實(shí)用的PDA設(shè)計(jì)方案

.專業(yè)整理..專業(yè)整理..學(xué)習(xí)幫手.學(xué)習(xí)幫手.嵌入式系統(tǒng)智能手機(jī)（PDA）設(shè)計(jì)方案一、刖百隨著手持通信設(shè)備市場的快速發(fā)展，手機(jī)的功能逐漸增多。現(xiàn)在手機(jī)已經(jīng)不只是用于語音通信的手持設(shè)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(jī)被稱為智能手機(jī)。近年，嵌入式處理器的運(yùn)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(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，現(xiàn)在都可以在手持設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。目前，市面上的智能手機(jī)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(yīng)用軟件的移植。為使智能手機(jī)能夠?yàn)榈谌綉?yīng)用軟件提供一個(gè)更為開放的嵌入式平臺，本人對智能手機(jī)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(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。二、智能手機(jī)（PDA）簡介PDA是PersonalDigitalAssistant 的縮寫，字面意思是“個(gè)人數(shù)字助理”。這種手持設(shè)備集中了計(jì)算，，傳真，和網(wǎng)絡(luò)等多種功能。它不僅可用來管理個(gè)人信息（如通訊錄，計(jì)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(dāng)作手機(jī)來用。尤為重要的是，這些功能都可以通過無線方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)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(yīng)的服務(wù)而不能實(shí)現(xiàn)。但可以預(yù)見， PD儂展的趨勢和潮流就是計(jì)算、通信、網(wǎng)絡(luò)、存儲、娛樂、電子商務(wù)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(gè)人PDAW求分析作為3C融合到一個(gè)終端典的智能手機(jī)，除了實(shí)現(xiàn)通訊功能外，還可以實(shí)現(xiàn)很多計(jì)算機(jī)和消費(fèi)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(yīng)用軟件后，能隨時(shí)隨地的滿足不同消費(fèi)者的差異化需求，因而具有其他產(chǎn)品不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢。IC技術(shù)的進(jìn)步為智能手機(jī)的研發(fā)實(shí)現(xiàn)提供了可能，為了縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期而存在先進(jìn) SOC?計(jì)理念，65nm乃至更窄線寬制程技術(shù)，BGACSPMC林口SI先進(jìn)封裝技術(shù)和理念都為智能手機(jī)的技術(shù)進(jìn)步、功能實(shí)現(xiàn)和性能提升提供了強(qiáng)有利的支撐。3G即將啟動，帶寬的顯著提升，為智能手機(jī)的許多新功能流暢實(shí)現(xiàn)、性能提升提供了強(qiáng)有力的保證。如擁有 DMB（數(shù)字多媒體廣播）功能的智能手機(jī)在 2G和2.5G上很難實(shí)施，即使實(shí)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(jī)正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)會和便利，隨著消費(fèi)者認(rèn)知程度的提高和使用習(xí)慣的養(yǎng)成，智能手機(jī)在整個(gè)手機(jī)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(jī)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的巨大商業(yè)機(jī)會。四、智能手機(jī)（PDA）系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)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(fēng)、置單聲道揚(yáng)聲器、立體聲耳機(jī)插口；觸屏：電阻式觸摸屏；SD/MMC:1個(gè)SD卡插卞f,MMCVer3,1.0標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行或電才4故障指示）電源管理：Fullfeatured-SupportsRun,IdleandSleepmodes復(fù)位：設(shè)置復(fù)位開關(guān)；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(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如圖 1所示。該設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)智能手機(jī)的 GSMS話、GPRSt網(wǎng)及其它PDA應(yīng)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(yīng)用。部采用ARM920假，并集成了SDRAM/Flashr觸摸式LCDUSB藍(lán)牙（bluetooth）、多媒體閃存卡（MMC、CMO謖像頭等控制器。關(guān)于MX1的詳細(xì)資料，感興趣的讀者可以參考.motorola../semiconductors/。作為應(yīng)用開發(fā)的最小系統(tǒng)必須包括RAM（程序運(yùn)行空間）、Flash（存放目標(biāo)代碼）和串行接口（用于調(diào)t和下載程序）。 MX1提供了6個(gè)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(shí)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(dāng)設(shè)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(jī)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(shí)鐘和復(fù)位電路.電源電源部分為整個(gè)系統(tǒng)提供電力。電源部分的關(guān)鍵問題是低功耗的設(shè)計(jì)問題，低功耗的措施一般有：降低電壓、降低時(shí)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(yīng)的AC-DC的適配器，并在系統(tǒng)上配置相應(yīng)的線性穩(wěn)壓器進(jìn)行 DC-DC轉(zhuǎn)換。下圖為系統(tǒng)電源電路部分原理圖：.時(shí)鐘OM[3:2]均接地的方式，即采用外時(shí)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(shí)鐘。外部振蕩器由 12MH溫振和2個(gè)15pF的微調(diào)電容組成。2.時(shí)鐘時(shí)鐘信號的產(chǎn)生常用的有 RC時(shí)鐘、晶體振蕩時(shí)鐘、鎖相環(huán)倍頻時(shí)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(shí)鐘。外部振蕩器由 12MHz晶振和2個(gè)15pF的微調(diào)電容組成。下圖為時(shí)鐘電路部分原理圖:.復(fù)位復(fù)位電路的設(shè)計(jì)常用的有RC復(fù)位、專用電路復(fù)位、軟件復(fù)位等下圖為復(fù)位電路部分原理圖：

系統(tǒng)初始化時(shí)對時(shí)鐘的操作：系統(tǒng)的初始化程序代碼，應(yīng)對系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化檢測電源部分，應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需求設(shè)置掉電模式和關(guān)閉喚醒的代碼時(shí)鐘部分要根據(jù)需求設(shè)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(shù)， 最初使用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)媒體， 采用載波多路訪問和碰撞檢測 (CSMA/CD機(jī)制，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到 10Mbps雖然以太網(wǎng)是由Xeros公司早在20世紀(jì)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(shù)的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)被設(shè)計(jì)用來滿足非持續(xù)性網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(luò)中，以太網(wǎng)可以算是應(yīng)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(shí)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(gòu)成，目前常見的以太網(wǎng)接口芯片，如 RTL8019RTL8029、RTL8139、CS890aDM900港，其部結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì):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(luò)協(xié)議：一般用戶的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)在應(yīng)用層完成， 底層利用操作系統(tǒng)提供的現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。圖7JTCP-IP結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)接口總線。該總線是一種連接外圍設(shè)備的機(jī)外總線，最多可連接127個(gè)設(shè)備，為微機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充和配置外部設(shè)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(biāo)準(zhǔn)版本USBl.0,目標(biāo)是為中低速的外圍設(shè)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(jī)系統(tǒng)及其外設(shè)性能和功能的增強(qiáng)，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(fù)雜的高級外設(shè)與 PC機(jī)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(chǔ)上又提供了更高的帶寬，并且與現(xiàn)有的外設(shè)保持完全兼容。這里采用的是USB2.0接口。.音頻輸出和麥克風(fēng)電路下圖為音頻電路部分原理圖:下圖為麥克風(fēng)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(shè)計(jì)及開發(fā)符合ETSIGSMPhase2+標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)（PDA）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析和軟件設(shè)計(jì)是智能手機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)之一，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、擴(kuò)展性等。因?yàn)橐骖櫟?GSM語音控制與其它智能手機(jī)應(yīng)用之間的互相切換及關(guān)聯(lián)關(guān)系， 智能手機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就變得相對復(fù)雜。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)將軟件分為三層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。最下面一層為操作系統(tǒng)層，主要實(shí)現(xiàn)對 Linux操作系統(tǒng)的移植，其中包括 Bootloader引導(dǎo)程序、LCD等設(shè)備的驅(qū)動程序。中間層為服務(wù)程序?qū)?，該層主要包?GUI服務(wù)器以及GSM/GPRS!制服務(wù)器。智能手機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于各項(xiàng)功能應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。對智能的設(shè)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(wù)杈序, 的設(shè)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(wù)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(fèi)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(gè)幾乎支持所有主流 32位CPU勺操作系統(tǒng)。其特點(diǎn)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(wù)等。本設(shè)計(jì)中采用的Linux核是ARM-Linux基礎(chǔ)上，編寫符合硬件設(shè)計(jì)的引導(dǎo)程序及電源管理控制程序；并針對本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，編寫了LCD觸摸屏等硬件設(shè)計(jì)驅(qū)動程序。

智能手機(jī)基于Linux操作系統(tǒng)工作時(shí)，首先初始化 CPU然后加載各個(gè)設(shè)備驅(qū)動程序，初始化存儲器及外圍設(shè)備；最后啟動各服務(wù)程序，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。.服務(wù)程序的設(shè)計(jì)智能手機(jī)系統(tǒng)中的服務(wù)程序主要有 GUIServer和GSM/GPRSServer,它們是上層應(yīng)用賴以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。GUIServer為使系統(tǒng)能夠很好地支持瀏覽器及 MM藩界面復(fù)雜的應(yīng)用，具有良好的可擴(kuò)展性，本系統(tǒng)中的 GUIServer設(shè)計(jì)采用了客戶機(jī)/服務(wù)器模式，并以動態(tài)庫的形式對圖形設(shè)備接口進(jìn)行封裝，具體如圖3所示。服務(wù)進(jìn)程與應(yīng)用進(jìn)程之間采用 Linux提供的消息隊(duì)列進(jìn)行通信。服務(wù)進(jìn)程保存系統(tǒng) GUI環(huán)境的描述信息，為應(yīng)用進(jìn)程提供注冊及一些計(jì)算任務(wù)，如計(jì)算當(dāng)前剪切域容等。此外，還負(fù)責(zé)顯示桌面。應(yīng)用程序的啟動后，首先與服務(wù)進(jìn)程建立連接并進(jìn)行交互，將自身的一些描述信息發(fā)送到服務(wù)進(jìn)程。服務(wù)進(jìn)程和應(yīng)用進(jìn)程通過調(diào)用動態(tài)庫實(shí)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(wù)進(jìn)程或應(yīng)用程序而言，它們是透明的，不需要進(jìn)行管理。因服務(wù)進(jìn)程與客戶進(jìn)程分別運(yùn)行在不同的進(jìn)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(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)對動態(tài)庫中封裝的函數(shù)進(jìn)行了分層。其中直接針對 Framebuffer進(jìn)行輸出的函數(shù)位于系統(tǒng)最低層，其上是設(shè)備上下文。因每次對一個(gè)窗口輸出的時(shí)都要首先建立設(shè)計(jì)上下文，所以設(shè)備上下文總可以引用窗體結(jié)構(gòu)，自然也可以引用到窗口剪切域，在剪切域圍才可以進(jìn)行輸出。圖形設(shè)備接口建立在設(shè)備上下文之上，主要包括點(diǎn)、線、面、文本等。如上文所述，輸出之前，首先建立設(shè)備上下文，即其輸出的目標(biāo)是設(shè)備上下文，而不是窗口。

圖形設(shè)備接口的上層是應(yīng)用開發(fā)接口即 API層，桌面進(jìn)程與客戶進(jìn)程都通過調(diào)用 API函數(shù)實(shí)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(shè)備。GSM/GPRSServer多工通信服務(wù)器軟件GSM/GPRSServer多工通信服務(wù)器軟件是、短信及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的守護(hù)進(jìn)程，負(fù)責(zé)響應(yīng)應(yīng)用程序轉(zhuǎn)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(gè)智能手機(jī)系統(tǒng)的核心。在這部分的工作中要實(shí)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(shí)，保證、短信的接入。具體程序設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖所示。.機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)有了中間層的服務(wù)程序，上層應(yīng)用程序可以根據(jù) GUIServer及GSM/GPRSServer提供的接口進(jìn)行移植和開發(fā)。本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了控制程序、短信收發(fā)的管理及數(shù)據(jù)精力的應(yīng)用等。下面以控制程序?yàn)槔榻B智能手機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本人將控制程序設(shè)計(jì)分為三個(gè)運(yùn)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(gè)狀態(tài)之間的關(guān)系和進(jìn)入各個(gè)狀態(tài)的條件。控制程序在智能手機(jī)系