基于嵌入式系統(tǒng)的手機(jī)編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　引 言

　　隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)從單一的電話通信設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒕W(wǎng)絡(luò)終端，因此，近年來(lái)手機(jī)編程已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的技術(shù)。手機(jī)是一個(gè)高新技術(shù)的集合體，包含了移動(dòng)終端、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理以及通信協(xié)議設(shè)置等多項(xiàng)技術(shù)。手機(jī)編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)是集合了通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、電子技術(shù)、軟件工程、操作系統(tǒng)等理論的軟硬件的教學(xué)與研究開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在這個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)相應(yīng)的程序，可以掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程與方法；可以根據(jù)使用者的需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)手機(jī)的基本功能和擴(kuò)展功能。

　　1 手機(jī)編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

　　作為專業(yè)技術(shù)課程，手機(jī)編程技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容包括系統(tǒng)設(shè)置、操作系統(tǒng)使用以及應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，因此，手機(jī)編程平臺(tái)必須支持各項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容。另外，作為教學(xué)儀器，不僅需要滿足全部工程編程測(cè)試等技術(shù)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)要求，同時(shí)，還必須具有系統(tǒng)靈活、調(diào)試方便等特點(diǎn)。因此，手機(jī)編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)硬件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：支持移動(dòng)公網(wǎng)通信功能，支持嵌入式設(shè)計(jì)基本功能，支持?jǐn)U展操作功能，支持結(jié)構(gòu)調(diào)整，支持?jǐn)?shù)字測(cè)試。

　　根據(jù)上述要求，把手機(jī)編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)劃分為硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)：硬件平臺(tái)采用了功能模塊化設(shè)計(jì)思想，有利于系統(tǒng)硬件的擴(kuò)充與更改?；谀K化的設(shè)計(jì)中，把手機(jī)的硬件部分劃分為通信單元模塊、嵌入式系統(tǒng)模塊、音頻輸入／輸出模塊和電源模塊。各模塊在結(jié)構(gòu)與功能上完全獨(dú)立，且采用統(tǒng)一的接口規(guī)范，使各模塊能簡(jiǎn)單方便地連接到一起，構(gòu)成完整的手機(jī)編程硬件平臺(tái)。

　　考慮到降低開(kāi)發(fā)成本以及移植與編程難度等因素，軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包括Bootloader的設(shè)計(jì)、Linux操作系統(tǒng)移植、相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序編寫、GUI移植等。

　　軟件和硬件平臺(tái)相結(jié)合，形成了硬件開(kāi)放、源碼公開(kāi)、滿足手機(jī)編程開(kāi)發(fā)需要的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)、GSM／CDMA、操作系統(tǒng)、GUI等技術(shù)的綜合技術(shù)體，構(gòu)建了一個(gè)完整的、開(kāi)放的手機(jī)編程平臺(tái)。

　　2 手機(jī)編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)

　　手機(jī)編程平臺(tái)系統(tǒng)中，需要處理的數(shù)據(jù)有兩大類：通信數(shù)據(jù)以及應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。這里采用了雙處理器的解決方案，如圖1所示。

　　①公網(wǎng)通信模塊。利用一個(gè)微處理器(專用單片機(jī))系統(tǒng)構(gòu)成通信電路模塊，專門處理與GSM／CDMA通信相關(guān)的任務(wù)。

　　②應(yīng)用程序處理模塊。利用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成本地任務(wù)處理模塊，用來(lái)運(yùn)行操作系統(tǒng)及其他應(yīng)用程序。

　　2．1 公網(wǎng)通信模塊

　　公網(wǎng)通信模塊如圖2所示，采用市場(chǎng)上可購(gòu)買到的手機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)。以GSM公網(wǎng)通信模塊為例，手機(jī)模塊中包括天線、內(nèi)部Flash、SDRAM、GSM基帶處理器、電源等。GSM基帶處理器是手機(jī)模塊的核心部件，其作用相當(dāng)于一個(gè)協(xié)議處理器，用來(lái)處理外部系統(tǒng)通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的AT指令。天線部分用來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)發(fā)射一接收、調(diào)制一解調(diào)，以及射頻信號(hào)與基帶處理器之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換。匹配電源為處理器及射頻部分提供所需的電源。