 508
20．5 按压电池盖导致RCV响度
下降 509
第21章 工厂端音频自动检测方案 511
21．1 目前现状 511
21．2 检测原理 512
21．3 方案步骤 513
21．4 Loudness、Resonance/Echo及
TDMA Noise判定 514
21．4．1 Loudness、Resonance/Echo
判定 514
21．4．2 TDMA Noise判定 514
21．5 确定门限 515
21．5．1 SPL_STD_Criteria及RES_
STD_Criteria的门限 515
21．5．2 测试距离 516
21．6 性能分析 517
21．6．1 频谱分辨力 517
21．6．2 误判率 517
21．6．3 鲁棒性 518
第22章 开机自动进入测试模式 519
22．1 故障状态 519
22．2 故障分析 520
22．2．1 信号测量 520
22．2．2 原因分析 521
22．3 深层思索 523
第23章 GPS受扰案例一则 525
23．1 故障定位 525
23．2 故障解决 528
23．2．1 定位干扰源 528
23．2．2 解决思路 529
23．2．3 原理分析 529
23．2．4 优化结果 533
23．2．5 Sorting方案 535
23．3 小结 536
附录A 几何光学成像 537
附录B 立体声原理 541
附录C 手机声学结构设计 553
附录D “苦逼”IT男的那些事儿 569
附录E 读者反馈 574

前言/序言

　　序
　　当今世界科技发展日新月异，全球信息化浪潮汹涌澎拜，信息产业极大地推进了经济和社会发展，已成为国民经济的重要支柱产业。作为信息技术的重要应用领域，移动通信和互联网技术给人们提供了越来越方便和快速、高质量的信息获取与交流手段，而手机作为最重要的移动信息终端，正在不断提高和改变人们的生活质量和生活习惯，成为必不可少的大众化消费产品。
　　手机的研发和制造涉及许多关键信息技术，如集成电路、操作系统、通信技术、互联网技术、信息处理及智能化技术等。其中既有基础科学技术作为支撑，又有大量工程化技术的实践和应用。目前，智能手机已逐步替代传统手机成为发展趋势，同时也成为重要的信息产业的增长点。
　　作为东南大学信号与信息处理国家重点学科的博士生导师，我指导过不少博士和硕士研究生，一些学生在毕业后也常与我有来往。他们中的大多数现在依然从事信息和通信技术方面的研发与设计工作，但有一个共同的感受，那就是尽管他们在大学学习了大量的数学、物理、电路、信号、通信、计算机、网络等方面的专业课程，尽管他们在各自特定的专业方向都很有成绩，但真正能够在实际工作中综合运用这些知识的人才并不多，更不要说达到举一反三、融会贯通的境界了。
　　本书作者既有扎实的理论功底，又有很高的工程化研发和应用能力，他围绕手机的研发设计，系统地提出设计步骤和方法，为广大读者提供了这本难得的非常实用的有关手机研发设计的专业指导书。纵览本书，作者将手机硬件设计放置在电路理论、信号理论和电磁理论的框架下讨论，既有技术方面的充分描述，又有科学的理论指导，理论和实践相互交融，相得益彰。尽管这只是一本讲述手机硬件设计的书，尽管其分析对象不如交换机、通信网络这般宏大，尽管这本书还可能需要不断完善，但我很欣喜地看到本书的作者（也是我曾经的学生）在这方面做出的努力与尝试。
　　感谢电子工业出版社李树林编辑的专业眼光与辛勤劳动，也衷心祝愿我国出版界能够多出一些快速适应工程发展所需，理论和工程实践更好结合的专业书籍，以满足不同层次读者的需要。
　　广州大学校长邹采荣
　　第二版前言
　　本书第一版于2014年8月印刷出版，首次印刷后很快被销售一空，随后出版社进行了再次印刷，也很快销售一空。作为一本充斥着各种数学方程式的工程技术专业图书，既非教材，也无名人推荐与宣传，能有如此销量，大大超出了笔者的预期。要知道英国物理大师霍金曾调侃过：科普书，每增加一个数学方程，将减少一半读者。
　　由于技术的发展与进步，应出版社要求，两年后对本书进行修订，不仅修正第一版中发现的错误外，而且增加了三部分内容：一是重写了入门篇的天线部分，将前一版中四页纸的篇幅增加到近二十页，对手机天线的发展历史及技术指标都做了更为详细的描述；二是邀请原摩托罗拉（Motorola）高级音频工程师马诚撰写了《手机声学结构设计》一文（收录在附录C中），文章内容详细，逻辑清晰，将手机声学结构设计的原理与规范很好地展现了出来；三是在附录E中收录了几篇读者反馈，他们在文章中或回忆了自己的工作经历，或分享了自己的经验感受，相信对广大读者，尤其是打算入行和入行不久的硬件工程师们，定能有所帮助。在此，笔者对马诚和这几位读者表示衷心的感谢！
　　在第一版出版后，作者陆续结识了不少读者，有同事或朋友介绍的，也有慕名而来的，其中一些读者一直与我保持着联系。相互熟悉后，他们常常会问一些与本书有关的问题。在此，作者挑出那些曾被反复提及的问题，进行统一答复。
　　问：写书挣了不少钱吧？
　　答：写书的稿酬收入较微薄，如你不信，可以自己写本书试试。
　　问：既不挣钱，写书干吗？
　　答：用文艺点的说法——我有情怀；用自我的说法——我喜欢。
　　问：书中大部分章节建构在电路、电磁、信号和数学分析的基础上，而我的理论知识基本都还给老师了，需要复习吗？
　　答：如果你把自己定位为ReferenceDesign的搬运工，那自然无所谓。不过你打算长期工作于研发领域，最好把这些遗忘的知识拾回来。
　　问：是否看完这本书就能完全掌握手机硬件设计？
　　答：手机硬件设计包罗万象，哪里是一本书能够说的完的呢？！况且，本书只不过是一本入门级的参考书而已（虽然目前市场上也没有其他相同题材的参考书）。
　　问：书中部分案例是几年前的技术，还有参考的价值吗？
　　答：我写的是硬件研发设计的原理，不是维修资料，重在分析方法与思维方式。
　　问：如何才能成为一名优秀的硬件工程师？
　　答：多看书+多思考+多实践，没有任何捷径。借用欧几里得的名言：Thereisnoroyalroadtogeometry（几何无王者之道）！
　　最后，笔者要感谢对第一版提出过诚恳批评与建议的读者，感谢出版社李树林编辑的耐心等待与专业校对（第二版的修订工作被笔者拖延了很长时间），感谢对笔者写作提供过真诚帮助的朋友，特别要感谢杨鑫峰、王国福、平慷、张璐瑶、霍亮、曹明君、姜舒、张一鸣、刘松、刘朝群、韩菲菲、曹慧娴、孙娜等同事，因为你们，笔者才能在工作中充满乐趣。
　　陈皓
　　2016年8月于南京
　　第一版前言
　　有消息报导，截至2013年，全球手机用户突破60亿大关，而中国拥有大约11.5亿手机用户。这是一个极其庞大的数字，也是一个极其庞大的市场！随着国家对信息产业的重视，目前中国已经成为全球第一大手机设计与制造和消费国。在国内，从事手机研发、设计、制造、物流、销售、维修等产业的人员，几乎可以用“多如牛毛”来形容。
　　但在通信行业有句老话：“一流公司做服务，二流公司做标准，三流公司做产品，四流公司做制造。”所以，尽管我们为全球贡献了绝大多数手机，但产业链的核心却并不由我们掌握。且不说做服务的一流公司、做标准的二流公司，就连做产品的三流公司，似乎都没叫得响的中国品牌。
　　看看吧，从1G时代不可一世的摩托罗拉，到2G时代的北欧双雄爱立信与诺基亚，再到3G时代几乎滥大街的苹果和三星，它们除了打上了“MadeinChina”的Logo外，跟中国设计有啥关系？
　　出现如此尴尬的局面，原因肯定是多方面的。但作为一名从事手机硬件研发近十年的工程师，笔者想说的是：手机不仅仅是功能，更是性能！在业内，很多工程师都觉得做手机硬件设计，入门很容易（上海、深圳有众多的DesignHouse，研发人员水平参差不齐，却似乎个个都能设计手机），但要把硬件做好、做手机赚钱，却是件非常困难的事情。其中，除了品牌、市场等原因外，手机性能的不足也严重影响了产品的赢利。对于电子爱好者或维修工程师来说，能看懂原理图，知道各模块功能及大致的信号处理流程足矣。但对于手机硬件研发与设计工程师来说，如果还停留在硬件功能分析的水平上，就显得太不专业了。那么，如何将通信、电路理论融入到手机硬件设计中呢？
　　笔者记得自己在入行之初，一直苦于找不到一本讲述手机硬件设计的优秀教材。工作若干年后，笔者虽然也查阅了不少参考资料，但总感觉到：这些资料要么过于简单，基本上是手机电路的介绍，且更多偏向维修；要么内容过于抽象，就像大学教材的翻版，与手机硬件研发具体工作的相关性很少，不实用。于是，笔者萌发了撰写一本有关手机硬件设计方面图书的愿望。又过了若干年，市场上讲述手机软件设计的书籍越来越多，可讲述硬件设计、符合笔者内心愿想的那本书，却依然是零！于是，在笔者的心底，这个愿望更加强烈！
　　心动不如行动！现在，呈现在各位读者朋友面前的，就是笔者用了整整一年时间才收集、整理、撰写、绘制、校对完成的“产品”——《从应用到创新——手机硬件研发与设计》。
　　尽管有“王婆卖瓜，自卖自夸”的嫌疑，但笔者还是相当自信：至少在目前来看，这本书是由国内手机研发一线工程师所撰写的同类教材中的唯一一本，无论引用资料、技术背景还是故障分析，均采用研发过程中的实际案例，具有很强的理论与实践指导意义，远非一般维修类书籍所能比拟的。通过入门篇、提高篇、高级篇和案例分析篇四部分，并结合各种国际国内规范，本书由浅入深地分析了整个手机硬件设计与调试的全过程，涉及移动通信系统分类与架构、PCB与DFX基础知识、手机电源系统、时钟系统、音频信号处理、FM接收机、RF与天线、ESD防护、色度学与图像处理、信号完整性，以及TTY、HAC等各种（新）功能。
　　整体上看，全书难度等级划分大致如下（以电子/电气/通信专业本科四年为参照）：入门篇大约是大学二年级到三年级水平（也适合普通电子爱好者），提高篇大约是三年级到四年级水平（同时适合维修工程师），高级篇要求四年级到研究生一年级基础课水平（适合基础知识较为扎实的研发工程师）。所以，不同知识层次的读者，对手机硬件设计感兴趣的爱好者或者从业人员，都可以从本书中获益，这也是笔者写作本书的最大动力所在。
　　由于提高篇与高级篇部分章节内容对一些读者来说有一定难度，为了引起这部分读者的阅读兴趣，本书在文字叙述、插图配表上尽量做到直白、丰富而不失严谨，并在各章正文中记述了笔者从业多年以来所经历的各种奇闻异事，但为避免不必要的麻烦，正文中会将人名、公司名等真实名称隐去，而以代号表示。在书末附录中，还收录了一篇“苦逼”IT男的那些事儿》，记录了笔者对自己这些年研发工作的一番自嘲。
　　另外，为了便于讲授，并与实际操作衔接，对不符合我国国家标准的图形和符号未做改动。在此，特别加以说明。
　　明张宗子（岱）的《夜航船》有一则故事：昔有一僧人，与一士子同宿夜航船。士子高谈阔论，僧畏慑，蜷足而寝。僧听其语有破绽，乃曰：“请问相公，澹台灭明是一个人、两个人？”士子曰：“是两个人。”僧曰：“这等，尧舜是一个人、两个人？”士子曰：“自然是一个人！”僧乃笑曰：“这等说来，且待小僧伸伸脚。”
　　笔者每每读书，见前言中必有“限于作者水平，书中不妥或错误之处在所难免，

从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版） 内容简介 《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》是一本全面深入探讨现代手机硬件研发与设计的专业书籍。本书旨在为读者呈现一个清晰、系统的视角，理解从最初的概念构思到最终产品落地的复杂过程，并重点关注如何将最新的技术理念转化为具有市场竞争力的创新产品。本书内容涵盖了手机硬件设计中至关重要的各个环节，从宏观的系统架构到微观的元器件选型，从理论基础到实践应用，力求为读者提供一套完整且实用的知识体系。 第一部分：手机硬件设计的基础与核心理念 本书首先构建了手机硬件设计的基础框架，深入浅出地阐述了手机作为一款高度集成化、智能化移动终端所蕴含的核心设计理念。 手机硬件系统的演进与挑战： 追溯手机硬件从功能机时代到智能机时代的演变历程，分析不同发展阶段的关键技术突破和市场驱动因素。重点剖析当前智能手机硬件设计面临的挑战，如性能提升与功耗控制的矛盾、尺寸与集成度的权衡、散热问题、成本控制以及新兴技术（如AI、5G、折叠屏）对硬件提出的新要求。 核心功能模块的解析： 详细介绍手机最关键的硬件功能模块，包括但不限于： 处理器（SoC）： 深入讲解CPU、GPU、NPU（神经网络处理单元）、ISP（图像信号处理器）等组成部分的架构、性能指标、功耗管理策略以及不同工艺制程对性能的影响。探讨异构计算、多核协同等先进设计理念。 内存与存储： 分析LPDDR、UFS等主流内存和存储技术的最新进展，理解其速率、带宽、功耗以及对手机整体性能的影响。探讨内存管理和存储扩展方案。 显示屏： 详细介绍AMOLED、LCD等显示技术原理，解析分辨率、刷新率、色彩准确度、亮度、对比度、功耗等关键参数。关注全面屏、高刷新率、HDR等显示技术的硬件实现。 通信模块： 深入讲解基带芯片、射频前端、Wi-Fi/蓝牙芯片等在2G、3G、4G、5G通信中的作用，分析信号传输、功耗、干扰抑制等关键技术。重点关注5G NR（新无线）的关键硬件要求。 影像系统： 剖析摄像头传感器、镜头模组、图像信号处理器（ISP）之间的协同工作。讲解像素尺寸、光圈、防抖技术、多摄像头融合、计算摄影等对成像质量的影响。 电池与电源管理： 探讨不同类型电池（如锂离子电池）的化学原理、容量、能量密度、充电速度。详细介绍电源管理IC (PMIC) 的作用，包括电压转换、电荷管理、低功耗设计等，以及快充技术的硬件实现。 传感器： 涵盖加速度计、陀螺仪、磁力计、光线传感器、接近传感器、指纹传感器、面部识别传感器（如ToF、结构光）等，分析其工作原理、精度、功耗以及在手机应用中的作用。 材料科学与结构设计： 讨论手机外壳、内部结构件所使用的材料（如玻璃、金属、陶瓷、塑料），分析其在强度、散热、信号穿透性、成本、触感等方面的优劣。介绍结构设计如何影响手机的散热、防水、防摔性能，以及如何实现轻薄化和集成化。 第二部分：手机硬件设计的流程与方法论 本书将引导读者了解手机硬件设计的完整流程，并介绍一套系统性的方法论，以应对复杂的项目管理和技术决策。 需求分析与技术选型： 从市场需求、用户痛点出发，将抽象的需求转化为具体的硬件规格。详细阐述技术预研、可行性分析、供应链考察、元器件选型过程中的考量因素，如性能、成本、功耗、稳定性、供货周期等。 系统架构设计： 讲解如何进行宏观的系统架构设计，包括主板布局、功能模块的划分与连接、信号路由、电源分配等。强调模块化设计、可扩展性以及对整体性能和功耗的影响。 原理图设计与PCB布局： 介绍原理图绘制的规范与工具，以及PCB（印刷电路板）设计流程。重点讲解高速信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC）的原理和设计技巧，如何通过合理的布局和布线来避免信号干扰和功耗损耗。 仿真与验证： 深入探讨使用仿真工具（如SPICE、ADS、Altium Designer等）对电路进行性能仿真、功耗仿真、信号完整性仿真、热仿真等的重要性。介绍Prototype（原型机）的制作、功能验证、性能测试、可靠性测试（如高低温测试、跌落测试、振动测试）的流程和方法。 供应商管理与供应链协同： 分析手机硬件研发过程中与元器件供应商、模组厂商、代工厂等之间的合作关系。强调有效的沟通、质量控制和风险管理。 成本控制与制造工艺： 探讨在设计阶段如何考虑制造成本，包括元器件成本、PCB制造成本、组装成本等。介绍不同制造工艺（如SMT贴片、AOI检测、X-RAY检测）在手机硬件生产中的应用。 第三部分：手机硬件设计的创新与前沿技术 本书不仅关注现有的技术和流程，更着眼于未来的创新方向，引导读者思考如何突破现有瓶颈，实现技术革新。 人工智能与硬件的融合： 探讨AI在手机硬件设计中的应用，如NPU的演进、AI驱动的功耗优化、AI辅助的设计流程等。分析AI如何赋能手机的感知、交互和智能处理能力。 下一代通信技术（6G）对硬件的影响： 展望6G通信技术可能带来的硬件革新，如更高的频段、更低的时延、更强的连接能力，以及对芯片、天线、传感器等提出的新挑战和机遇。 新型显示技术与交互方式： 探索MicroLED、量子点等新型显示技术的硬件实现，以及折叠屏、卷曲屏等形态创新对铰链、柔性电路板、电源管理等带来的设计挑战。分析触觉反馈、AR/VR集成等对传感器和处理单元的要求。 可持续设计与环保材料： 关注手机硬件设计的可持续性，包括降低功耗、延长产品寿命、易于维修和回收。探讨可再生材料、环保型电子元器件的应用前景。 安全与隐私的硬件保障： 深入分析如何在硬件层面构建安全防线，如安全芯片 (Secure Element)、硬件加密、物理防篡改设计等，以保护用户数据和隐私。 本书特色 《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》具备以下显著特色： 全面性与深度并存： 覆盖了手机硬件研发设计的各个方面，从宏观架构到微观细节，均有深入探讨。 理论与实践相结合： 既提供了坚实的理论基础，又融入了大量的实际案例和工程经验，便于读者理解和应用。 前瞻性与创新导向： 关注行业最新动态和未来发展趋势，引导读者思考如何进行技术创新。 条理清晰，语言精炼： 结构严谨，逻辑清晰，语言专业且易于理解，避免了冗余和空泛的论述。 面向多层次读者： 适合手机硬件工程师、嵌入式系统开发者、产品经理、技术爱好者，以及相关专业院校的师生。 通过阅读本书，读者将能够建立起对手机硬件研发与设计的整体认知，掌握关键技术原理，熟悉设计流程和方法，并激发创新思维，为在快速发展的移动通信领域取得成功奠定坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 我是一名对电子产品拆解和DIY有浓厚兴趣的爱好者，总是想知道手机内部到底是怎么构造的。《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》这本书，满足了我对手机内部世界的强烈好奇心。它以一种拆解和重构的方式，让我一步步了解手机的“骨骼”和“器官”。我尤其对书中关于主板布局和射频线路设计的描述印象深刻，虽然我没有能力亲自操作，但通过书中的图文并茂的解释，我仿佛置身于无尘车间，看着工程师们如何一丝不苟地将一个个微小的元件焊接在电路板上，如何规划出复杂的信号路径，以保证数据的快速传输和信号的稳定。书中关于电源管理单元（PMU）和功耗优化的章节，也让我明白了手机续航能力背后的复杂工程，以及各种电源管理芯片是如何协同工作，将每一分电能都用在刀刃上的。此外，书中对扬声器、麦克风等音频组件的讲解，也让我对手机的“听觉”系统有了更深入的认识，原来一个小小的手机，竟集成了如此精密的声学设计。这本书让我看到了手机硬件设计的“艺术性”，它不仅仅是技术的堆砌，更是巧妙的工程艺术。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 一直以来，我都在思考手机设计的“未来”在哪里，而《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》这本书，为我提供了一个宏观的视角来审视手机硬件的演进轨迹和潜在的创新方向。书中对未来材料科学在手机设计中的应用进行了前瞻性的探讨，比如柔性材料、新型复合材料的可能作用，以及它们将如何影响手机的形态和功能。我特别关注书中关于可持续设计和环保理念的部分，它探讨了如何在手机的整个生命周期中减少对环境的影响，包括材料的选择、生产过程的优化以及回收利用的策略。这对于我思考科技产业的社会责任感有着重要的启示。此外，书中对人工智能（AI）在硬件设计中的融合进行了深入的分析，例如AI芯片的演进，以及AI算法如何驱动硬件的智能化升级，从而实现更高效的计算和更个性化的用户体验。它让我意识到，未来的手机硬件不仅仅是承载软件的平台，更是智能的载体，将与我们的生活进行更深层次的互动。这本书让我看到的，不只是当前手机硬件的成就，更是其背后蕴含的无限可能和创新活力。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 作为一名在手机行业摸爬滚打多年的工程师，我一直渴望找到一本能够全面梳理手机硬件研发流程，并深入探讨从概念到最终产品的每一个环节的书籍。直到我翻开《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》，我才真正找到了我一直在寻找的宝藏。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次详尽的行业剖析，它以一种非常接地气的方式，将那些曾经让我感到抽象和难以捉摸的设计理念、技术难点一一呈现在我面前。书中对于不同通信协议的演进，以及它们如何影响手机整体设计，有着极为深刻的解读，让我对5G、Wi-Fi 6等最新技术有了更直观的认识。更让我惊喜的是，它没有停留在罗列技术参数的层面，而是进一步探讨了这些技术在实际应用中如何转化为用户体验的提升，例如在低延迟、高带宽方面的具体体现，以及这些是如何通过精巧的硬件设计实现的。作者在讲述过程中，巧妙地穿插了一些行业内的经典案例，这些案例不仅生动有趣，更能让我从中体会到不同设计决策背后的权衡与取舍，以及创新是如何在每一次挑战中孕育而生。从早期概念的构思，到物料清单（BOM）的优化，再到可靠性测试的严苛标准，每一个步骤都被细致地描绘出来，让我能以一个全局的视角来审视整个研发过程。这本书的价值在于，它能够让初学者迅速入门，也能让资深工程师从中获得新的启发。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 作为一名产品经理，我深知理解技术是推动产品创新的关键。在《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》中，我找到了连接技术与市场的桥梁。这本书非常出色地阐述了如何将前沿技术转化为具有市场竞争力的产品特性。例如，书中对显示屏技术的详细分析，从LCD到OLED，再到最新的Micro-LED，不仅介绍了它们的技术原理，更重要的是分析了这些技术在色彩表现、功耗、刷新率等方面对用户体验带来的直接影响，这对于我制定产品路线图至关重要。我特别欣赏书中关于散热设计的部分，它深入剖析了不同散热方案（如热管、VC均热板）的原理及其在高性能手机中的应用，以及如何通过优化结构设计来保证手机在高负载下的稳定运行，这直接关系到用户在使用过程中的流畅度和舒适度。另外，书中关于生物识别技术（如屏下指纹、面部识别）的硬件实现和安全机制的讲解，也为我提供了宝贵的洞察，让我能够更好地理解这些功能的技术边界和未来的发展方向。这本书帮助我摆脱了对技术的“盲人摸象”式理解，让我能够更清晰地看到技术进步如何驱动产品迭代，以及如何在激烈的市场竞争中找到创新的切入点。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 我是一名对消费电子产品充满好奇心的学生，尤其是智能手机，它背后复杂的工艺和技术总是让我着迷。阅读《从应用到创新：手机硬件研发与设计（第二版）》的过程，就像是在进行一场深度探索之旅。它不像我之前读过的某些技术书籍那样枯燥乏味，而是用一种引人入胜的方式，将手机硬件的“幕后故事”娓娓道来。我尤其喜欢其中关于射频前端设计的章节，作者用通俗易懂的比喻，解释了复杂的电磁兼容性（EMC）和射频干扰（RFI）问题是如何被解决的，让我终于明白了为什么手机信号有时会不稳定，以及工程师们是如何通过巧妙的布局和材料选择来克服这些挑战的。此外，书中对电池技术发展趋势的分析也让我受益匪浅，从早期的锂离子电池到如今的固态电池，每一种技术革新都伴随着对能量密度、安全性和成本的不断追求，而这一切是如何体现在手机的轻薄化和长续航上的，这本书给出了清晰的答案。我还在书中看到了关于处理器架构演进的精彩论述，ARM和RISC-V的对比，以及它们各自的优劣势，让我对未来芯片设计的发展有了更深刻的理解。这本书让我意识到，每一个小小的元器件，都凝聚着无数工程师的心血和智慧，也让我对手机的“智能”有了更深层次的认识，它并非仅仅是软件的功劳，更是强大硬件支撑的必然结果。

评分☆☆☆☆☆

正在看，许多都看不懂……

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物流快，书好

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挺好的挺好的挺好的挺好的挺好的

评分☆☆☆☆☆

很好的一本书，买来看看，不求能够全部看懂，只求需要用的时候能够找到答案就行

评分☆☆☆☆☆

同事推荐的书，内容不错

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东东已经收到，书山有路勤为径，学海无涯苦作舟！

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一本书而已没什么的，基本上都可以！

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很好很好

评分☆☆☆☆☆

挺好的。。。下次还来买的。买了看看。，，，