論文-3G手機的數(shù)字基帶部分硬件設(shè)計及驅(qū)動開發(fā)

第1章緒論1.1介紹1.1.1背景3G最早在1985年國際電訊聯(lián)盟提出，當(dāng)時考慮到該系統(tǒng)可能在2000年左右進入市場，工作頻段在2000MHz，且最高業(yè)務(wù)速率為2000Kbps，故在1996年正式更名為IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）。3G是一種能提供多種類型、高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)的全球漫游移動通信網(wǎng)絡(luò)，能實現(xiàn)靜止2Mbps傳輸速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信網(wǎng)；但由于各國、各廠商的利益差異，產(chǎn)生目前三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，隨著3GPP和3GPP2的標(biāo)準(zhǔn)化工作逐漸深入和趨向穩(wěn)定，ITU又將目光投向能提供更高無線傳輸速率和統(tǒng)一靈活的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)平臺的下下代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，稱為Beyond3G。2007年3月，備受矚目的中移動TD-SCDMA設(shè)備采購招標(biāo)正式啟動。中國移動、中國電信和中國網(wǎng)通在北京、上海、天津、沈陽、秦皇島、廈門、廣州、深圳、保定和青島等（含奧運六個城市在內(nèi)）十個城市大規(guī)模建網(wǎng)已經(jīng)拉開序幕，3G時代已經(jīng)到來了！TD-SCDMA終端市場已經(jīng)越來越清晰，當(dāng)今年10月份TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建成后，對TD-SCDMA終端的采購也隨即展開。淘這第一桶金，需要終端業(yè)務(wù)集成多，性能比較穩(wěn)定，通過了SMS、MMS、WAP、JAVA、流媒體、VT等多項業(yè)務(wù)功能測試。雖然語音通信仍然是無線手機最主要的功能，但消費者的需求和3G網(wǎng)絡(luò)的日益成熟，把語音通信和數(shù)據(jù)傳輸兩者結(jié)合起來，用一臺3G手機為消費者提供無以倫比的網(wǎng)上娛樂活動，進行無中斷的通訊和安全的交易活動的。這樣的手機將會占很大的市場份額。在這樣的背景下，我實習(xí)所在公司也正在著手3G手機的設(shè)計制造，并針對目前開發(fā)3G手機需要解決的問題，根據(jù)大唐移動的技術(shù)平臺提出了一種解決方案，構(gòu)建了基于ANERA平臺的TD-SCDMA制式3G手機的軟硬件平臺。本人的工作主要是負(fù)責(zé)3G手機數(shù)字基帶部分外設(shè)的電路設(shè)計以及底層驅(qū)動的開發(fā)，其他硬件設(shè)計如RF部分、模擬基帶部分、應(yīng)用軟件有另外的同事們共同完成。因此本文結(jié)合自己的工作，主要介紹了3G手機的數(shù)字基帶部分外設(shè)電路的設(shè)計和驅(qū)動軟件的設(shè)計，也簡要地介紹了整個手機的軟硬件的總體技術(shù)。1.1.2本文的工作和貢獻(xiàn)本文以設(shè)計一個除了能完成高質(zhì)量的日常通信外，還能處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)進行多媒體通信的3G手機為目的，采用系統(tǒng)工程和軟件工程的原理，將移動通信、嵌入式系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、GUI、TD－SCDMA等技術(shù)手段相結(jié)合，進行技能新研究，以形成一個綜合的技術(shù)體現(xiàn)，構(gòu)建一個3G手機的硬件平臺和驅(qū)動軟件。因此本文主要有以下工作和貢獻(xiàn)。3G手機的系統(tǒng)設(shè)計：包括系統(tǒng)目標(biāo)、軟件＼硬件模塊的規(guī)劃、和功能設(shè)計等3G手機數(shù)字信號基帶處理子系統(tǒng)設(shè)計：存儲系統(tǒng)、人機接口部分、外設(shè)擴展等。驅(qū)動軟件平臺的設(shè)計與模塊化編程。基于3G手機的硬件驅(qū)動實例：針對硬件平臺實現(xiàn)了LCD提出了手機的軟硬件測試方案，進行了系統(tǒng)的軟硬件測試?？偨Y(jié)了實現(xiàn)情況，以及存在的一些缺陷及今后的改進方向。1.2TD-SCDMA的概述TD－SCDMA的中文含義為時分同步碼分多址接入，該項通信技術(shù)也屬于一種無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它是由中國第一次提出并在此無線傳輸技術(shù)（RTT）的基礎(chǔ)上與國際合作，完成了TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，成為CDMATDD標(biāo)準(zhǔn)的一員的，這是中國移動通信界的一次創(chuàng)舉，也是中國對第三代移動通信發(fā)展的貢獻(xiàn)。在與歐洲、美國各自提出的３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)的競爭中，中國提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一，這標(biāo)志著中國在移動通信領(lǐng)域已經(jīng)進入世界領(lǐng)先之列。該方案的主要技術(shù)集中在大唐公司手中，它的設(shè)計參照了TDD(時分雙工)在不成對的頻帶上的時域模式。TD―SCDMA的無線傳輸方案靈活地綜合了FDMA，TDMA和CDMA等基本傳輸方法。通過與聯(lián)合檢測相結(jié)合，它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過引進智能天線，容量還可以進一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復(fù)用所產(chǎn)生的干擾，并通過更高的頻率復(fù)用率來提供更高的話務(wù)量?；诟叨鹊臉I(yè)務(wù)靈活性，TD―SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）連接到交換網(wǎng)絡(luò)，如同三代移動通信中對電路和包交換業(yè)務(wù)所定義的那樣。在最終的版本里，計劃讓TD―SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)與INTERNET直接相連。TD－SCDMA所呈現(xiàn)的先進的移動無線系統(tǒng)是針對所有無線環(huán)境下對稱和非對稱的3G業(yè)務(wù)所設(shè)計的，它運行在不成對的射頻頻譜上。TD－SCDMA傳輸方向的時域自適應(yīng)資源分配可取得獨立于對稱業(yè)務(wù)負(fù)載關(guān)系的頻譜分配的最佳利用率。因此，TD－SCDMA通過最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從8kbps到2Mbps的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務(wù)。1.43G手機的特點及發(fā)展3G手機就是第三代（TheThirdGeneration）手機的簡稱，它與前兩代手機的區(qū)別在于語音通信和多媒體通信緊密結(jié)合，集成圖像、音樂、網(wǎng)頁瀏覽、電話會議以及其它一些信息服務(wù)等增值服務(wù)。3G手機完全是通信業(yè)和計算機工業(yè)相融合的產(chǎn)物，和此前的手機相比差別實在是太大了，因此越來越多的人開始稱呼這類新的移動通信產(chǎn)品為"個人通信終端"。即使是對通信業(yè)最外行的人也可從外形上輕易地判斷出一臺手機是否是"第三代"：大多數(shù)的3G手機都有一個超大的彩色顯示屏——往往還是觸摸式的。3G手機的名稱繁多，國際電聯(lián)稱之為"IMT－2000"，歐洲的電信業(yè)巨頭們則稱其為"UMTS"，3G手機可能應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有WCDMA、CDMA－2000、TD－SCDMA等等。極高的數(shù)據(jù)傳輸速度是3G手機具備強大功能的基礎(chǔ)，目前的GSM移動通信網(wǎng)的傳輸速度為每秒9.6K字節(jié)，而第三代手機最終可能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速度將高達(dá)每秒2兆字節(jié)。3G手機除了能完成高質(zhì)量的日常通信外，還能進行多媒體通信。用戶可以在3G手機的觸摸顯示屏上直接寫字、繪圖，并將其傳送給另一臺手機，而所需時間可能不到一秒。當(dāng)然，也可以將這些信息傳送給一臺電腦，或從電腦中下載某些信息；用戶可以用3G手機直接上網(wǎng)，收發(fā)電子郵件、瀏覽網(wǎng)頁、聯(lián)機游戲或收看在線視頻；有不少型號的3G手機還自帶功能強大的攝像頭，使用戶可以利用手機進行視頻電話會議。第2章3G手機平臺總體概述2.13G手機系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)原則雖然語音通信仍然是無線手機最主要的功能，但消費者的需求和3G網(wǎng)絡(luò)的日益成熟，為設(shè)計師們開辟了一條新蹊徑：把無線電子產(chǎn)品和消費電子產(chǎn)品結(jié)合起來。具有多媒體功能的高性能產(chǎn)品將利用3G網(wǎng)絡(luò)，把語音通信和數(shù)據(jù)傳輸兩者結(jié)合起來，用一臺無線設(shè)備為消費者提供無以倫比的網(wǎng)上娛樂活動，進行無中斷的通訊和安全的交易活動。但是，就目前而言，要把功能豐富、無線電子產(chǎn)品和消費電子產(chǎn)品兩者結(jié)合起來的手機推向市場，手機開發(fā)須規(guī)劃良好的系統(tǒng)架構(gòu)來降低設(shè)計上的復(fù)雜度。為達(dá)成這項要求，已出現(xiàn)不少的晶片架構(gòu)及系統(tǒng)作法，但仍有一些設(shè)計上的共識，包括專業(yè)分工、開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、階層化和提高可再利用性及定制彈性等等原則。以下介紹幾項開發(fā)原則：1.專業(yè)分工在專業(yè)分工上，最明顯的作法即是采取通信與應(yīng)用分離的平行架構(gòu)，由基頻處理器專心處理通信數(shù)據(jù)，其他的多媒體等應(yīng)用功能則交給應(yīng)用處理器來處理。這是一種獨立于數(shù)據(jù)機的處理架構(gòu)，一方面讓應(yīng)用處理器能充分發(fā)揮實時操作系統(tǒng)的應(yīng)用能力，另一方面也能確保各種服務(wù)與應(yīng)用不會受到無線技術(shù)的影響，進而賦與產(chǎn)品更高的可攜性。在此架構(gòu)下，基頻元件能隨GSM/GPRS/WCDMA/HSDPA等規(guī)格的演進而發(fā)展，應(yīng)用元件也能因應(yīng)視頻、音頻、繪圖等需求的改變而擴充其功能，例如支持高達(dá)每秒30訊框的VGA解碼和H.264/VC-1視頻編碼、VGA彩色顯示、Q-VGA輔助顯示以及多達(dá)5M畫素的數(shù)字照相機功能、2D/3D圖形、3D聲音和立體聲喇叭等。2.再利用性就再利用性來說，將通過驗證合格、可用于生產(chǎn)的通信處理即時軟件獨立出來，就不會受到應(yīng)用功能的限制，而能重覆且直接的再次被使用。這樣做的好處很明顯，軟件開發(fā)一向是影響手機上市時間一大主因，往往為了小部分軟件的更動，就得對整個系統(tǒng)進行重新驗證和測試的工作，相當(dāng)耗時。在獨立出成熟的程式碼后，可以將設(shè)計、驗證及測試上的復(fù)雜度降低，大幅縮短開發(fā)的時間。3.階層化溝通介面但如何做好通信與應(yīng)用兩者之間的溝通，仍是設(shè)計上的一大挑戰(zhàn)。前面提到開放性架構(gòu)中基于硬件抽象的介面作法，此架構(gòu)同時提供上層和下層的觀點，上層的觀點提供應(yīng)用軟件開發(fā)者一套針對特定作業(yè)系統(tǒng)的統(tǒng)一軟件介面，并對底層的處理器設(shè)計加以抽象化；底層觀點是針對LCD控制器、影像感測器或照相機等一般性應(yīng)用的一組標(biāo)準(zhǔn)硬件介面。此架構(gòu)因採用標(biāo)準(zhǔn)化的介面，因此與系統(tǒng)中個別單元的技術(shù)或架構(gòu)作法無關(guān)，只需透過一組一致性的API來進行上層作業(yè)系統(tǒng)與下層硬件的溝通。如此一來，應(yīng)用軟件從底層的平臺架構(gòu)給分離出來，開發(fā)者只需從上層架構(gòu)的觀點對應(yīng)用程式做抽象層級的開發(fā)，而不用對底層的實體平臺做直接的呼叫，這讓產(chǎn)品能更快速的開發(fā)，在平臺更新時也不需犧牲效能或4.硬件平臺架構(gòu)在智能型手機的硬件架構(gòu)中，應(yīng)用處理器已是其靈魂的中心。目前市場上接受度最高的應(yīng)用處理器核心，無疑當(dāng)屬ARM核心，它可以說是產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的手持設(shè)備處理器核心。除了採用ARM主處理器外，還搭配采用智能加速器來分擔(dān)應(yīng)付所有在音頻和視頻上的前、后處理任務(wù)，讓這顆主處理器能長期處于省電模式下，并更專注于適合它來發(fā)揮的控制工作。隨著手機應(yīng)用需求的增加，未來可能有更多的專屬加速器將出現(xiàn)在硬件平臺中，以滿足3D繪圖、資料加密和生物辨識等服務(wù)或應(yīng)用功能。此外，由于移動設(shè)備內(nèi)部的資料傳輸日趨復(fù)雜而頻繁，移動平臺中的各個硬件單元也得採用理想的互連技術(shù)來溝通。5.操作系統(tǒng)手機軟件系統(tǒng)涵蓋了操作系統(tǒng)、通信協(xié)定、多媒體處理、API、Driver、UI等開發(fā)，這些在手機開發(fā)上的重要性不斷提升，對于手機來說，更是如此。就核心的操作系統(tǒng)來說，在語音手機或功能手機中，仍可到專用的實時操作系統(tǒng)（RTOS）。2.2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)APP/APP/MMI（應(yīng)用程序、人機接口開發(fā)）PlatformAPIMMIFrameworkMobilesEnableMecoDeviceMangerLocalAPPEnablersDataServicesEnableGUIAOSBSPDriverHardwareDesign圖2－13G手機總體結(jié)構(gòu)3G手機系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)見圖2－1，3G手機硬件平臺核心系統(tǒng)是維持3G手機平臺平臺工作的最小系統(tǒng)，包括DBB、ABB和RF、存儲器系統(tǒng)以及少量的外圍維系部件〔如復(fù)位、時鐘電路等)組成。在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)軟件通過AOS、GUI、MMIFramework、PlatformAPI構(gòu)成了一個基本的、穩(wěn)定的應(yīng)用編程框架，向下可以根據(jù)硬件參考設(shè)計定制BSP和Driver。2.3硬件平臺功能模塊的規(guī)劃目前電子產(chǎn)業(yè)的設(shè)計動力，無疑將很大的一部分集中在移動終端，在應(yīng)用上則帶動了VoIP、email、簡訊、JavaGame甚至是MobileTV等網(wǎng)路、廣播服務(wù)的出現(xiàn)。這對于移動終端的設(shè)計都是新的挑戰(zhàn)，本小節(jié)簡要說明多媒體3G手機的硬件規(guī)劃。ABB子系統(tǒng)ABB子系統(tǒng)AUDIO電源管理基帶收發(fā)中斷信號串行接口DBB子系統(tǒng)數(shù)字基帶處理器AD6901存儲系統(tǒng)128Mbit×2norflash+64MbitSRAMARM7DSP運行協(xié)議ARM/DSPJTAG等測試口KEYPADUSBIrDAVIBRATORCAMERAMIDILUART2UART1SIM外設(shè)接口FM串行通信接口人機接口提供CSPORT與DBB接口通信。觸發(fā)DBB中斷RF子系統(tǒng)TD-SCDMA模擬基帶上下行信號控制和時鐘信號，自動頻率校準(zhǔn)和溫度采樣信號提供系統(tǒng)數(shù)字和模擬電壓復(fù)位電路SD圖2－23G手機硬件平臺的總體結(jié)構(gòu)3G手機硬件平臺的總體結(jié)構(gòu)見圖2－2，隨著多媒體任務(wù)愈來愈繁重，單單依賴基頻已難以承受所有處理工作，因此應(yīng)用處理器的角色就因應(yīng)而生。將應(yīng)用處理功能從基頻中分離出來，在本系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為DBB（數(shù)字基帶處理）+ABB（模擬基帶處理）+RF系統(tǒng)。DBB部分采用ARM+DSP雙核心架構(gòu)，由ARM的RISC核心主要進行控制工作，大量的信號加、解碼工作則交給DSP來執(zhí)行，主要實現(xiàn)數(shù)字基帶信號處理、協(xié)議棧、平臺應(yīng)用、外設(shè)管理等功能；ABB主要實現(xiàn)模擬基帶信號處理、PMU、充電、背光、VOICE、電源管理等功能。RF模塊主要包括TD-SCDMA模擬基帶上下行信號，控制和時鐘信號，自動頻率校準(zhǔn)和溫度采樣信號等。2.4軟件系統(tǒng)模塊劃分如圖2－1，在3G手機軟件系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)了各種能力集，并且能在不影響3G手機軟件平臺編程框架的情況下，持續(xù)不斷的擴展和升級這些能力集。所有能力集向上提供一套編程接口APIs，連同操作系統(tǒng)的接口APIs、GUI提供的接口APIs，共同構(gòu)成完整的PlatformAPI接口層。這使得應(yīng)用開發(fā)無需知道各種能力集的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，就可以通過PlatformAPI完成各種應(yīng)用程序的開發(fā)。操作系統(tǒng)模塊（AOS），基于優(yōu)先級的搶占式系統(tǒng)，及一套豐富的系統(tǒng)服務(wù)集，有利于實時性需求苛刻的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)。該AOS采用組件式設(shè)計，包括內(nèi)核組件，文件系統(tǒng)組件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組件。形成一個Kernel、FS、NET的抽象層，保證上層軟件的無縫移植。GUI模塊，主要提供圖形抽象、輸入設(shè)備的管理、通用設(shè)施、窗口管理及消息機制、GDI函數(shù)、控件集等功能模塊，為應(yīng)用開發(fā)提供豐富GUI接口。MMIFramework模塊負(fù)責(zé)MMI框架的實現(xiàn)，主要提供一種應(yīng)用管理機制和應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境。包括了任務(wù)管理、消息分發(fā)機制、UI框架、國際化支持、主題管理、輸入法管理等功能。移動業(yè)務(wù)能力集（MobileEnables）實現(xiàn)對高層協(xié)議棧的接口封裝，提供基本的電信業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)能力。為MMI/APP應(yīng)用軟件、MeCo軟件以及各種系統(tǒng)維護應(yīng)用軟件（Daemons）提供實現(xiàn)的接口。本地應(yīng)用能力集（LocalEnables）負(fù)責(zé)提供各種終端本地應(yīng)用需要的能力，包括電話本、PIM、輸入法引擎、本地游戲等應(yīng)用的支撐能力，并向這類應(yīng)用提供開放的接口API。設(shè)備管理能力集（DeviceManagerEnables）實現(xiàn)對終端上各種設(shè)備的管理，并向應(yīng)用層提供統(tǒng)一的接口API，包括背光管理、電池電量管理、震動管理、本地通信接口管理、多媒體設(shè)備管理等。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力集（DataServiceEnables）軟件平臺提供靈活的擴展機制，可以方便地增加新的能力集（例如WAP、MMS、EMS、JAVA等）。第3章DBB子系統(tǒng)總體設(shè)計DBB子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)承載手機系統(tǒng)所有的軟件，包括整個通信協(xié)議軟件，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件平臺。3.1需求分析主要實現(xiàn)數(shù)字基帶信號處理、協(xié)議棧、平臺應(yīng)用、外設(shè)管理等功能。一、數(shù)據(jù)處理功能系統(tǒng)對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需要進行處理，如圖像、音頻的采集與解壓和壓縮，以及DSP數(shù)字基帶信號的處理、協(xié)議棧等。圖象輸出格式為JPEG格式，大小支持160×120、320×240、640×480等可調(diào)；視頻格式為視頻上針對MPEG-4的編解碼提供30fps的CIF畫質(zhì)、24fps的VGA畫質(zhì)和384Kbit/s的傳輸率。二、數(shù)據(jù)存儲功能手機系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)存儲的功能，如將拍照、攝像的保存等。三、數(shù)據(jù)通信功能包括系統(tǒng)與上位機之間的通信，以及系統(tǒng)與ABB、RF等子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。四、調(diào)試功能上位軟件可以對DBB子系統(tǒng)進行在線調(diào)試功能。五、人機接口功能如鍵盤輸入、LCD輸出等。六、軟件驅(qū)動等實現(xiàn)模塊化驅(qū)動，便于驅(qū)動的移植。3.2DBB子系統(tǒng)總體設(shè)計DBB的總體結(jié)構(gòu)如下圖3－2所示，MONACOLCR數(shù)字基帶處理器AD6901包括ARM7TDMI處理器和BlackfinDSP處理器。兩個處理器共同分享外設(shè)和內(nèi)存等系統(tǒng)資源。靈活的中斷控制器允許大多數(shù)中斷映射到兩個處理器。AD6901的系統(tǒng)資源都映射到32位的地址空間，基本尋址單元為字節(jié)。整個地址空間包括四個子系統(tǒng)：MCU子系統(tǒng)，DSP子系統(tǒng)，內(nèi)部存儲器子系統(tǒng)和外部存儲器子系統(tǒng)。DSP有自己專用的DMA控制器，系統(tǒng)DMA被兩個處理器共享。兩個處理器都有自己的中斷控制器，JTAGTAP控制器和本地的控制/狀態(tài)寄存器。芯片內(nèi)部邏輯，模擬PLL，RTC和外圍I/O都單獨供電，便于電源管理。提供動態(tài)的內(nèi)核電壓和頻率管理，當(dāng)內(nèi)核電壓提高時，可以提高MCU和DSP的運行頻率來提高兩個處理器的處理能力。MCU的最高運行頻率為75MHz，DSP的最高運行頻率為300MHz。其中DSP主要是用來運行協(xié)議算法，MCU子系統(tǒng)構(gòu)成3G手機工作的最小系統(tǒng)。AARMJTAGABBARMJTAGKEYPADUSBSIMeGSPbRTCUSEeGSPaARMJTAGARMJTAGKEYPADUSBSIMUART232.768KHSLUART1IrDAVibratorVIBeGSPbeGSPfAPPintfaceFMVBATLDOBATEBUSRFAD6091DBBMCPMV3118MIDILCAMERA圖3－2DBB的總體結(jié)構(gòu)圖MCU子系統(tǒng)：主要包括ARM7TDMI處理器，BOOTROM和MCUJTAG。DSP子系統(tǒng)：主要包括BlackfinDSP處理器、SRAM、DSP總線接口單元、DSPJTAGTAP控制器和DPBUS上的各種外設(shè)。DSP總線接口單元負(fù)責(zé)各種總線資源的仲裁和管理，維護從MASTER（DSP、DSP、DMA、MCU和MCUDMA）向SLAVE（包括DPBUS上的外設(shè)，L1RAM，L2RAM和通過DSPBUS訪問的系統(tǒng)資源）的訪問請求。兩個子系統(tǒng)內(nèi)部溝通、資源共享以及對外部資源的控制是通過芯片內(nèi)部七條總線實現(xiàn)的。其中PBUS是外部接口總線，包含三個主要的組：MMI組、HouseKeeping組和Communication組。EBUS用于地址、數(shù)據(jù)控制以及擴展，部數(shù)據(jù)總線寬度為16位，地址總線為25位。外部存儲器子系統(tǒng)MCP：AD6901外接2x128MbitNORFLASH和64MbitPSRAM。FLASH存放系統(tǒng)所有的軟件的代碼和相關(guān)需存儲的數(shù)據(jù)；PSRAM作為各軟件運行時的內(nèi)存。視頻方面：搭配手機圖象壓縮芯片影像控制處理器MV3018來控制sensor和LCD并進行圖象的編解碼，滿足游戲的臨場感，視頻上針對MPEG-4的編解碼提供30fps的CIF畫質(zhì)、24fps的VGA畫質(zhì)和384Kbit/s的傳輸率，也具備圖像前／后處理的能力。音頻方面：中星微電子公司的MIDI芯片VC0937，具有SPEAKER功放和聲音均衡電路，支持立體聲40合弦和MP3硬件解碼。以8Bit并行數(shù)據(jù)線形式與CPU進行數(shù)據(jù)交互。3.3驅(qū)動總體設(shè)計如前所述，驅(qū)動軟件運行在AD6901上，同時通過CSPORT口控制AD6857的AUDIO部分。各個驅(qū)動模塊主要對應(yīng)如圖3-2手機硬件系統(tǒng)中AD6901上面的各種外設(shè)資源，如LCD，Camera，Keypad，USB，MMC，SDCARD，SIM等，還包括AD6857上面的Receiver，Speaker，Headset和在ARM核上運行的操作系統(tǒng)是ThreadX，使用ADS集成開發(fā)環(huán)境，還需要使用TRACE32JTAG仿真器同目標(biāo)板相連。DSP側(cè)代碼運行于AD6901的DSP核中，DSP側(cè)代碼主要運行的是協(xié)議算法類。Driver的主要功能是對Manager提供統(tǒng)一的驅(qū)動接口，Manager借助于這些接口能夠?qū)崿F(xiàn)其所有的功能。驅(qū)動的軟件框架如圖3-3所示：ManagerLayerManagerLayerDriverAbstractLayer（DAL）DriverLayerPeripheralAccesslib（PAL）圖3-3驅(qū)動架構(gòu)圖從Manager層向下看到的是DriverLayer，該層中的所有驅(qū)動都會包含由DriverAbstractLayer定義的統(tǒng)一接口，驅(qū)動層下面還有一個底層庫PAL，這個PAL的主要功能是對芯片硬件體系的抽象，作為資源提供給Driver層，下面分別對DAL，Driver和PAL做一說明。DAL作為Driver的抽象接口主要提供以下函數(shù)接口，open，release，read，write，control。Driver是實現(xiàn)對應(yīng)Manager中所有需求的功能單元，該層中的各個模塊間具有相對的獨立性，實現(xiàn)特定的功能，應(yīng)體現(xiàn)一定的粒度和松散性，如Camera，LCD，Audio，IrDA，USB，I2C，SPI等。可能有多個Driver的功能組合來實現(xiàn)Manager的某個具體功能。同時，多個Driver之間可能也會有一定的依賴關(guān)系，比如SPI可以作為獨立的驅(qū)動模塊收發(fā)數(shù)據(jù)，也可以被LCDPAL庫的主要功能是對芯片硬件資源的抽象，比如中斷的注冊，驅(qū)動對DMA資源的共享，對GPIO資源的申請等。PAL庫從功能上講不需要實現(xiàn)驅(qū)動的接口，只要提供對驅(qū)動需要使用到的公共資源的抽象，以安全和合理的方式使用片上和片內(nèi)外設(shè)。3.3.1DRIVER功能描述Driver實現(xiàn)對應(yīng)Manager中的所有需求功能，各個驅(qū)動模塊間具有相對的獨立性，實現(xiàn)特定的功能。驅(qū)動模塊以實現(xiàn)最小功能需求為目的，會存在有調(diào)用多個PAL庫的情況。有關(guān)驅(qū)動對PAL庫調(diào)用的具體關(guān)系與實現(xiàn)有關(guān)，也與具體的芯片體系有關(guān)，這里只舉例描述幾個驅(qū)動實現(xiàn)的功能。LCDDriver：主要實現(xiàn)上層應(yīng)用對LCD的寫屏功能，需要達(dá)到盡量少的拷貝，減少對系統(tǒng)處理器資源和內(nèi)存資源的消耗。其控制模塊主要實現(xiàn)對LCameraDriver：主要是對將攝像頭采集到的數(shù)據(jù)送往上層，并且提供控制接口，達(dá)到設(shè)置幀率，圖象大小格式，明亮度，圖象反轉(zhuǎn)等基本功能。另外，現(xiàn)在許多方案采用外掛圖像處理器（MobileGraphicEngine）連接Camera，并能提供硬件的JPEG/MJPEG編解碼、畫中畫、翻轉(zhuǎn)、色彩渲染等各種特效功能，能最大程度的減少CPU的負(fù)擔(dān)，依據(jù)具體的器件選型可以增添這些控制接口。UartDriver：主要提供通用串口功能，可以用于主機同終端的通信以及調(diào)試接口，在其控制接口中實現(xiàn)對串口速率的調(diào)整。USIMDriver：主要實現(xiàn)同SIM卡之間的數(shù)據(jù)收發(fā)功能，可以提供控制接口實現(xiàn)激活/去活SIM，查詢SIM卡狀態(tài)等功能。FLASHDriver：本驅(qū)動負(fù)責(zé)完成FLASH的讀、寫和擦除功能，提供擦除一個FLASHblock和整塊FLASH擦除功能。KeypadDriver：主要用來識別鍵盤的按鍵輸入，并將掃描結(jié)果上傳給KeypadManger。存在兩個中斷處理過程，一個是按鍵中斷，反應(yīng)當(dāng)前的一個按鍵動作；還有一個時鐘中斷，表示當(dāng)前一段時間內(nèi)得到的所有按鍵值。AudioDrive：實現(xiàn)音頻解碼后的數(shù)字信號發(fā)送給放音模塊，實現(xiàn)音頻播放。采用一個DMA通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送，提供控制功能實現(xiàn)音頻到speaker，Receiver和Headset的數(shù)據(jù)通道，以及音量的調(diào)整。MidiDriver：實現(xiàn)播放應(yīng)用層所需要的和弦鈴聲，midi等各種音效，并提供控制功能，包括進行播放、停止各種音效，是否進行漸進，是否播放midi格式文件等。SDDriver：通過對SD控制器的操作，實現(xiàn)對SD卡的初始化，關(guān)閉，讀、寫操作。本驅(qū)動的讀、寫和信息模塊按照FileX的I/ODriver架構(gòu)來實現(xiàn)，主要目的是為I/ODriver提供操作SD卡的接口。3.3.2PAL功能描述這部分內(nèi)容描述各個PAL庫實現(xiàn)的主要功能，存在PAL被多個驅(qū)動調(diào)用的情況，PAL應(yīng)能滿足對外設(shè)的安全操作，不會因為操作過程被打斷而導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀寫出錯。ASPLIB：提供對ASPORT的配置和數(shù)據(jù)收發(fā)功能。ABBINTLIB提供ABB上外設(shè)的中斷注冊和響應(yīng)機制，包括耳機，receiver和speaker，充電模塊等。BSDLIB：提供的功能包括將SBUS，EBUS或者RBUS映射到MCU地址0和得知當(dāng)前映射到地址0的是哪個總線，SBUS，EBUS還是RBUS。CACHELIB：提供CACHE的操作功能，包括invalidatecacheline等，提供給驅(qū)動層使用。CDNLIB：提供對整個系統(tǒng)時鐘活動的集中控制，可以配置MCU和DSP的工作頻率，控制時鐘源的分布。DAILIB：提供了對DAI接口的配置和數(shù)據(jù)收發(fā)功能。DMALIB：提供了對DMA外設(shè)和DMA中斷的配置功能。EGCLIB：提供對GSP和eGSP的訪問控制，并抽象出GSP和eGSP的實例，可以使應(yīng)用初始化和釋放對象，提供對GSP的寄存器操作，可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并提供中斷操作接口。EMCLIB提供中斷的使能和禁止功能。GPPLIB：配置GPIO進行數(shù)字的輸入和輸出通道，并提供讀寫功能。同時，也可以設(shè)置特定GPIO為edge/level方式出發(fā)IRQ中斷，并將中斷送往MCU或DSP。GPTLIB：用來提供時刻敏感性應(yīng)用，如配置timer以規(guī)定的時刻，啟動和停止timer，以及毫秒級延時。MCMLIB：配置不同EBUS地址段的cache功能。MSSLIB：提供對AD6531引腳的配置功能，配置為GPIO，或者eGSP；以及eGSP映射到GPIO和USC的功能。SBCLIB：提供對EBUS配置功能。SDSLIB：允許MCU控制DSP的運行，包括復(fù)位/釋放DSPReset，進入/退出DSP的powerdown模式，以及讀/寫DSP內(nèi)存。SICLIB：提供使能/禁止MCU中斷，注冊一個中斷服務(wù)程序；觸發(fā)MCU和DSP核的軟中斷；使能/禁止中斷嵌套；選擇ARM中斷源；選擇中斷處理表，以及將fiqhandler放入ItcTWSLIB：是一個串行通信協(xié)議棧，用于MCU同LCD，外部I/O端口，RAM，EEPROM，或者DAC。TWS也支持IUSCLIB：提供配置USC的接口，包括配置USC的極性，方向和輸入端口等。YAMLIB：提供給TONE和MIDI驅(qū)動使用YAMAHA芯片發(fā)聲的功能。3.3.3接口說明DAL接口ManagerLayer通過DAL調(diào)用驅(qū)動設(shè)備，完成驅(qū)動設(shè)備讀寫和控制操作。具體調(diào)用過程通過以下外部API函數(shù)實現(xiàn)。DAL為驅(qū)動的統(tǒng)一接口，包括以下函數(shù)：1．os_open，對驅(qū)動的軟硬件資源初始化功能。2．os_release，與Open功能相對，執(zhí)行資源的釋放。3．os_read：從硬件通道返回數(shù)據(jù)給上層。4．os_write：上層數(shù)據(jù)寫到硬件底層。5．os_control：對驅(qū)動相關(guān)的外設(shè)的各種控制選項，包括電源管理部分相關(guān)的suspend和resume?；跁嬖谝粋€驅(qū)動被多個Manager調(diào)用的原因，每個Manager在使用驅(qū)動前都需要調(diào)用其open函數(shù)先行打開，驅(qū)動的open函數(shù)中應(yīng)設(shè)置打開次數(shù)計數(shù)，當(dāng)打開次數(shù)為零時，表明為第一次打開操作，進行初始化操作，并將打開計數(shù)加1。當(dāng)驅(qū)動允許多個線程同時調(diào)用時，在被其他線程繼續(xù)調(diào)用打開函數(shù)時，返回成功并增加打開計數(shù)值；對于不允許多線程調(diào)用的驅(qū)動，返回錯誤代碼。Manager不使用驅(qū)動時，要調(diào)用其close函數(shù)。驅(qū)動的close函數(shù)對計數(shù)值減1，只有在打開次數(shù)零時，表明已經(jīng)沒有任何Manager需要其操作功能時，才可以釋放所有軟硬件資源。Driver與DAL接口描述DAL接口函數(shù)中的OS_FDfd參數(shù)為設(shè)備操作符，其他參數(shù)包括user_buf，count和op_flag與Driver函數(shù)接口一一對應(yīng)。這些函數(shù)我們把它稱為驅(qū)動內(nèi)部API、驅(qū)動內(nèi)部API是由各個驅(qū)動實現(xiàn)，并注冊到DAL的接口，包括以下函數(shù)：（1）SINT32DRV_open(UINT32op_flag)，對驅(qū)動的軟硬件資源初始化功能。對于需要在初始化時指定啟動參數(shù)的應(yīng)用，如mp3等，需要在open函數(shù)后調(diào)用Control實現(xiàn)。（2）SINT32DRV_release()，與Open功能相對，執(zhí)行資源的釋放。（3）SINT32DRV_read(CHAR*user_buf,UINT32count,UINT32op_flag)：從硬件通道返回數(shù)據(jù)給上層。（4）SINT32DRV_write(CHAR*user_buf,UINT32count,UINT32op_flag)：上層數(shù)據(jù)寫到硬件底層。（5）SINT32DRV_control(UINT32cmd，VOID*)：支持帶參數(shù)的控制選項。（6）SINT32g_DRV_init(VOID)，驅(qū)動模塊加載時執(zhí)行的操作。（7）VOIDg_DRV_exit(VOID)，驅(qū)動模塊卸載時執(zhí)行的操作。Driver與PAL接口一個Driver會調(diào)用多個PAL庫實現(xiàn)硬件訪問，比如IrDA驅(qū)動需要使用EGCLIB配置特定eGSP為IrDA接口，調(diào)用DMALIB來申請DMA通道進行數(shù)據(jù)收發(fā)和DMA中斷處理，調(diào)用SICLIB來使能中斷和注冊中斷處理函數(shù)，使用GPPLIB配置GPIO為輸入輸出端口。也會存在多個Driver調(diào)用同一個PAL庫的情況，但不會同時調(diào)用。比如DMALIB會被許多驅(qū)動使用，還有GPPLIB，SICLIB等。Driver內(nèi)部接口原則上驅(qū)動之間不存在依賴關(guān)系，即驅(qū)動之間不會相互調(diào)用。如果出現(xiàn)一些功能需要調(diào)用另外的驅(qū)動實現(xiàn)的情況，需要將那個驅(qū)動對應(yīng)函數(shù)接口聲明為全局函數(shù)。PAL內(nèi)部接口PAL庫內(nèi)部存在相互調(diào)用關(guān)系以實現(xiàn)稍高層次的功能，比如USCLIB對EGCLIB調(diào)用實現(xiàn)DAI接口到USC的路由。會存在一個PAL被多個驅(qū)動調(diào)用的情況，PAL庫的初始化部分需要在BSP中完成。3.4驅(qū)動模型編程驅(qū)動軟件從范疇上講應(yīng)該包括如前面講的驅(qū)動軟件的總體架構(gòu)上的與驅(qū)動部分相關(guān)的Manager部分功能，DriverAbstractLayer，Driver層，以及Driver下面的PAL庫。ManagerLayer的功能主要是向上提供業(yè)務(wù)控制接口，對下進行驅(qū)動的管理功能。對于驅(qū)動編程模型而言，重要包括驅(qū)動軟件架構(gòu)的DAL,DD,PAL三個部分。這里只從驅(qū)動模塊注冊對驅(qū)動模型加以描述。所有外設(shè)都必須進行注冊，注冊包括兩種：中斷處理程序注冊和設(shè)備注冊。其中中斷處理程序注冊是為了能根據(jù)預(yù)先設(shè)定處理入口及時響應(yīng)相應(yīng)的中斷事件。而設(shè)備注冊是為了能夠?qū)崟r跟蹤各設(shè)備的狀態(tài)。對于設(shè)備注冊而言，注冊機制必須提供一種驅(qū)動外部接口到驅(qū)動內(nèi)部接口的映射。（1）中斷注冊中斷注冊涉及兩張表：中斷登記表和中斷向量表；其中，前者是一張邏輯表，可以根據(jù)需要擴充其中的表項，同時在中斷登記表中，支持一個設(shè)備的多個ISR登記的情況暫不考慮后者是實際的中斷向量表，只包括中斷組號Group，中斷等級Level及中斷處理程序入口，如下表所示：GroupLevel設(shè)備名稱中斷處理程序入口11122122中斷登記表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)typedefstruct{UINT32dev_no;VOID(*handler)();}irq_register_struct;irq_register_structg_os_irq_register_tbl[OS_MAX_IRQ_GROUP_NUM][OS_MAX_IRQ_LEVEL_NUM];（1.2）中斷向量表GroupLevel中斷處理程序入口11122122數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)typedefstruct{VOID(*handler)();}irq_vector_struct;irq_vector_structirq_vector_tbl[OS_MAX_IRQ_GROUP_NUM][OS_MAX_IRQ_LEVEL_NUM];（2）設(shè)備注冊依然存在兩種表：設(shè)備登記表和設(shè)備注冊表。其中前者記錄驅(qū)動設(shè)備的初始化入口，這些驅(qū)動設(shè)備必須在系統(tǒng)初始化時進行初始化。后者包括設(shè)備號，設(shè)備名稱，設(shè)備狀態(tài)，設(shè)備處理程序入口等。（2.1）設(shè)備登記表設(shè)備號設(shè)備初始化函數(shù)12數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)typedefstruct{VOID(*init)();VOID(*exit)();}dev_register_struct;dev_register_structg_os_dev_register_tbl[OS_MAX_DEV_NUM];驅(qū)動程序通過OS_MODULE_INIT（dev_no,dev_init）完成設(shè)備登記表的注冊。#defineOS_MODULE_INIT(dev_no,dev_init)g_os_dev_register_tbl[dev_no].init=dev_init.驅(qū)動程序通過OS_MODULE_EXIT（dev_no,dev_exit）完成設(shè)備登記表的注銷。#defineOS_MODULE_EXIT(dev_no,dev_exit)g_os_dev_register_tbl[dev_no].exit=dev_exit;（2.2）設(shè)備注冊表設(shè)備號設(shè)備名稱設(shè)備狀態(tài)設(shè)備操作函數(shù)指針1234為了在驅(qū)動程序初始化時完成注冊，需要提供設(shè)備注冊和注銷接口供驅(qū)動g_DRV_init（）和g_DRV_exit（）調(diào)用。第4章DBB子系統(tǒng)硬件設(shè)計如圖4－1所示，DBB可通過EBUS管理/訪問Memory、MIDI、LCD&CAMER控制器。通過GPIO控制FM、Vibrator。另外，DBB集成了許多外設(shè)控制器，包括：Keypad、IrDA、USB、SIM、RTC等，外設(shè)控制器接口均與GPIO復(fù)用。DBB的GPIO分類于不同的電源域，EBUS總線隸屬VMEM電源域，SIM總線隸屬VSIM電源域，DBB與ABB接口隸屬VINT電源域，MMC總線隸屬VMMC電源域，其它GPIO多數(shù)隸屬VEXT電源域。在使有GPIO圖4-1DBB系統(tǒng)原理圖4.1外部存儲系統(tǒng)MCP的原理圖設(shè)計本設(shè)計選用intel公司的38F3350LLZDQ1（128MbitFLASH+128MbitFLASH+64MbitPSRAM），異步訪問速度分別為85ns和65ns。FLASHIO電壓2.8V,核電壓1.8V.工作電流需求50mA.；PSRAM輸入電壓為2.7V~3.1V。下圖4－2為DBB與MCP的接口原理圖。圖4－2DBB與MCP的接口原理圖兩個FLASHDIE分別接到AD6901的ROMCS1和ROMCS2兩個區(qū)，把兩個FLASH帶看成統(tǒng)一編址，第一個帶的起始地址看成虛擬地址0（物理地址是0x01000000），然后地址向后加，加1表示加1字節(jié)，第一個帶的大小是16M，所以第二個帶的起始地址（虛擬地址）是16M＝0x01000000，第二個帶的起始地址是0x1C000000。兩片F(xiàn)LASH地址空間分別為0x01000000~0x01FFFFFF和0x1C000000~0x1CFFFFFF；PSRAM地址空間為0x04000000~0x047FFFFF。圖4-3所示為DBB和MCP連接電路圖，DBB和MCP接口信號定義如表4-1所示。VCC_IO&&VCC_coreVCC_IO&&VCC_coreADD[0..24]DATA[0..15]/R-WE/R-OE/R-CS/R-UB/R-LB/F-CE1/F-CE2/F-WE1/F-OE1/F-OE2/F-CLK/F-ADVF-WAITF-RSTR-MODEGNDGPIO47AD6901EBUSDBB_ADD[1..25]DBB_DATA[0..15]DBB_WEDBB_RDDBB_MCP_RAMCS1DBB_UBSDBB_LBSDBB_MCP_ROMCS1DBB_MCP_ROMCS2DBB_WEDBB_RDDBB_BURSTCLKDBB_ADVDBB_WAITDBB_RESETDDB_MCP_P_MODE3.0V1.8V圖4-3所示為DBB和MCP連接電路圖信號名描述特殊要求DBB_ADD[0..25]地址線DBB_WE寫信號DBB_RD讀信號DBB_MCP_RAMCS1P-RAMDIE1片選DBB_UBSRAM高字節(jié)片選信號DBB_LBSRAM低字節(jié)片選信號DBB_MCP_P_MODEP-SRAM刷新信號此信號低，低功耗模式此信號高，運行代碼GPIO54DBB_MCP_WP寫保護GPIO47DBB_MCP_ROMCS1FLASHDIE1片選DBB_MCP_ROMCS2FLASHDIE2片選DBB_BURSTCLKBurst時鐘DBB_ADV地址有效信號DBB_WAIT等待信號DBB_RESETMCP復(fù)位信號ABB2DBB_RESET表4－1MCP信號表4.2LCD和CAMERA接口的原理圖設(shè)計為了提高圖象質(zhì)量，減輕cpu負(fù)擔(dān)，我們采用外掛手機圖象壓縮芯片影像控制處理器(CCP)MV3018來控制LCD和CAMERA，Camera，并能提供硬件的JPEG/MJPEG編解碼、畫中畫、翻轉(zhuǎn)、色彩渲染等各種特效功能，能最大程度的減少CPU的負(fù)擔(dān)。當(dāng)不用CAMERA時，M3018應(yīng)工作在BYPASS模式以降低功耗；當(dāng)處于CAMERAPREVIEW模式下，M3018用CAMERA提供的PCLK作為時鐘，圖像首先被壓縮成JPEG存入buffer，然后解壓縮顯示，從camera捕獲到lcd顯示可達(dá)30fps。CAMERA的I2C總線的速率為400Kbps，也可調(diào)整時鐘到小于100kbps。LCMV3018的引腳說明見表4-2。引腳功能描述備注HOSTINTERFACEMA[0..1]HOSTaddress生成四個地址用于4個bank選擇MWEN寫使能MREN讀使能MCS片選信號MINT中斷信號MD[0..15]數(shù)據(jù)總線MCU與MV3018的數(shù)據(jù)輸入輸出MD16/GPIO0多功能口MD17/GPIO1多功能口LINTERFACELRSLCLWENLCLRENLCLCS1LCLCS2LCLD[0..17]數(shù)據(jù)總線LCSENSORINTERFACEHREF行同步時鐘VSYNS場同步時鐘DI[0..7]數(shù)據(jù)總線Sensor和MV3018數(shù)據(jù)的輸入輸出SCLI2C時鐘SDAI2C數(shù)據(jù)PCLKSensor輸入像素時鐘SMCKO時鐘Sensor接口工作的系統(tǒng)時鐘CLOCKINTERFACECLK1時鐘輸入CLK0時鐘輸出RESET復(fù)位STROBE/GPIO2GPIO[3..4]通用IOPOWERMVDDMCUI/O電壓供應(yīng)SVDDSensorI/O電壓供應(yīng)LVDDLCRVDD寄存器電壓供應(yīng)VE0(CVDD)內(nèi)部電路電源DVSS地表4-2MV3018的引腳說明LCD采用巨浪公司的單屏：CAMERA采用OV公司的OV7725芯片,OV7725需要2.8VPVDD（模擬電源）、2.8VIOVDD(接口數(shù)字電源)，1.5VDVDD（數(shù)字核電壓）。MV3018與LCD、SENSOR、MCU連接原理如圖4-圖4-4MV3018連接原理圖4.3鍵盤接口原理圖設(shè)計AD6901通過其鍵盤接口可以提供8*8的矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤掃描由軟件來控制。硬件電路沒有去抖，需要進行軟件去抖。根據(jù)需求，共有下列的按鍵：數(shù)字鍵0~9，*，#，BACK，SELECT，OK，四向鍵，Power鍵。除了Power鍵，其它的按鍵（共16鍵加四向鍵）按矩陣式鍵盤來實現(xiàn)。鍵盤單獨定制為鍵盤FPCB，目前的設(shè)計中采用的是五行行輸入和四行列輸入，共20個鍵。其中，POWER鍵和掛機鍵復(fù)用，采用AD6857的KEYON資源，利用長按和短按方法區(qū)分實現(xiàn)。剩余19個鍵利用鍵盤矩陣掃描方式實現(xiàn)。鍵盤背光信號采用AD6857的兩組PWM背光信號，四個背光燈共用一組背光信號，由于每個背光燈的標(biāo)準(zhǔn)額定電流為5mA，選用限流電阻值68歐姆。每組背光信號的驅(qū)動電流為30mA，4個背光燈需要20mA，在背光信號驅(qū)動能力之內(nèi)。鍵盤背光電路如圖4-6所示：圖4-6鍵盤背光電路鍵盤矩陣連接電路如圖4-7所示圖4-7：鍵盤矩陣連接電路鍵盤信號接口信號定義見表4-3：信號名描述ABB_KBL1PWM信號,驅(qū)動能力30mAABB_KBL2PWM信號,驅(qū)動能力30mADBB_KEYPAD_ROW[0…4]鍵盤行輸入信號DBB_KEYPAD_COL[0…3]鍵盤列輸出信號KEYONABB按鍵開機輸入信號表4-3鍵盤信號表4.4MIDI接口原理圖設(shè)計我們選用中星微電子公司的MIDI芯片VC0937，支持立體聲40合弦和MP3硬件解碼。以8Bit并行數(shù)據(jù)線形式與CPU進行數(shù)據(jù)交互。工作時鐘最高達(dá)36MHz，電路設(shè)計中由AD6901輸出的13Mhz時鐘提供。該芯片具有SPEAKER功放和聲音均衡電路，提供背光和振動器接口，芯片具有POWERDOWN省電模式。圖4-8為VC0937的電路連接圖，VC0937有兩個輸出通道，一個是耳機左、右聲道，一個是SPERKER差分通道。二者各有優(yōu)缺，耳機左、右聲道輸出信號是由其內(nèi)部左、右聲道碼流D/A變換后直接輸出，沒有進行濾波，音質(zhì)略差，而SPERKER差分通道輸出信號經(jīng)過了二階濾波器濾波，音質(zhì)很好，但由于其是差分信號，因此不能產(chǎn)生立體聲。為了充為利用二者之長，將二通道通過外部交流耦合后輸出。使用時，如需要使用耳機聽立體聲，則通過軟件配置使信號通過耳機左、右聲道輸出，如需要使用SPEAKER播放優(yōu)質(zhì)MIDI新音樂，則通過軟件配置使信號通過SPEAKER差分通道輸出。DATA[0..DATA[0..7/CS/RD/WRHPOUT_L/A0HPOUT_R/IRQ/RESRT/CLK/IOVDDSO1/SPVDDS02GPIO86AD6901EBUSDBB_DATA[0..7]DBB_MELODY_CSDBB_RDDBB_WEDBB_ADD0DBB_MELODY_INTDBB_MELODY_RESETDBB2ABB_CLKOUTVextVbatGPIO5MCLKGPIO47MELODY_LMELODY_RMELODY_SO1MELODY_SO2圖4-8VC0937的電路連接圖4.5SIM卡接口原理圖設(shè)計SIM卡接口用于手機與運行商提供的SIM的通信接口，SIM卡座尺寸為30.1×17.2mm，6觸點的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，。SIM接口信號串入SIM卡專用的ESD和EMI防護器件。其電路連接信號如表4-4信號名稱功能描述方向引腳VSIM電源供電管腳輸入C1SIM_RESETSIM卡復(fù)位管腳輸入，低電平復(fù)位C2SIM_CLK時鐘管腳輸入C3GND地管腳輸入C5SIM_DATA數(shù)據(jù)管腳雙向C7表4-4電路連接信號SIM卡接口電路如圖4-9所示。圖4-9SIM卡接口電路圖第5章驅(qū)動的具體實現(xiàn)本人在3G手機的設(shè)計中主要負(fù)責(zé)DBB側(cè)也就是ARM側(cè)的人機接口外設(shè)的電路設(shè)計及驅(qū)動開發(fā)。本章節(jié)將主要介紹構(gòu)成DBB子系統(tǒng)外設(shè)部分的驅(qū)動程序的開發(fā)實例。人機接口部分主要有LC5.1MV3018的芯片驅(qū)動5.1.1MV3018的簡介MV3018是一款由MtekVision公司設(shè)計的用于控制LCD和Camera手機圖象壓縮芯片影像控制處理器(CCP)。采用81腳BGA(8mmX81個LCD控制器，2路L1個HOST控制器內(nèi)建CMOS/CCD接口,可支持VGA/CIF、VGA圖像旋轉(zhuǎn)90/180/270度、8倍數(shù)字鏡頭變焦、連續(xù)拍攝達(dá)30張/秒,可實時播放1個I2C總線接口PLL時鐘發(fā)生器兩級預(yù)處理系統(tǒng)JPEG編解碼器（并能提供硬件的JPEG/MJPEG編解碼、畫中畫、翻轉(zhuǎn)、色彩渲染等各種特效功能）PEG編碼支持YUV422到VGA；JPEG解碼支持YUV444/422/420/411到VGA。內(nèi)嵌16K*64＝1Mbit的RAMSensorSensorPRE_CONI2CPLL/CLKGENMVControllerHostCtrlBaseBandProcessorSecondaryScalerPrimaryScalerEmbeddedMemory(16k*64=1Mbit)TDScalerJPEG(Enc,Dec)sensorLCLMV3018如圖5-1MV3018結(jié)構(gòu)框圖MV3018的內(nèi)部有3個bus構(gòu)成，其中emb_bus用于存儲通道，hs_bus和內(nèi)部bus用于內(nèi)部各個模塊之間的通信。如圖5-1所示的MV3018結(jié)構(gòu)框圖，MV3018的SensorPRE_CON控制器將Sensor輸入的數(shù)據(jù)送入到預(yù)處理器PrimaryScaler和SecondaryScaler進行預(yù)處理，再將鏡像數(shù)據(jù)通過TDScaler保存到EmbeddedMemory中用于輸出到LCD中。JPEG(Enc,Dec)主要是將sensor輸出的數(shù)據(jù)壓縮成JPEG存入buffer中以及將JPEG格式的數(shù)據(jù)解壓輸輸出到LCD。BDD系統(tǒng)通過MV3018的I2C另外采用MV3018影像控制處理器相比直接由ARM控制由如下優(yōu)點：用硬件處理圖象比軟件實現(xiàn)提高了處理速度和圖象質(zhì)量，減輕CPU負(fù)擔(dān)。在沒有sensor時，采用bypass模式來控制LCD特效功能豐富：自動色彩補償，合并圖象、畫中畫顯示、字幕顯示；馬賽克、灰白、副片、油畫、素描等，降低軟件開發(fā)難度。5.1.2MV3018的驅(qū)動實現(xiàn)因為MV3018主要用于控制Sensor和LCD的，所以對MV3018的驅(qū)動編程主要是編寫關(guān)于控制Sensor和LC其信號列表如表5-1所示：信號名描述備注與AD6901相連部分DBB_ADD1MA0,片選MV3018內(nèi)部BANKDBB_ADD2MA1,片選MV3018內(nèi)部BANKDBB_WEMWEN，寫使能DBB_RDMREN，讀使能DBB_LC_RSMCS，片選信號DBB_DATA[0..15]MD0～MD15，數(shù)據(jù)線DBB2ABB_CLKOUTCLK1時鐘輸入DBB_LC_INTMINTMV3018中斷源有中斷功能GPIO管腳DBB_LC_RESETMV3018復(fù)位GPIODBB_LCD_BLCGPIODBB_CAMERA_PDcamerapowerdownGPIO與AD6857相連ABB_LIGHTLCPWM信號MV3018與L接口DBB_LCLRS數(shù)據(jù)/命令DBB_LCLREN,讀使能DBB_LCD_LWEN,寫使能DBB_LCD_LCS1主屏片選LCS2副屏片選DBB_LCLCGPIODBB_LCLD01～LD15，數(shù)據(jù)線MV3018與CAMERA接口DBB_CAMERA_HREFHREF行同步DBB_CAMERA_VSYNCVSYNC,幀同步DBB_CAMERA_SCLSCL,I2C時鐘線DBB_CAMERA_SDASDA,I2C數(shù)據(jù)線DBB_CAMERA_PCLKPCLK像素時鐘DBB_CAMERA_SMCKOsensor輸出時鐘DBB_CAMERA_D[0..7]D01～D7，數(shù)據(jù)線DBB_CAMERA_RESETcamera復(fù)位GPIOMV3018的其它管腳DBB_LC_CLKOUTclk0，晶振的輸出DBB_LC_GPIO[0..4]可連接LC表5-1信號表MV3018的存儲映射有四個地址板塊每一個板塊具有三個功能，這寫功能的實現(xiàn)是有外部的bank選擇地址來控制的，而每個bank的選擇是由地址為3h單元的值來決定的。表5－2列出了地址各個bank的功能。地址Bank0Bank1Bank2Bank30h對LC存buffer區(qū)操作時高地址寄存器索引電源控制1h對主LC存buffer區(qū)操作時低地址寄存器高指針對GPIO口讀寫數(shù)據(jù)2h對副LC讀寫buffer的數(shù)據(jù)寄存器低指針GPIO方向控制3h00h為bank0，01h為bank1，02h為bank2，03h為bank3表5－2各個bank的功能提供LC函數(shù)名功能函數(shù)名功能mv3JpegInquiryJpeg品質(zhì)開關(guān)mv3CaptureWorkCapture啟動mv3ProcessYuv411Yuv圖象處理mv3IsCaptureSuccessCapture成功mv3MemoryWrite1word讀一個字mv3EncodePropSet編碼參數(shù)設(shè)置mv3MemoryRead1word寫一個字mv3EncodePropGet讀編碼參數(shù)mv3LcLcmv3EncodeWork編碼啟動mv3InitDeviceMV3018初始化mv3SnapshotPropSetSnapshot數(shù)據(jù)mv3DevicePropSet設(shè)備端口配置mv3SnapshotPropGet讀Snapshot參數(shù)mv3MemoryWrite內(nèi)存寫mv3SnapshotWork啟動Snapshotmv3MemoryRead內(nèi)存讀mv3DecodePropSet解碼參數(shù)設(shè)置mv3LcLcmv3DecodePropGet讀解碼參數(shù)mv3GammaWrite讀Gamma值mv3DecodeWork啟動解碼mv3I2CWriteI2C寫接口mv3JpegInfoGet獲取Jpeg信息mv3I2CReadI2C讀接口mv3PreviewZoomMaxFindPreview縮放設(shè)置mv3PreviewPropSetPreview參數(shù)設(shè)置mv3GpioSetDirGpio配置mv3PreviewPropGet讀Preview數(shù)據(jù)mv3GpioGetDirGpio方向設(shè)置mv3PreviewWorkPreview啟動mv3GpioSetDataGpio寫數(shù)據(jù)mv3CapturePropSetCapture數(shù)設(shè)置mv3CheckPowerON電源檢測mv3CapturePropGet讀Capture數(shù)據(jù)mv3GetMemSize讀內(nèi)存大小5.2LCD的驅(qū)動實現(xiàn)具體描述了LCD圖5－3LCD硬件接口圖LCD驅(qū)動軟件完成硬件上LCD與AD6901之間的數(shù)據(jù)傳輸，以及軟件上的驅(qū)動層與應(yīng)用層的顯示功能的實現(xiàn)。由于AD6901沒有內(nèi)置的LCDController,為了后續(xù)擴展Camera采用Mtekvision的圖像處理接口芯片MV3018，硬件接口圖如圖5－3所示。從圖中可看到AD6901通過EBUS連接MV3018,MV3018連接CPU接口的LCD模塊，當(dāng)僅僅為了在LCD上顯示可以選擇MV3018的bypass模式相當(dāng)于AD6901直接控制LCD,這樣能最大程度的提高寫屏速度及降低MV3018功耗。硬件上需要使用的資源有LCD5.2.1LCD驅(qū)動軟件的功能描述和性能要求本系統(tǒng)主要完成上層應(yīng)用與底層硬件的的接口關(guān)系，完成各種顯示功能的實現(xiàn)，以及底層的硬件驅(qū)動，與電源管理之間的接口關(guān)系，實現(xiàn)LCD的動態(tài)電源管理。在與應(yīng)用層的接口中，主要提供OPEN、WRITE、CONTROL、RELEASE等接口函數(shù)，上層應(yīng)用通過調(diào)用相關(guān)接口函數(shù)實現(xiàn)開啟LCD，寫屏，區(qū)域?qū)懫?，設(shè)置背光，設(shè)置LCDstanby模式等功能。在與底層硬件的接口中，主要是在OPEN函數(shù)中完成對MV3018及LCD的初始化過程，包括配置AD6532相關(guān)EBUS時序控制器、相關(guān)GPIO配置成LCD片選信號，BACKLIGHT等，使得WRITE上層應(yīng)用上層應(yīng)用初始化模塊open模塊WRITE模塊COTROLRELEASE模塊卸載模塊LCD圖5-4LCD驅(qū)動結(jié)構(gòu)框圖5.2.2硬件驅(qū)動與硬件配置寄存器配置：需要配置寄存器的硬件有EBUS線配置寄存器CSB2CR0、CSB2CR1，GPIO相關(guān)寄存器，BACKLIGHT相關(guān)寄存器以及LCI/O口配置：GPIO50配置成ALT1--DISPLAYCS1；GPIO33配置成ALT0—BACKLIGHT；GPIO12配置成ALT0—MVRESET。5.2.3子系統(tǒng)軟件功能設(shè)計LCD驅(qū)動主要包括初始化模塊、卸載模塊、OPEN模塊、WRITE模塊、CONTROL模塊、RELEASE模塊，其中WRITE模塊主要實現(xiàn)對LCD接口中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和宏//lcd#defineLCD_IOC#defineLCD_IOC#defineLCD_IOC#defineLCD_IOC#defineLCD_IOC#defineLCD_IOC//lcd_control函數(shù)的各命令所相關(guān)的參數(shù)，參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：typedefstruct_LCD_CO{UINT8startXPixel;/*LCD顯示區(qū)域的寬度起始象素值，0UINT8startYPixel;/*LCD顯示區(qū)域的高度起始象素值，0UINT8width;/*需要LCD顯示區(qū)域的寬度象素值，1UINT8height;/*需要LCD顯示區(qū)域的高度象素值，1UINT16pwm;/*背光強度，0～256逐步加強*/}LCD_CO//lcd#defineLC#defineLC初始化模塊：初始化模塊主要向操作系統(tǒng)注冊設(shè)備初始化模塊主要向操作系統(tǒng)注冊設(shè)備函數(shù)原型SINT32g_lc功能描述注冊設(shè)備參數(shù)描述無返回值SUCCESS成功SINT32g_lc{ os_register_dev(LCD,"LCD_DRV",&lcdreturnSUCCESS;}卸載模塊：主要向操作系統(tǒng)注銷設(shè)備函數(shù)原型SINT32g_lc功能描述注銷LC參數(shù)描述無返回值SUCCESS成功SINT32g_lc{ os_remask_irq((GROUP_t)7,(PRIO_t)10);/*RemaskHallInterrupt*/ os_unregister_dev(LCD);/*Unregister returnSUCCESS;}OPEN模塊：包括相關(guān)GPIO的配置、EBUS總線寄存器的配置、及MV3018和LCD函數(shù)原型SINT32lc功能描述配置GPIO,EBUS總線寄存器以及LCD參數(shù)描述無返回值SUCCESS成功LCD控制器的功能是輸出顯示驅(qū)動信號，驅(qū)動LCD顯示內(nèi)容。用戶只需要通過讀寫一系列的寄存器，完成配置和顯示驅(qū)動。對LCD芯片的硬件初始化比較簡單主要是通過MV3018的LCMV_InitMV_Init=0?1開始申請GPIO50,GPIO33，GPIO12配置GPIO50為LT1-DISPLAYCS1,OUTPUT配置GPIO33為LT0-BACKLIGHT,OUTPUT設(shè)置默認(rèn)背光亮度并關(guān)閉背光配置EBUS總線寄存器配置總線時序復(fù)位MV3118調(diào)用LCinitMainLC打開預(yù)覽電源模式配置預(yù)覽時鐘MV3018初始化函數(shù)mv3InitDevice（）MV_Init=0MV_Init=1MV_Init=0MV_Init=1結(jié)束WRITE模塊：主要包括對不同的開發(fā)環(huán)境執(zhí)行不同的LCD函數(shù)原型SINT32lcUINT32op_flag)功能描述主要實現(xiàn)對LCD參數(shù)描述User_buf寫到LCDCount數(shù)據(jù)長度Op_flag操作標(biāo)志位返回值SUCCESS成功LCDLCDSINT32lc{ intx; inty; intcn; UINT16*frambuffer; if(user_buf==NULLPTR)returnERR_GPP; frambuffer=(UINT16*)user_buf; cn=count/2; if(count>WIDTH*HEIGHT*2) returnLCD_ERR_AREA;/*設(shè)置為L/*對LCD相應(yīng)mv3Lcd mv3Lcmv3WriteDataToMainLcd((lcd_startYPixel_GRAM<<+lcd_startXPixel_GRAM+2 mv3Lc for(y=lcd_startYPixel;y<lcd_startY { for(x=lcd_startXPixel;x<lcd {/*寫RGB數(shù)據(jù)到GRAM*/ mv3WriteDataToMainLc cn--; } } if(cn)returnLCD_ERR_WRITE;/* returnSUCCESS;/*FinishallLC}CONTROL模塊：實現(xiàn)對背光的調(diào)節(jié)，關(guān)閉以及區(qū)域?qū)懫恋脑O(shè)置（包括對起始X,Y及截至X,Y的設(shè)置），Standby及全速模式函數(shù)原型SINT32lcd_control(UINT32功能描述實現(xiàn)清屏、背光控制、區(qū)域?qū)懫習(xí)r對LCDX、Y的配置、Standby及參數(shù)描述Cmd上層應(yīng)用所需特殊命令Parm區(qū)域顯示相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回值SUCCESS成功SINT32lcd_control(UINT32{switch(cmd){caseLCD_IOC /*區(qū)域?qū)懫?，對屏幕設(shè)置x,y及heigh.width*/lcd_display_setup(*((LC lcd_startXPixel_GRAM=((LC lcd_startYPixel_GRAM=((LCD_CO lcd_startXPixel=((LC lcd_startYPixel=((LCD_CO lcd_width=((LC lcd_height=((LC break;caseLCD_IOC clearMainLCD(0x0000);/* break;caseLCD_IOCTL_BACKLIGHT_SETUP:/*設(shè)置背光 pin.id=33; GPP_ReadPin(&pin); if(pin.state==GPP_LOW) {pin.state=GPP_HIGH; GPP_WritePin(&pin); } CSP_TransmitData(0x30,(255-(((LCD_CO break;caseLCD_IOCTL_BACKLIGHT_DISABLE:/*關(guān)閉背光 pin.id=33; pin.state=GPP_LOW; GPP_WritePin(&pin);/*disableBacklight*/ break;caseLCD_IOC MainLCD_Standby();/*LCD break;caseLCD_IOC MainLCD_CancelStandby();/*取消Standby模式進入FULL break; } returnSUCCESS;}RELEASE模塊：主要是對GPIO資源的釋放背光的關(guān)閉以及關(guān)閉LCD以及函數(shù)原型SINT32lc功能描述對硬件資源的釋放，對LCD參數(shù)描述無返回值SUCCESS成功SINT32lc{ MainLCD_Standby();/*LCD pin.id=33; pin.state=GPP_LOW; GPP_WritePin(&pin);/*關(guān)閉背光*/ returnSUCCESS;}5.3CAMERA的驅(qū)動實現(xiàn)通過MV3018的I2C控制接口向Camera模塊發(fā)送I2C控制字，AD6532通過系統(tǒng)總線控制MV3018，實現(xiàn)MV3018關(guān)于圖像攝取處理方面的各項功能。Camera驅(qū)動提供給上層打開和關(guān)閉模塊、控制模塊，可以實現(xiàn)Preview,Capture,渲染特效、翻轉(zhuǎn)、鏡像、縮放、JPEG編解碼、相框、snapshot(直接將Capture的圖片壓縮成JPEG格式)、MJPEG功能。5.3.1CAMERA驅(qū)動軟件的功能描述和性能要求本系統(tǒng)主要完成上層應(yīng)用與底層硬件的的接口關(guān)系，完成圖像攝取和處理功能的實現(xiàn)，以及底層的硬件驅(qū)動。在與應(yīng)用層的接口中，主要提供OPEN、CONTROL、RELEASE等接口函數(shù)，上層應(yīng)用通過調(diào)用相關(guān)接口函數(shù)實現(xiàn)開啟CAMERA，預(yù)覽、拍照、特效等功能。在與底層硬件的接口中，主要是在OPEN、CONTROL、RELEASE函數(shù)中完成對MV3018的控制，再通過MV3018來驅(qū)動sensor模組，使得再更換sensor是只需要修改相應(yīng)的sensor寄存器的值。5.3.2子系統(tǒng)軟件功能設(shè)計CAMERA驅(qū)動主要包括初始化模塊、卸載模塊、OPEN模塊、CONTROL模塊、RELEASE模塊，其中CONTROL主要包含一些上層應(yīng)用需要的一些特殊命令以及讀底層芯片的設(shè)置函數(shù)的調(diào)用。驅(qū)動模塊功能結(jié)構(gòu)如圖5-5所示。上層應(yīng)用上層應(yīng)用初始化模塊open模塊COTROLRELEASE模塊卸載模塊MV3018SensorMODULE模塊圖5-5SENSOR驅(qū)動模塊功能結(jié)構(gòu)打開模塊和關(guān)閉模塊：上層應(yīng)用通過驅(qū)動程序的打開模塊拉高CameraPowerDown，打開給Camera的1.5V核電壓供電的LDO，即給Camera正常供電。SINT32cam_open(UINT32op_flag){ GPP_PIN_INSTANCEpin; /*申請DBB的GPIO34用于給camera供電*/pin.id=34; pin.function=GPP_OUTPUT; pin.state=GPP_HIGH; pin.altMode=GPP_ALT_MODE0; GPP_ReleasePin(&pin); GPP_AcquirePin(&pin); pin.state=GPP_HIGH; GPP_WritePin(&pin);/*EnableGPIO34tosupplyvoltagetocamera*/returnSUCCESS;}上層應(yīng)用通過驅(qū)動程序的關(guān)閉模塊拉低CameraPowerDown，關(guān)閉給Camera的1.5V核電壓供電的LDO，即切斷Camera供電。SINT32cam_release(VOID){ mvUint8sensorData1[][2]={{0x03,0x40},{0x1f,0x80},{0x0d,0x80},{0x1e,0x18},{0x59,0x03}}; /*對sensor寫值，停止sensor工作*/mv3I2CW