[发明专利]一种基于FPGA架构手机模块及其与手机的连接方法

说明书

本发明公开一种基于FPGA架构手机模块及其与手机的连接方法，手机模块包括FPGA模块，FPGA模块通过I/O接口连接有多种功能模块，FPGA模块通过SPI接口与手机的CPU连接通信，实现了手机外设功能模块的扩张，FGPA I/O口多，并且可以灵活配置，利用FPGA模块的I/O口模拟各种常规接口，可以连接各种外设模块，极大地拓展手机外加模块的功能，并且模块与手机之间的接口也非常简单，使得手机可以支持更多的功能。解决了现有手机模块与手机依靠CPU通信，由于CPU的外围接口有限，导致功能模块难以扩展的问题；功能模块更新换代，只需要对手机模块的软硬件进行升级，而手机只需要软件升级，极大缩短手机开关周期，降低手机新功能、新外围设备的调试难度、开发的时间，从而节省开发成本。

技术领域

本发明涉及通信设备，特别涉及一种基于FPGA架构手机模块及其与手机的连接方法。

背景技术

现在手机的电池容量越来越大、功能要求越来越多，主板上的布局空间变得更加紧张。尤其是受全面屏、刘海屏、双前摄的冲击，手机额头部分的天线禁空区越来越小，WIFI/BT/GPS天线、分级天线受周围器件的干扰越来越大。把更多的、不常用的模块移出手机本体，放到外加的手机模块上，是解决这个问题的很好方法。目前已有的手机配套模块，基本都是单个功能模块。每个模块都只有一两个功能，如摄像模块、充电模块等，模块的集成度很低。

现有的手机模块的与手机主机之间的通信依然是依靠CPU或者电源模块。由于CPU的外围接口有限，如I2C接口，即使目前最高端的CPU，留给外围设备自由使用的I2C也不超过5组。每一组I2C上挂的外围设备过多又会导致外设寻址冲突或者等待时间太长，I2C被拉死的风险加大。可用的SPI接口就更少，大部分CPU只会留一两组给外围设备用。所以基于现有的CPU架构无法支持更多的外围设备，这样就极大地限制了手机的功能拓展和应用。

另一方面，CPU的开发周期比较长，一般都需要2-3年的时间，配套的软件开发周期也比较长。而外围传感器、摄像头等功能芯片的更新换代周期都比较短，并且智能手机的功能拓展非常快。这样导致CPU和配套软件很难跟上外围设备、功能的高速发展。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种基于FPGA架构手机模块及其与手机的连接方法，能够集成更多的功能，提高手机模块功能的多样性，同时降低手机新功能、新外围设备的调试难度，减少开发时间，从而节省开发成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于FPGA架构手机模块，包括FPGA模块，FPGA模块通过I/O接口连接有多种功能模块，FPGA模块通过SPI接口与手机的CPU连接通信；利用FPGA模块的I/O口模拟各种常规接口，通过FPGA来控制多种手机外设功能模块，再通过SPI接口完成CPU与FPGA的通信，这样极大拓展了手机模块的功能。

进一步，手机模块和手机之间的SPI接口通过手机的Type-C接口来实现，SPI接口有SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_SCLK、SPI_CS四组信号，在手机中设置两个高速双路开关，一个开关用来控制USB_DP/USB_DM和SPI_MISO/SPI_MOSI信号的选择，另一个开关用来控制USB_SBU1/USB_SBU2和SPI_SCLK/SPI_CS信号的选择；通过Type-C接口的CC1和CC2引脚判断插入的数据线类型；通过软件在手机中设置触发开关动作，如果检测到模块数据线插入，开关一把SPI_MISO/SPI_MOSI信号与TYPE-C连接器的D+/D-引脚导通，同时开关二把SPI_SCLK/SPI_CS信号与TYPE-C连接器的SBU1/SBU2引脚导通，完成SPI通信的连接。

进一步，连接有CAM卡和投影仪，所述FPGA模块采用带高速接口和内部集成有ISP的FPGA，通过FPGA来完成图形数据的处理，FPGA通过高速接口将图形数据传回到手机CPU中。