基于S3C2410的智能移動(dòng)業(yè)務(wù)終端設(shè)計(jì)

1 引 言

　　近年來(lái)，移動(dòng)通信在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。在我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展過(guò)程中，移動(dòng)通信業(yè)的迅猛增長(zhǎng)起到重要的推動(dòng)作用，而且成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商在用戶數(shù)量和運(yùn)營(yíng)收入飛速增長(zhǎng)的同時(shí)，也面臨著眾多的新問(wèn)題。目前移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行擴(kuò)張面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是：移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以在城市的商業(yè)區(qū)開設(shè)規(guī)模較大、具備多種演示設(shè)備、起到很好宣傳作用的旗艦店；也可以在鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)和城市的遠(yuǎn)郊區(qū)開設(shè)規(guī)模較小、具備全部服務(wù)功能的普通營(yíng)業(yè)廳；但是在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村等廣大區(qū)域，開設(shè)營(yíng)業(yè)廳面臨著人力物力的投入，加大成本，不便于管理等很多困難。另一個(gè)重要的問(wèn)題是：現(xiàn)階段移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的手機(jī)號(hào)碼管理方式是根據(jù)營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的業(yè)務(wù)數(shù)量(即放出號(hào)碼數(shù)量)，將已經(jīng)燒錄好的SIM卡或虛擬號(hào)碼放置在各個(gè)營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)?；玖鞒淌强蛻粼谝粋€(gè)營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)選擇喜歡的號(hào)碼，辦理開戶業(yè)務(wù)，獲得SIM卡，然后使用。這樣的管理方式有很多弊端，用戶不能很好地選擇自己喜歡的號(hào)碼，同樣各個(gè)營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)也存在號(hào)碼管理分配混亂(例如有的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)占有大量號(hào)碼，而其他的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)沒有號(hào)碼)，沒有實(shí)現(xiàn)資源最大化利用的問(wèn)題。

　　本文根據(jù)這一新的需求，提出一種智能移動(dòng)業(yè)務(wù)終端設(shè)計(jì)方案，結(jié)合移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商定制的業(yè)務(wù)功能，可以很好地解決這些問(wèn)題。

2 終端硬件設(shè)計(jì)

2.1 功能分析

　　現(xiàn)在的智能終端都具有強(qiáng)大的通信功能、日常工作輔助功能和多媒體娛樂功能。這里設(shè)計(jì)開發(fā)的智能移動(dòng)業(yè)務(wù)終端系統(tǒng)除了滿足普通智能終端的功能之外，還要具備如下的定制功能：

　　(1)繳費(fèi)功能。包括短信充值、繳納分?jǐn)傤A(yù)存和專項(xiàng)月租、賬戶管理和打印繳費(fèi)憑證等。

　　(2)選號(hào)功能。包括所有號(hào)碼選取和分HLR選取號(hào)碼。

　　(3)開戶功能。開戶成功后，可以打印開戶的憑證；如果是空卡，可以遠(yuǎn)程寫卡。

　　(4)SIM卡的燒錄功能。村級(jí)代理營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)可利用專用終端RPS讀寫卡器，完成SIM卡的讀寫，實(shí)現(xiàn)卡號(hào)分離。

　　(5)票據(jù)打印功能。內(nèi)置小型的熱敏打印設(shè)備或者針式打印設(shè)備，可以打印相應(yīng)票據(jù)。

2.2 硬件平臺(tái)選取

　　智能移動(dòng)終端系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為3類：

　　(1)既處理通信協(xié)議又實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能的單一高性能內(nèi)核處理器系統(tǒng)架構(gòu)；

　　(2)基帶處理器加應(yīng)用處理器的系統(tǒng)架構(gòu)；

　　(3)采用多個(gè)不同的處理器內(nèi)核的系統(tǒng)架構(gòu)。

　　采用基帶處理器加應(yīng)用處理器的系統(tǒng)架構(gòu)，應(yīng)用處理器選用Samsung的S3C2410，GSM／GPRS處理器選用華為的GTM900。

2.3 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)數(shù)字業(yè)務(wù)終端是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，主要分為通信子系統(tǒng)和多媒體應(yīng)用子系統(tǒng)2部分，如圖1所示。

2.4 模塊設(shè)計(jì)

　　業(yè)務(wù)終端主要由應(yīng)用處理器、GSM／GPRS模塊、LCD模塊、音頻編解碼模塊、電源管理模塊、打印機(jī)模塊、外圍擴(kuò)展接口等組成。

　　應(yīng)用處理器S3C2410采用272引腳FBGA封裝，內(nèi)含一個(gè)ARM920T內(nèi)核，主要的片內(nèi)外圍有SDRAM控制器、3通道的UART、4通道的DMA、4個(gè)具有PWM功能的計(jì)時(shí)器和1個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘、8通道的10位ADC、觸摸屏接口和I2C總線接口等。

　　GSM／GPRS無(wú)線模塊GTM900支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強(qiáng)AT命令，提供豐富的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。

　　S3C2410集成了LCD控制器，通過(guò)對(duì)垂直和水平同步信號(hào)、偏置信號(hào)和象素時(shí)鐘信號(hào)的編程，可以很好的支持LCD顯示。選用的是3.5英寸QVGA的觸摸屏。

　　音頻編解碼模塊選用Philips的UDA1341TS。UDA1341TS提供2組音頻輸入信號(hào)線，1組音頻信號(hào)輸出線，1組I2S總線接口信號(hào)，一組L3總線。

　　以太網(wǎng)控制器采用Cirrus Logic的CS8900A，該控制器與S3C2410有很好的兼容性，物理層支持以太網(wǎng)協(xié)議，集成發(fā)射和接收緩沖區(qū)。

　　打印機(jī)模塊采用微型熱敏或針式打印機(jī)，可以滿足各類票據(jù)打印的需求。

　　在此對(duì)電源管理模塊的設(shè)計(jì)加以特別的說(shuō)明：移動(dòng)業(yè)務(wù)終端包含GSM／GPRS、打印機(jī)、LCD等多個(gè)模塊，還有S3C2410內(nèi)核，因此需要多個(gè)不同的高質(zhì)量電平。在該系統(tǒng)中，需要使用5 V(VDDPRN，為打印機(jī)模塊供電)、4 V(VDDGSM，為GSM模塊供電)，3.3 V(VDD33，為存儲(chǔ)器、外部I／O供電)和1.8 V(VDD18，為S3C2410內(nèi)核供電)的直流穩(wěn)壓電源。這里設(shè)計(jì)的終端要具備意外斷電時(shí)持續(xù)工作的能力，因此有外接鋰電池，這樣還要考慮電池充放電及外接直流電源優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題。

　　采用Linear公司的LTC4085電源控制芯片，很好地解決了以上問(wèn)題。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)輸入電壓為5 V直流穩(wěn)壓電源，經(jīng)過(guò)LTC4085進(jìn)行充放電判斷，輸出高質(zhì)量的5 V電壓，然后輸出分為3路。第一路經(jīng)過(guò)LM1086，經(jīng)過(guò)計(jì)算，選用一個(gè)阻值為266 Ω的電阻可以得到4 V的輸出(即VD-DGSM)，為GSM模塊供電；第二路經(jīng)過(guò)LTC3428，得到高質(zhì)量的5 V電壓(即VDDPRN)，為打印機(jī)模塊供電；第三路分別經(jīng)過(guò)3.3 V的AS1117和1.8 V的AS1117，分別得到高質(zhì)量的3.3 V電壓和1.8 V電壓。如圖3所示。設(shè)計(jì)制作的開發(fā)板實(shí)際測(cè)試，各個(gè)電壓均符合設(shè)計(jì)要求。

　　實(shí)用化產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須考慮到使用時(shí)的極端情況，本業(yè)務(wù)終端也面臨同樣的設(shè)計(jì)問(wèn)題。假設(shè)當(dāng)打印機(jī)正在打印票據(jù)時(shí)，有電話接入，GSM／GPRS模塊立即開始工作，這時(shí)的功耗即為設(shè)計(jì)最大功耗。由表1可以看出設(shè)計(jì)的輸入功率為15 W，而打印機(jī)模塊工作的最大功率為9 W，GSM／GPRS模塊的最大功率為2 W，其他模塊的最大功率之和不超過(guò)3 W，最大使用功率為14 W小于輸入功率15 W，可以滿足使用的極端情況。在開發(fā)板的實(shí)際使用中，也沒有出現(xiàn)問(wèn)題。

3 終端軟件設(shè)計(jì)

　　終端的軟件由3部分組成：Windows CE操作系統(tǒng)移植，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和自主開發(fā)的應(yīng)用程序。Windows CE操作系統(tǒng)是用戶控制系統(tǒng)的平臺(tái)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序采用模塊化設(shè)計(jì)，向上為用戶層的解碼應(yīng)用程序提供API函數(shù)，向下通過(guò)硬件系統(tǒng)API函數(shù)控制系統(tǒng)硬件。自主開發(fā)的應(yīng)用程序包括輸入法、UI設(shè)計(jì)、電話簿等。

　　在此對(duì)輸入法的設(shè)計(jì)加以特別的說(shuō)明：Windows CE的中文輸入法實(shí)現(xiàn)為一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)輸入法的調(diào)用。根據(jù)Windows的系統(tǒng)說(shuō)明，輸入法編輯器(IME)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)需要實(shí)現(xiàn)15個(gè)接口函數(shù)。要完成的函數(shù)為ImeInquire，ImePressKey，ImeSelect，ImeToAsci-iEx，UIWndProc，CandWndProc，StatusWndProc。主要是利用Windows的輸入法管理功能實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用窗體、不同的Windows控件的輸入法彈出控制、錄入按鍵截取以及發(fā)送。邏輯流程如圖3所示。

　　輸入法按鍵方式采用電話12鍵，類似普通手機(jī)輸入法；*鍵用于在非電話輸入狀態(tài)切換輸入法；#鍵用于在非電話輸入狀態(tài)輸入標(biāo)點(diǎn)；上、下、左、右鍵用于換頁(yè)或選擇輸入拼音；選擇鍵用于確定所選字或字母；刪除鍵用于刪除一個(gè)字或字母。

4 結(jié) 語(yǔ)

　　本智能移動(dòng)業(yè)務(wù)終端主要應(yīng)用于城鎮(zhèn)遠(yuǎn)郊區(qū)和廣大農(nóng)村地區(qū)，可用此終端建立營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)層，運(yùn)營(yíng)商可以為終端開設(shè)內(nèi)部專用網(wǎng)，也可以使用外部公眾網(wǎng)。采用加密解密算法可以保證系統(tǒng)安全。

　　本文設(shè)計(jì)的智能移動(dòng)業(yè)務(wù)終端與普通的智能終端相比，其主要?jiǎng)?chuàng)新思想在于硬件增加了SIM卡燒寫、票據(jù)打印等功能，軟件增加了繳費(fèi)、選號(hào)、開戶等功能。該智能業(yè)務(wù)終端具有良好的性能和擴(kuò)展性，明確的市場(chǎng)定位和迫切的需求，依托運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)大市場(chǎng)推動(dòng)力，在目前移動(dòng)通信飛速發(fā)展的時(shí)期具有廣闊的市場(chǎng)前景。