實用的PDA設計方案

.專業(yè)整理..專業(yè)整理..學習幫手.學習幫手.嵌入式系統(tǒng)智能手機（PDA）設計方案一、刖百隨著手持通信設備市場的快速發(fā)展，手機的功能逐漸增多。現(xiàn)在手機已經(jīng)不只是用于語音通信的手持設備，而成為集成了短信、彩信、上網(wǎng)以及移動辦公等附加功能的嵌入式通信平臺。集成了這些功能的手機被稱為智能手機。近年，嵌入式處理器的運行速度和功能都有了很大的提高，使得許多以前只能在PC上實現(xiàn)的應用，現(xiàn)在都可以在手持設備上實現(xiàn)。目前，市面上的智能手機主要采用 Microsoft公司的PocketPC、PalmOS等商用操作系統(tǒng)，但這些操作系統(tǒng)開放的程序不夠高，限制了許多第三方應用軟件的移植。為使智能手機能夠為第三方應用軟件提供一個更為開放的嵌入式平臺，本人對智能手機系統(tǒng)做了比較深入的研究，提出一種以 Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)、 Motorola的MX1作為微處理器、以Wavecom勺Q2403A作為射頻模塊的智能手機系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。二、智能手機（PDA）簡介PDA是PersonalDigitalAssistant 的縮寫，字面意思是“個人數(shù)字助理”。這種手持設備集中了計算，，傳真，和網(wǎng)絡等多種功能。它不僅可用來管理個人信息（如通訊錄，計劃等），更重要的是可以上網(wǎng)瀏覽，收發(fā) Email,可以發(fā)傳真，甚至還可以當作手機來用。尤為重要的是，這些功能都可以通過無線方式實現(xiàn)。當然，并不是任何 PDA都具備以上所有功能；即使具備，也可能由于缺乏相應的服務而不能實現(xiàn)。但可以預見， PD儂展的趨勢和潮流就是計算、通信、網(wǎng)絡、存儲、娛樂、電子商務等多功能的融合。PDA一般都不配備鍵盤，而用手寫輸入或語音輸入。 PDA所使用操作系統(tǒng)主要有PalmOS,WindowsCE和EPOC三、個人PDAW求分析作為3C融合到一個終端典的智能手機，除了實現(xiàn)通訊功能外，還可以實現(xiàn)很多計算機和消費電子產(chǎn)品的功能，而且體積小，具有便攜性和多功能性的雙重優(yōu)勢，通過安裝應用軟件后，能隨時隨地的滿足不同消費者的差異化需求，因而具有其他產(chǎn)品不可替代的獨特優(yōu)勢。IC技術的進步為智能手機的研發(fā)實現(xiàn)提供了可能，為了縮短產(chǎn)品設計周期而存在先進 SOC?計理念，65nm乃至更窄線寬制程技術，BGACSPMC林口SI先進封裝技術和理念都為智能手機的技術進步、功能實現(xiàn)和性能提升提供了強有利的支撐。3G即將啟動，帶寬的顯著提升，為智能手機的許多新功能流暢實現(xiàn)、性能提升提供了強有力的保證。如擁有 DMB（數(shù)字多媒體廣播）功能的智能手機在 2G和2.5G上很難實施，即使實施，效果也會差很多，畫面清晰度、播放流暢性都令人質(zhì)疑，而這一切在 3G網(wǎng)上都不是問題。

智能手機正面臨著前所未有的發(fā)展機會和便利，隨著消費者認知程度的提高和使用習慣的養(yǎng)成，智能手機在整個手機市場銷售份額將顯著提升，未來5年，將會從目前的6%￡右提升到20%A上，伴隨而來的將是智能手機產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的巨大商業(yè)機會。四、智能手機（PDA）系統(tǒng)的硬件設計主要參數(shù)：CPU:ARM920T200MHz（MotorolaMC9328MXL）;顯示：AU3.5"ReflectiveTFTLCDwithLEDfrontlight65,536 色；ROM:32MBFlash;RAM:64MBSDRAM音效：置單聲道麥克風、置單聲道揚聲器、立體聲耳機插口；觸屏：電阻式觸摸屏；SD/MMC:1個SD卡插卞f,MMCVer3,1.0標準SDMCUSB:USB2.0主，從口；紅外：IrDA,115Kpbs;串口：RS-232口；LED:紅（在充電指示）、綠（軟件運行或電才4故障指示）電源管理：Fullfeatured-SupportsRun,IdleandSleepmodes復位：設置復位開關；電池：3.7V鋰離子電池物理尺寸：主板尺寸為65x53x5.5mm電源適配器：5V直流；外部連接器：Possibleintegration、CF卡、Sensor、Bluetooth、SIMCard、其他智能手機系統(tǒng)的硬件設計如圖 1所示。該設計采用Motora公司的MX1（MC9328高性能的32位微處理器、Wavecom公司的Q2403A無線收發(fā)模塊等實現(xiàn)智能手機的 GSMS話、GPRSt網(wǎng)及其它PDA應用等功能。1微處理器

MC928Mx1（以下簡稱MX］是摩托羅拉公司基于AR限心的第一款MC向主要面向高端嵌入式應用。部采用ARM920假，并集成了SDRAM/Flashr觸摸式LCDUSB藍牙（bluetooth）、多媒體閃存卡（MMC、CMO謖像頭等控制器。關于MX1的詳細資料，感興趣的讀者可以參考.motorola../semiconductors/。作為應用開發(fā)的最小系統(tǒng)必須包括RAM（程序運行空間）、Flash（存放目標代碼）和串行接口（用于調(diào)t和下載程序）。 MX1提供了6個片選端（CS0~CS5,置了SDRAMS制器，數(shù)據(jù)寬度32位。在本系統(tǒng)中采用了2片8W16位的SDRA防口2片4W16位的同步Flash存儲器，分別接入數(shù)據(jù)線的低16位和高16位。2存儲器系統(tǒng)存儲器的物理實質(zhì)是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入輸出和數(shù)據(jù)存儲功能的集成電路， 用于充當設備緩存或保存固定的程序及數(shù)據(jù)。存儲器按存儲信息的功能可分為只讀存儲器 ROM（ReadOnlyMemory）和隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）。嵌入式系統(tǒng)中的固態(tài)存儲一般不用E2PROM而用Flash存儲器。下圖為存儲器系統(tǒng)的組成：下圖為Flash存儲器部分的原理圖:匚54:LF41￡*:4rl*T著力1—1—11—111匚54:LF41￡*:4rl*T著力1—1—11—111%昌a4斗鼻=1匐島?「<4禺■■■><■■<*MEne weeVMD23VSD存儲卡電路:3.電源、時鐘和復位電路.電源電源部分為整個系統(tǒng)提供電力。電源部分的關鍵問題是低功耗的設計問題，低功耗的措施一般有：降低電壓、降低時鐘頻率、選擇低功耗器件等等。本系統(tǒng)電源的提供有電池供電和市電供電兩種。電池供電功耗低、供電穩(wěn)定、扛干擾能力好，但峰值性能不好。市電供電要有相應的AC-DC的適配器，并在系統(tǒng)上配置相應的線性穩(wěn)壓器進行 DC-DC轉換。下圖為系統(tǒng)電源電路部分原理圖：.時鐘OM[3:2]均接地的方式，即采用外時鐘信號的產(chǎn)生常用的有RCOM[3:2]均接地的方式，即采用外部振蕩器提供系統(tǒng)時鐘。外部振蕩器由 12MH溫振和2個15pF的微調(diào)電容組成。2.時鐘時鐘信號的產(chǎn)生常用的有 RC時鐘、晶體振蕩時鐘、鎖相環(huán)倍頻時鐘等。該系統(tǒng)中選擇 OM[3:2]均接地的方式，即采用外部振蕩器提供系統(tǒng)時鐘。外部振蕩器由 12MHz晶振和2個15pF的微調(diào)電容組成。下圖為時鐘電路部分原理圖:.復位復位電路的設計常用的有RC復位、專用電路復位、軟件復位等下圖為復位電路部分原理圖：

系統(tǒng)初始化時對時鐘的操作：系統(tǒng)的初始化程序代碼，應對系統(tǒng)硬件進行初始化檢測電源部分，應根據(jù)實際系統(tǒng)的需求設置掉電模式和關閉喚醒的代碼時鐘部分要根據(jù)需求設置鎖相環(huán)，參考代碼如下:ldrr0,=LOCKTIMEldrr1,=0xffffffstrr1,[r0]ldrr0,=MPLLCONldr門,=((M_MDIV<<12)+(M_PDIV<<4)+M_SDIV);Fin=12MHz,Fout=50MHzstrr1,[r0].LCD模塊LCD(LiquidCrystalDisplay) 顯示器即常說的液晶顯示器，具有耗電省、體積小等特點，被廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)中,常見的LCD有TN(TwistNematic)、STNTFT(TinFilmTransistor)等。LCD的主要參數(shù)有分辨率、背光、接口、色彩、刷新率等LCD控制器功能模塊圖：

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LUX*VJNE/H肝NCFCPV>農(nóng)改柜;7SYM飛TV*VM廠由Ehl,TPXDCOMAVIDPRCS>VD佳利接到LCD的線都經(jīng)過了74LVC16245進行驅(qū)動::.!(-:一TJ--:一工r.s45看上才IZLfeLtlsLLLI-*rMFef#事重羌加,：擊黑;KI二■1E)15■手As.rs.S5XDCOMAVIDPRCS>VD佳利接到LCD的線都經(jīng)過了74LVC16245進行驅(qū)動::.!(-:一TJ--:一工r.s45看上才IZLfeLtlsLLLI-*rMFef#事重羌加,：擊黑;KI二■1E)15■手As.rs.S5￡5S9PMB3-rs■■■■-***!3I$-『_JJ.Av?flH叫小lAiAlJIIA埼IAIAIArDIIrLCD控制器硬件連接:NITVO*BITVDIEBUFVDlfacrtntru富:！vp:■l46￡LCL;HLfr55加受、氣舁溝VH好J4Mj4?4-lH修5CHLY^~DL-JHLIVUZ1-BIT\P；HCTPUlTtENiE\TI.以太網(wǎng)接口芯片以太網(wǎng)是由Xeros公司開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術， 最初使用同軸電纜作為網(wǎng)絡媒體， 采用載波多路訪問和碰撞檢測 (CSMA/CD機制，數(shù)據(jù)傳輸速率達到 10Mbps雖然以太網(wǎng)是由Xeros公司早在20世紀70年代最先研制成功的，但是如今以太網(wǎng)一詞更多的被用來指各種采用CSMA/C豉術的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)被設計用來滿足非持續(xù)性網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?丘EE802.3規(guī)則是基于最初的以太網(wǎng)技術于1980年制定。以太網(wǎng)版本2.0由DigitalEquipmentCorporation、Intel、和Xeros三家公司聯(lián)合開發(fā)，與 丘EE802.3規(guī)相互兼容。在Internet網(wǎng)絡中，以太網(wǎng)可以算是應用最廣泛的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議了。現(xiàn)在的操作系統(tǒng)均能夠同時支持這種類型的協(xié)議格式。從硬件的角度看，以太網(wǎng)接口電路主要由 MAC控制器和物理層接口(PhysicalLayer,PHY兩大部分構成，目前常見的以太網(wǎng)接口芯片，如 RTL8019RTL8029、RTL8139、CS890aDM900港，其部結構也主要包含這兩部分。本系統(tǒng)采用 CS8900芯片?；贑S8900A的以太網(wǎng)接口設計:U太網(wǎng)七片-dRifliAj-阿卡隔工WSKU太網(wǎng)七片-dRifliAj-阿卡隔工WSKRJ45-圖MC爐邛MXI*翼器/(?懶冷14洋樓的志仁RJ45接口信號定義，以及網(wǎng)線連接頭信號安排以太網(wǎng)10/100Base-T接口：1TX+TranceiveData+（發(fā)信號+）3RX+ReceiveData+（收信號+）5n/cNotconnected（ 空腳）7n/cNotconnected（ 空腳）2TX-TranceiveData-（發(fā)信號-）4n/cNotconnected（空腳）6RX-ReceiveData-（收信號-）8n/cNotconnected（空腳）嵌入式系統(tǒng)中的網(wǎng)絡協(xié)議：一般用戶的網(wǎng)絡應用程序開發(fā)在應用層完成， 底層利用操作系統(tǒng)提供的現(xiàn)成的網(wǎng)絡協(xié)議棧。圖7JTCP-IP結構分層示意圖.CS8900A的連接一CPU部分:6.USB總線接口niversalSerialBus通用串行總線）是由CompaqHRIntel、Lucent（朗訊）、Microsoft、NEC和Philips七家公司聯(lián)合推出的新一代標準接口總線。該總線是一種連接外圍設備的機外總線，最多可連接127個設備，為微機系統(tǒng)擴充和配置外部設備提供了方便。USB規(guī)有多種版本，最早的版本是 1994年11月推出的USB0.7版。1996年1月推出了標準版本USBl.0,目標是為中低速的外圍設備提供雙向、低成本的總線，數(shù)據(jù)傳輸率最高為 12Mb/s隨著微機系統(tǒng)及其外設性能和功能的增強，需處理的數(shù)據(jù)量越來越大,2000年4月又推出了新的USB規(guī)USB2.0。在新版本中，增加了一種480Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，以滿足日益復雜的高級外設與 PC機之間的高性能連接需求。USB2.0是USBW自然升級,它在保留原有USBB的基礎上又提供了更高的帶寬，并且與現(xiàn)有的外設保持完全兼容。這里采用的是USB2.0接口。.音頻輸出和麥克風電路下圖為音頻電路部分原理圖:下圖為麥克風電路部分原理圖:.無線收發(fā)模塊本系統(tǒng)采用WAVECOM司的專用無線收發(fā)模塊。它是雙頻 GSMI塊（EGSM900/1800MHZ，其設計及開發(fā)符合ETSIGSMPhase2+標準。具有話音、GSMfe路數(shù)據(jù)/傳真、GPR吩組數(shù)據(jù)、短消息等功能。該模塊支持 AT指令集，通過RS232與MX1通信。五、智能手機（PDA）系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)分析和軟件設計是智能手機系統(tǒng)實現(xiàn)的難點之一，設計的優(yōu)劣關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、擴展性等。因為要兼顧到 GSM語音控制與其它智能手機應用之間的互相切換及關聯(lián)關系， 智能手機軟件系統(tǒng)的設計就變得相對復雜。 系統(tǒng)設計將軟件分為三層結構，如圖2所示。最下面一層為操作系統(tǒng)層，主要實現(xiàn)對 Linux操作系統(tǒng)的移植，其中包括 Bootloader引導程序、LCD等設備的驅(qū)動程序。中間層為服務程序?qū)?，該層主要包?GUI服務器以及GSM/GPRS!制服務器。智能手機系統(tǒng)設計的關鍵在于各項功能應用的實現(xiàn)。對智能的設通勘L珞與出品國毒屏SMS/MM5I汨用，戶界面肌更乜序）酒蒞里務杈序, 的設通勘L珞與出品國毒屏SMS/MM5I汨用，戶界面肌更乜序）酒蒞里務杈序, J軍君等[t2智能于H系究河聯(lián)件耳流老境.嵌入式Linux操作系統(tǒng)Linux最初是由LinuxTorvalds 編寫及發(fā)布的源代碼公開、可免費使用的操作系統(tǒng)。后來，又通過Internet上成百上千的程序員的加入，使Linux成為一個幾乎支持所有主流 32位CPU勺操作系統(tǒng)。其特點主要有：核高效穩(wěn)定、公開源代碼、可移植性、可裁減、支持多任務等。本設計中采用的Linux核是ARM-Linux基礎上，編寫符合硬件設計的引導程序及電源管理控制程序；并針對本系統(tǒng)的硬件設計，編寫了LCD觸摸屏等硬件設計驅(qū)動程序。

智能手機基于Linux操作系統(tǒng)工作時，首先初始化 CPU然后加載各個設備驅(qū)動程序，初始化存儲器及外圍設備；最后啟動各服務程序，進入待機狀態(tài)。.服務程序的設計智能手機系統(tǒng)中的服務程序主要有 GUIServer和GSM/GPRSServer,它們是上層應用賴以實現(xiàn)的基礎。GUIServer為使系統(tǒng)能夠很好地支持瀏覽器及 MM藩界面復雜的應用，具有良好的可擴展性，本系統(tǒng)中的 GUIServer設計采用了客戶機/服務器模式，并以動態(tài)庫的形式對圖形設備接口進行封裝，具體如圖3所示。服務進程與應用進程之間采用 Linux提供的消息隊列進行通信。服務進程保存系統(tǒng) GUI環(huán)境的描述信息，為應用進程提供注冊及一些計算任務，如計算當前剪切域容等。此外，還負責顯示桌面。應用程序的啟動后，首先與服務進程建立連接并進行交互，將自身的一些描述信息發(fā)送到服務進程。服務進程和應用進程通過調(diào)用動態(tài)庫實現(xiàn)基本窗口顯示功能。其中窗口樹與剪切域都定義在動態(tài)庫中，對于服務進程或應用程序而言，它們是透明的，不需要進行管理。因服務進程與客戶進程分別運行在不同的進程空間中，所以雖然在動態(tài)庫中定義了相同的數(shù)據(jù)，但它們之間不會產(chǎn)生任何沖突。圖4GSM/CPRSSarver程序設計框圖設計對動態(tài)庫中封裝的函數(shù)進行了分層。其中直接針對 Framebuffer進行輸出的函數(shù)位于系統(tǒng)最低層，其上是設備上下文。因每次對一個窗口輸出的時都要首先建立設計上下文，所以設備上下文總可以引用窗體結構，自然也可以引用到窗口剪切域，在剪切域圍才可以進行輸出。圖形設備接口建立在設備上下文之上，主要包括點、線、面、文本等。如上文所述，輸出之前，首先建立設備上下文，即其輸出的目標是設備上下文，而不是窗口。

圖形設備接口的上層是應用開發(fā)接口即 API層，桌面進程與客戶進程都通過調(diào)用 API函數(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)功能。另外，系統(tǒng)建立了輸入的抽象層，屏蔽了不同輸入設備。GSM/GPRSServer多工通信服務器軟件GSM/GPRSServer多工通信服務器軟件是、短信及數(shù)據(jù)業(yè)務的守護進程，負責響應應用程序轉發(fā)的用戶操作事件及從串口的獲得的無線通信模塊事件，是整個智能手機系統(tǒng)的核心。在這部分的工作中要實現(xiàn)多鏈路的數(shù)據(jù)通信、事件優(yōu)先級判別，并在執(zhí)行數(shù)據(jù)通信時，保證、短信的接入。具體程序設備結構如圖所示。.機系統(tǒng)中的應用程序設計有了中間層的服務程序，上層應用程序可以根據(jù) GUIServer及GSM/GPRSServer提供的接口進行移植和開發(fā)。本設計中實現(xiàn)了控制程序、短信收發(fā)的管理及數(shù)據(jù)精力的應用等。下面以控制程序為例，介紹智能手機應用程序的設計與實現(xiàn)。本人將控制程序設計分為三個運行態(tài)： PowerOnState（上電態(tài)）、IdleState（空閑態(tài)）、ExecutionState（執(zhí)行態(tài)）。圖5表示了三個狀態(tài)之間的關系和進入各個狀態(tài)的條件?？刂瞥绦蛟谥悄苁謾C系