嵌入式系統(tǒng)PDA智能手機設(shè)計方案

一、前言

隨著手持通信設(shè)備市場的快速發(fā)展，手機的功能逐漸增多?，F(xiàn)在手機已經(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(yīng)用，現(xiàn)在都可以在手持設(shè)備上實現(xiàn)。目前，市面上的智能手機主要采用 Microsoft公司的Pocket PC、Palm OS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。為使智能手機能夠為第三方應(yīng)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的 Q2403A作為射頻模塊的智能手機系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

二、智能手機(PDA)簡介

PDA是Personal Digital Assistant的縮寫，字面意思是“個人數(shù)字助理”。這種手持設(shè)備集中了計算，電話，傳真，和網(wǎng)絡(luò)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(yīng)的服務(wù)而不能實現(xiàn)。但可以預(yù)見，PDA發(fā)展的趨勢和潮流就是計算、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 Palm OS，Windows CE和EPOC。

三、個人PDA需求分析

作為3C融合到一個終端典范的智能手機，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(yīng)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(shù)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(shè)計周期而存在先進SOC設(shè)計理念，65nm乃至更窄線寬制程技術(shù)，BGA、CSP、MCP和SI先進封裝技術(shù)和理念都為智能手機的技術(shù)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3 G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(xí)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年內(nèi)，將會從目前的6%左右提升到20%以上，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(shè)計

主要參數(shù)：

CPU: arm920T 200MHz(Motorola MC9328MXL)；

顯示: AU 3.5 Reflective TFT LCD with LED front light 65,536色；

ROM: 32MB Flash；

RAM: 64MB SDRAM；

音效: 內(nèi)置單聲道麥克風(fēng)、內(nèi)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卡插槽，MMC Ver3, 1.0標準SDMC；

USB: USB 2.0主，從口；

紅外：IrDA, 115Kpbs；

串口：RS-232口；

LED: 紅(在充電指示)、綠(軟件運行或電池故障指示)

電源管理：Full featured - Sipports Run, Idle and Sleep modes

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：Possible integration、CF卡、Sensor、Bluetooth、SIM Card、其他

智能手機系統(tǒng)的硬件設(shè)計如圖1所示。該設(shè)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GSM通話、GPRS上網(wǎng)及其它PDA應(yīng)用等功能。

1 微處理器

MC928MX1（以下簡稱MX1）是摩托羅拉公司基于ARM核心的第一款MCU，主要面向高端嵌入式應(yīng)用。內(nèi)部采用arm920T 內(nèi)核，并集成了SDRAM/Flash、觸摸式LCD、USB、藍牙（bluetooth）、多媒體閃存卡（MMC）、CMOS攝像頭等控制器。關(guān)于 MX1的詳細資料，感興趣的讀者可以參考http://www.motorola.com.cn/semiconductors/。作為應(yīng)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)試和下載程序）。MX1提供了6個片選端（CS0~CS5），內(nèi)置了SDRAM控制器，數(shù)據(jù)寬度32位。在本系統(tǒng)中采用了2片8M×16位的SDRAM和2片4M×16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(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（Read Only Memory）和隨機存儲器RAM（Random Access Memory）。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：

SD存儲卡電路：

3．電源、時鐘和復(fù)位電路

1. 電源

電源部分為整個系統(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(yīng)的AC-DC的適配器，并在系統(tǒng)上配置相應(yīng)的線性穩(wěn)壓器進行DC-DC轉(zhuǎn)換。