【正文】 多應(yīng)用。 采用 Linux操作系統(tǒng)的理由是降低智能手機(jī)的生產(chǎn)成本。 Linux開發(fā)起來最大的特 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 2 點(diǎn)是從根本上開放源代碼，與其他系統(tǒng)相比，采用開放源代碼的 Linux手機(jī)操作系統(tǒng)能夠大大降低成本。而且開放源代碼還有一個(gè)好處是 允許手機(jī)制造商根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地開發(fā)適合自己手機(jī)的 Linux操作系統(tǒng)，這樣既能讓自己的產(chǎn)品有特色，又能避免受制于人，還能夠滿足用戶多方面的應(yīng)用。到現(xiàn)在，手機(jī)的應(yīng)用就由通話和簡(jiǎn)單的郵件傳輸，發(fā)展到 Web瀏覽和拍照攝影，照片編輯，動(dòng)畫播放等多個(gè)方面，這樣一來，手機(jī)軟件的開發(fā)規(guī)模是 3年前 5倍以上?；谶@個(gè)原因，開發(fā) Linux OS，開發(fā)者教育等各方面的成本就削減了不少，從而上市的產(chǎn)品便會(huì)更具競(jìng)爭(zhēng)力 [3]。 Linux操作系統(tǒng)在使用中的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。首先，對(duì)于消費(fèi)來說，采用的應(yīng)用于智能手機(jī)上的 Linux操 作系統(tǒng)和我們常說的應(yīng)用于電腦上的 Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)，而且都是全免費(fèi)操作系統(tǒng)。在操作系統(tǒng)上的免費(fèi)，就等于節(jié)省了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，附加到消費(fèi)者身上的也就少了，給大家?guī)砹藢?shí)惠。 Linux操作系統(tǒng)系統(tǒng)資源占用率較低，而且性能比較穩(wěn)定，這都是大家公認(rèn)的。使用起來能帶來急速體驗(yàn)，在同硬件配置上，能獲得其他智能手機(jī)操作系統(tǒng)得不到的快樂。如果以 Linux平臺(tái)的系統(tǒng)資源占用程度同體積龐大的 Windows Mobile相比，其結(jié)果可想而知。 Java在手機(jī)上應(yīng)用越來越廣的時(shí)候， Linux操作系統(tǒng)與 Java的相互融合，是 任何一個(gè)操作系統(tǒng)所不能比擬的， Linux加 Java的應(yīng)用方式，能夠給用戶極大的拓展空間。 相對(duì)來說， Linux操作系統(tǒng)缺點(diǎn)也不少。由于 Linux操作系統(tǒng)介入智能手機(jī)領(lǐng)域較晚，采用此操作系統(tǒng)的手機(jī)比較少，所以專為這些少量用戶所制作的第三方軟件還非常少，影響了 Linux操作系統(tǒng)在智能手機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的勢(shì)力擴(kuò)張。在 Linux的平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，對(duì)廠商的要求比較高，業(yè)界需要更強(qiáng)大的軟件。設(shè)計(jì)能力，安全性、實(shí)時(shí)性能、電源管理都是 Linux智能手機(jī)操作的天然缺陷。 支持 Linux操作系統(tǒng)的機(jī)型：摩托羅拉 A768I、摩托羅拉 A780、飛利浦 96海爾N60、中興 E3。 由于智能手機(jī)結(jié)合了強(qiáng)大的硬件運(yùn)行能力以及開放的軟件操作系統(tǒng)，因此無論是娛樂還是商務(wù)應(yīng)用，智能手機(jī)的功能都能夠在強(qiáng)大的第三方軟件的支持下獲得無限的擴(kuò)展。因此，在未來的手機(jī)市場(chǎng)上，智能手機(jī)將引領(lǐng)整個(gè)手機(jī)發(fā)展的潮流，而不是局限于現(xiàn)在的高端手機(jī)。 本課題研究的主要內(nèi)容 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 3 通過對(duì)本系統(tǒng)的分析研究，明確了本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)有以下幾點(diǎn)： (1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，完成手機(jī)控制 系統(tǒng)的構(gòu)建。 (2)對(duì)手機(jī)的工作過程進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，對(duì)手機(jī)系統(tǒng)代碼的編寫，實(shí)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)檢測(cè)、運(yùn) 營(yíng)商的檢測(cè)、接打電話、收發(fā)短信的功能 。 (3)對(duì)手機(jī)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建 ，并對(duì)其進(jìn)行深入的探討。 (4)把程序在硬件平臺(tái)上面運(yùn)行，測(cè)試手機(jī)性能，完善手機(jī)功能。 (5)完成設(shè)計(jì)說明書。 設(shè)計(jì)研究的預(yù)期效果 通過對(duì)本課程程序的設(shè)計(jì)和分析，完成此設(shè)計(jì)的最終效果如下： (1)采用 GPRS 模塊 SIM900，實(shí)現(xiàn)顯示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、短信的收發(fā)、電話的接打、存儲(chǔ)短信、信號(hào)強(qiáng)度的功能。 (2)觸摸屏輸入功能，可輸入數(shù)字，字母，漢子等信息。 (3)短信息支持中英文接收和發(fā)送。 (4)具有菜單控制功能，使用觸摸屏控制菜單 的選擇。實(shí)現(xiàn)多級(jí)菜單控制，摸屏單機(jī)菜單圖標(biāo)直接完成各種要求的功能。 (5)支持中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商 。 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 4 2 手機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 硬件平臺(tái) 本文設(shè)計(jì)的基于 ARM9平臺(tái)的 智能手機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)為基帶處理器 （ S3C2440） +應(yīng)用處理器 （ SIM900） 的雙處理器架構(gòu)。 基帶處理器實(shí)現(xiàn)目前手機(jī)所做的呼叫 /接聽、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然镜耐ㄐ殴δ?，?yīng)用處理器專用于處理高負(fù)荷的多媒體應(yīng)用。采用這種架構(gòu)的原因是因?yàn)閼?yīng)用處理器構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)，與基帶處理器通信子系統(tǒng)隔離開來。模塊化的架構(gòu)可以利用現(xiàn)有手機(jī)上的成 熟方案，對(duì)現(xiàn)有手機(jī)上的大部分代碼和電路只需稍加修改就可重復(fù)使用，工程師可以集中精力開發(fā)新的多媒體應(yīng)用功能，從而縮短整個(gè)開發(fā)時(shí)間，降低開發(fā)成本。 圖 21 ARM9試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu) S3C2440介紹 S3C2440A 是韓國(guó)三星公司推出的 16/32 位 RISC 微控制器，其 CPU 采用的是ARM920T 內(nèi)核。 S3C2440 的 特點(diǎn)： (1)具有 PLL 時(shí)鐘發(fā)生器，主頻最高可達(dá) 533M。 (2)內(nèi)核 供電最高 400M, 供電最高 533M。 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 5 (3)存儲(chǔ)器支持 、 、 、 。 (4)I/O 均支持 供電。 (5)s3c2440 為單機(jī)器周期執(zhí)行指令集。 (6)具有電源管理功能，可以使系統(tǒng)以普通方式、慢速方式、空閑方式和掉電方式工作，降低產(chǎn)品功耗。 內(nèi)核結(jié)構(gòu)： 采用 ARM920T 內(nèi)核，具有 16KB 指令 Cache、 16KB 數(shù)據(jù) Cache 和存儲(chǔ)器管理單元 MMU，指令高速存儲(chǔ)緩沖器 (ICache)，數(shù)據(jù)高速存儲(chǔ)緩沖器 (Dcache)提高指令執(zhí)行效率及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率，減少主存帶寬和響應(yīng)性帶來的影響，加強(qiáng)的 ARM 體系結(jié)構(gòu) MMU，用于支持 winCE、 Linux 等操作系統(tǒng)，內(nèi)部高級(jí)微控制總線 (AMBA)體系結(jié)構(gòu) 。 存儲(chǔ)器控制器特性： S3C2440 采用總線結(jié)構(gòu)管理片上外設(shè)及內(nèi)存。 S3C2440 的存儲(chǔ)器管理器提供訪問外部存儲(chǔ)器的所有控制信號(hào)。 27 位地址信號(hào)、 32 位數(shù)據(jù)信號(hào)、 8 個(gè)片選信號(hào)、以及讀 /寫控制信號(hào)等。 總共有 8 個(gè)存儲(chǔ)器 bank(bank0—bank7)，其中 bank0bank5 為固定 128MB， bank6 和 bank7 的容量可編程改變，可以是 1 3 6 128MB，最大共1GB。 bank0 可以作為引導(dǎo) ROM，其數(shù)據(jù)線寬只能是 16 位和 32 位，其它存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線寬可以是 8 位、 16 位和 32 位。 8 個(gè)存儲(chǔ)器 bank： bank0bank5： SRAM、 ROM(NOR FLASH)。 Bank6—bank7： SRAM、 ROM SDRAM(NOR FLASH)。 s3c2440 支持兩種啟動(dòng)方式： NOR FLASH 啟動(dòng)，即代碼直接寫入 NOR FLASH，運(yùn)行時(shí)直接在 NOR FLASH上運(yùn)行。 NAND FLASH 啟動(dòng)方式，即代碼燒到 NAND FLASH 中，借助片內(nèi) 4K 的 SRAM，將代碼由 NAND FLASH 烤到 SDRAM 中，在 SDRAM 中運(yùn)行。 GPRS模組介紹 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 6 在這個(gè)智能手機(jī) 系統(tǒng)中的基帶處理芯片 SIM900是雙頻 GSM模塊， 利用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語音傳輸和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，模組內(nèi)具備 TCP/IP協(xié)議棧，可以直接利用它實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)， 具有話音、 GSM電路數(shù)據(jù)，傳真、 GPRS分組數(shù)據(jù)、短消息等功能。該無線收發(fā)模塊將作為一個(gè)通信子系統(tǒng)，與應(yīng)用系統(tǒng)相互獨(dú)立存在。 SIM900與S3C2440的通信通過 UART接口，可以由 AT命令來實(shí)現(xiàn)。音頻芯片主要實(shí)現(xiàn) MP3播放，錄音等音頻功能，攝像頭模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)碼拍照、攝像的功能， SD/MMC卡接口可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)存儲(chǔ)擴(kuò)展功能， USB接口可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與計(jì)算機(jī) 的數(shù)據(jù)傳輸 [5]。以上這些模塊都由 S3C2440芯片來控制，它們共同構(gòu)成了智能手機(jī)的應(yīng)用模塊 ， 如圖 24所示。 GPRS 模組使用標(biāo)準(zhǔn)串口與主控制器進(jìn)行通訊。模組帶有一個(gè) 10 針的接口，該接口可以直接和 MCU 相連接?；蛘哂脩艨梢酝ㄟ^模組上的 RS232 接口和 PC 機(jī)直接相連接使用。 GPRS 模組可以用到以下場(chǎng)合 ： (1)手持通訊設(shè)備。 (2)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 (3)無線網(wǎng)絡(luò)終端。 GPRS 模組需通過 J4 的電源開關(guān)信號(hào)（ PWRKEY）輸入引腳向 GPRS 模組輸入如圖 22 所示的上電時(shí)序 GPRS 才能被啟動(dòng)，啟動(dòng)后 GPRS 的信號(hào)指示燈會(huì)閃爍。也可以手動(dòng)按下 GPRS 模組上的 ON/OFF 按鍵，大約 2 秒之后松開， GPRS 模組亦可以被啟動(dòng)。 P o w e r O N 1 5 0 0 m sO N 圖 22 GPRS 模組啟動(dòng)時(shí)序圖 GPRS 模組啟動(dòng)之后，即可通過 UART 接口發(fā)送 AT 指令來控制語音或數(shù)據(jù)收發(fā) 。 連接 GPRS 模組到實(shí)驗(yàn)箱的 J8（ GPRS）接口上，注意一定要按順序（實(shí)驗(yàn)箱的12V 接模組的 VCC， IOB0 接 PWRKEY， GND 接 GND）插接，且不可插反或錯(cuò)位；斷開 JP JP8 的所有跳線；斷開手柄接口與手柄的連接；如圖 23 配置 GPRS；如連接耳麥和天線。 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 7 J5 JP1 圖 23 GPRS 模組跳線配置 圖 24 手機(jī)硬件系統(tǒng)框圖 Linux操作系統(tǒng) 喇叭 /聽筒 /受話器 無線通信模塊 SIM300 SIM卡 應(yīng)用處理器 S3c2440 音頻芯片 SD/MMC卡 攝像頭模塊 LCD 和觸摸屏模塊 Flash and SDRAM 電源管理芯片 UART串口 應(yīng)用程序子系統(tǒng) 通信子系統(tǒng) 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 8 Linux操作系統(tǒng)作為一種多任務(wù)、穩(wěn)定可靠、內(nèi)核可裁減的系統(tǒng)、是開發(fā)嵌入式軟硬件產(chǎn)片的優(yōu)秀軟件平臺(tái)。嵌入式 Linux是一種開放源碼、軟實(shí)時(shí)、多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)。通常它是在標(biāo)準(zhǔn) Linux的基礎(chǔ)上針對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行剪裁和優(yōu)化后形成的。剪裁和優(yōu)化后的 Linux體積更小，性能更加穩(wěn)定，而且源代碼本身是免費(fèi)的。這將大大減少開發(fā)商的成本，更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，由于遍布全球的眾多 Linux愛好者又能給予 Linux開發(fā)者強(qiáng)大的技術(shù)支持，所以眾多商家紛紛轉(zhuǎn)向嵌入式 Linux的開發(fā)。 Linux作為一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)具有許多的優(yōu)點(diǎn)： (1)可運(yùn)行于多種硬件平臺(tái) Linux符合 IEEE ，使應(yīng)用程序具有較好的可移植性。內(nèi)核的 90%以上的代碼是用可移植性好的 c語言完成的，少部分的底層相關(guān)的代碼由匯編語言完成，并根據(jù)處理器類型分門別類的放在系統(tǒng)內(nèi)核源碼的 Linux/arch/目錄中。目前 Li nux內(nèi)核支持 Interx86， Motorola/IBM PowerPC， S390等處理器體系結(jié)構(gòu)。并且支持嵌入式領(lǐng)域中廣泛使用的 ARM和 Motorola MC68000系列。隨著 Linux越來越廣泛地應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域，它所支持的嵌入式微處理器必定會(huì)進(jìn) 一 步增加。 (2)可裁減，性能優(yōu)異，應(yīng)用軟件豐富 Linux的動(dòng)態(tài)模塊加載使 Linux的剪裁極為方便，高度模塊化的部件使添加非常容易。一般來說，經(jīng)過適當(dāng)剪裁后的 Linux內(nèi)核的啟動(dòng)部分的目標(biāo)代碼不到 500KB。用戶完全可以把 Linux內(nèi)核和 root文件系統(tǒng)放在一張軟盤上。也可以利用 Linux實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無盤圖形工作站。 Linux是一個(gè)全面的多任務(wù)和真正的 32位操作系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，支持多種硬件平臺(tái)，應(yīng)用工具多。隨著 Linux的不斷發(fā)展，基于 Linux平臺(tái)上的應(yīng)用軟件也不斷得到擴(kuò)充。 (3)使用成本低 Linux是免費(fèi)軟件，只要遵守 GPL(GNU General Pubic License)的規(guī)定，就可以免費(fèi)獲得，并進(jìn)行開發(fā)和商業(yè)發(fā)行。 Linux下有許多同樣遵循 GPL規(guī)定的一系列的軟件工具開發(fā)包，它們均為自由 發(fā)布及使用的代碼，從功能上看并于亞于商用開發(fā)包，可以極大地降低開發(fā)成本。這一優(yōu)勢(shì)是其他嵌入式操作系統(tǒng)無法比擬的。 (4)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能 Linux操作系統(tǒng)最突出的是網(wǎng)絡(luò)部分，基本上所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口都可以在 Linux上找到。 Linux比標(biāo)準(zhǔn)的 Unix能更加高效的處理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)地網(wǎng)絡(luò)吞吐性 基于 Linux 下智能手機(jī)的設(shè)計(jì) 9 能也非常好，這也是 Linux在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器市場(chǎng)上占據(jù)越來越大市場(chǎng)份額的一個(gè)原因。Linux內(nèi)核對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)是從簡(jiǎn)潔高效的角度出發(fā)的。它有一整套的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊。 Linux不僅可以支持一般用戶需求的文件傳輸協(xié)議 FTP， TELNET和 RLOGIN協(xié)議，還能提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)上其他及機(jī)器 內(nèi)文件的訪問 。 Linux的網(wǎng)絡(luò)功能十分強(qiáng)大，更 重要的是， Linux的網(wǎng)絡(luò)功能和協(xié)議是以內(nèi)核可選的模塊方式提供