基于W925E240低成本信息話機(jī)的設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于W925E240低成本信息話機(jī)的設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用基于W925E240低成本信息話機(jī)的設(shè)計(jì)

湖南大學(xué)鄧月明歐陽(yáng)純萍

引言

信息話機(jī)是中文固定短信終端（CPE），主要功能是與短消息中心（SMC，又叫綜合信息系統(tǒng)IIS）配合完成短信息的收發(fā)，另外還可實(shí)現(xiàn)E-mail的收發(fā)、信息點(diǎn)播等功能。自從1999年以來(lái)，我國(guó)就一直在修訂完善相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，目前已有深圳、上海、江蘇、江西等多個(gè)省份開(kāi)通了固定短信業(yè)務(wù)（又稱家家e業(yè)務(wù)），固定短信也逐漸為人們所熟悉和接受。

本文所給出的信息話機(jī)是采用Winbond的W925E240作為主控制器，可以實(shí)現(xiàn)普通語(yǔ)音通話、短信收發(fā)、中文信息點(diǎn)播等功能。W925E240的CID功能模塊包括FSK解碼器、DTMF接收器、終端設(shè)備提示信號(hào)（CAS)檢測(cè)器和振鈴檢測(cè)器，內(nèi)置了DTMF/FSK發(fā)生器（1200bps），利用該芯片可以很容易地實(shí)現(xiàn)短信服務(wù)(SMS)功能，省去了很多外圍單元電路，是目前性價(jià)比很高的一種信息話機(jī)實(shí)現(xiàn)方案。

硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)原理框圖

圖1是整個(gè)信息話機(jī)的實(shí)現(xiàn)框圖，由微控制器、鍵盤(pán)模塊、液晶顯示模塊、普通話音處理模塊和大容量閃存構(gòu)成。微控制器是整個(gè)系統(tǒng)的，在軟件的支持下一起完成大部分功能。鍵盤(pán)模塊用微控制器的并口來(lái)擴(kuò)展，采用中斷方式實(shí)現(xiàn)高效的編碼。液顯模塊選用S6B0724控制器的點(diǎn)陣型圖象LCD顯示模塊，支持中文顯示。LCD液顯和鍵盤(pán)模塊作為人機(jī)交互接口，提供友好的操作界面。普通話音處理模塊用來(lái)處理音頻信號(hào)，和普通話機(jī)里的電路基本一樣。存儲(chǔ)器選用Winbond的128K字節(jié)的W29C011A閃存芯片，用來(lái)存放用戶輸入的設(shè)置信息、收發(fā)的短信和從SMC的點(diǎn)播定制信息，具有存取速度快、容量大的特點(diǎn)。

圖2是微控制器與各模塊的芯片引腳連接圖，主要給出了各芯片之間的數(shù)據(jù)流關(guān)系，而控制信號(hào)腳位定義則如表1所示。

鍵盤(pán)模塊用P1口來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用中斷掃描方式可以設(shè)計(jì)出十分高效的鍵盤(pán)而不需要用任何驅(qū)動(dòng)芯片。P1.0~P1.6做為鍵盤(pán)的行線，P1.7是INT3.3，用作中斷輸入，與鍵盤(pán)的7根列線通過(guò)一個(gè)三極管與反相器相連。這樣，一個(gè)77的鍵盤(pán)只需要8個(gè)引腳資源就可實(shí)現(xiàn)。在平時(shí)P1.0~P1.6處于高電平上拉輸出態(tài)，P1.7為中斷輸入態(tài)，當(dāng)有任意鍵按下時(shí)，P1.7為低電平引起中斷，程序進(jìn)入鍵盤(pán)中斷服務(wù)。關(guān)中斷進(jìn)行延時(shí)消抖后將P1.0~P1.6依次設(shè)為上拉輸出高電平（同時(shí)其他引腳為輸入態(tài)），然后通過(guò)讀取P1.7，若為低電平則當(dāng)前行上有鍵按下，接下來(lái)判斷是哪一列。先將其他引腳上拉輸出低電平，而后依次將它們?cè)O(shè)為輸入模式，為高電平的即為所在列。

液晶顯示模塊只需要單向的從P4口接收顯示數(shù)據(jù)，讀寫(xiě)信號(hào)的定義見(jiàn)表1。這是一款點(diǎn)陣型圖象顯示模塊，支持中文顯示。閃存的大小為128K字節(jié)，要用17根地址線，從圖2可以看出，低8位地址利用鎖存器將P4口進(jìn)行地址數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，高9位用P3口和P2.0。這樣設(shè)計(jì)電路對(duì)編程來(lái)說(shuō)也很方便。閃存用來(lái)存放預(yù)置信息（如固定音樂(lè)鈴聲）、用戶設(shè)置信息、接收的信息和從SMC點(diǎn)播的信息。

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通信控制流程

短信系統(tǒng)主要是在PSTN的模擬話音線上傳送數(shù)據(jù)消息，消息按信息流向可分為上傳消息、下傳消息和點(diǎn)播消息。上傳消息是用戶通過(guò)CPE發(fā)起呼叫向SMC發(fā)送的消息，下傳消息則反之，點(diǎn)播消息是CPE發(fā)起呼叫并以交互的方式從SMC獲得的消息。整個(gè)系統(tǒng)分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和表示層三層。

物理層為數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)，使數(shù)據(jù)鏈路層消息能在話音頻帶內(nèi)傳送。它使用DTMF信號(hào)和速率為1200Baud的FSK信號(hào)進(jìn)行連接和傳送，一般下行信號(hào)采用FSK方式，上行信號(hào)采用DTMF信號(hào)或FSK信號(hào)方式（具體由當(dāng)?shù)豐MC決定，但CPE對(duì)這兩種方式都要提供支持）。DTMF信號(hào)又分為非編碼方式和編碼方式，非編碼方式的字符其含義就是本身，沒(méi)有攜帶其他信息，如'A'就表示是'A'，這是由芯片硬件支持的，規(guī)定可發(fā)送的DTMF字符集就是'0'～'9'、'#'、'*'、'A'~'D'共16個(gè)字符。而編碼方式就是用這16個(gè)字符對(duì)中英文等所有信息進(jìn)行編碼，將每個(gè)字節(jié)分成兩個(gè)十六進(jìn)制的值，分別由兩個(gè)DTMF信號(hào)來(lái)表示。如'A'就表示值0DH(1101)。在發(fā)送中DTMF信號(hào)需要持續(xù)一段時(shí)間且兩個(gè)DTMF信號(hào)之間要有一定的時(shí)間間隔。

數(shù)據(jù)鏈路層是為表示層服務(wù)的，進(jìn)行數(shù)據(jù)打包解包、差錯(cuò)控制和時(shí)序控制等以提供可靠的數(shù)據(jù)傳送，是整個(gè)系統(tǒng)的。數(shù)據(jù)包有FSK信息包、DTMF命令響應(yīng)消息包（編碼與非編碼）等類型，不同的包有不同的幀格式。差錯(cuò)控制采用停止等待協(xié)議，通過(guò)消息序列號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制。同時(shí)SMC還用重發(fā)機(jī)制（一般2次）來(lái)確保在偶然的故障后仍有可保持連接狀態(tài)。由于短信的收發(fā)是建立在CID的基礎(chǔ)上，所以數(shù)據(jù)鏈路層還要能通過(guò)控制物理層來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)話音通路的控制、來(lái)電顯示等功能控制。要注意的是和普通來(lái)電顯示不同，收發(fā)短信要求先設(shè)置好SMC接入號(hào)碼和SMC來(lái)電號(hào)碼以進(jìn)行身份驗(yàn)證后與SMC連接上。

數(shù)據(jù)鏈路層的建立是以CAS（終端提示信號(hào)）音的確認(rèn)為標(biāo)志的。上傳消息的流程是這樣的：首先摘機(jī)撥SMC接入號(hào)碼建立起物理鏈接，SMC向下發(fā)送CAS音，CPE接收到后回送CAS_ACK，若SMC在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到就表示鏈路建立起來(lái)可以進(jìn)行消息數(shù)據(jù)包的傳送。下傳消息的流程要復(fù)雜一些，CID信息是在聲鈴聲（應(yīng)屏蔽掉）和第二鈴聲之間（振鈴檢測(cè)是始終存在），然后對(duì)CID信息進(jìn)行分析，若為SMC來(lái)電號(hào)碼的CID，則摘機(jī)等待SMC的CAS音以進(jìn)行鏈路的建立。

表示層的信息交互都是由SMC發(fā)送命令開(kāi)始的，即CPE通過(guò)解釋和執(zhí)行SMC下發(fā)的指令，用回送返回值的方式進(jìn)行交互。CPE不主動(dòng)發(fā)送內(nèi)容給SMC，即使是CPE的主動(dòng)服務(wù)申請(qǐng)，也是通過(guò)SMC發(fā)出服務(wù)詢問(wèn)指令后遞交。

程序?qū)崿F(xiàn)

整個(gè)系統(tǒng)采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程、模塊化方式，系統(tǒng)主流程圖見(jiàn)圖3。其中底層的FSK和DTMF的收發(fā)模塊和延時(shí)子程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，由于這一部分與固定短信沒(méi)有關(guān)系，所以即使是沒(méi)有開(kāi)通家家e的地方也可接入PSTN網(wǎng)與電信交換機(jī)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。短信收發(fā)模塊與家家e的設(shè)計(jì)采用與PC機(jī)后臺(tái)聯(lián)調(diào)的方式進(jìn)行，PC機(jī)選用東進(jìn)公司的短信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立SMC的模擬環(huán)境?？紤]到存儲(chǔ)容量和液晶顯示模塊的特點(diǎn)，中文漢字采用1212點(diǎn)陣字庫(kù)，西文采用126點(diǎn)陣字庫(kù)。固定音樂(lè)鈴聲存儲(chǔ)在閃存中，這需要另外寫(xiě)一個(gè)專門(mén)的寫(xiě)閃存程序?qū)⒁魳?lè)預(yù)置到閃存中。

小結(jié)本信息話機(jī)功能強(qiáng)大，支持中英文和數(shù)字符號(hào)輸入，采用大液晶顯示屏（5行10列），屏幕亮度可任意調(diào)節(jié)，支持短信群發(fā)，除了FSK/DTMF雙制式兼容來(lái)電顯示外，還根據(jù)芯片的存儲(chǔ)容量實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化振鈴、游戲、記事本、計(jì)算器和日歷等功能。目前，隨著我國(guó)各省逐漸開(kāi)通家家e短信業(yè)務(wù)，越來(lái)越多的企業(yè)都已加入到信息話機(jī)以及SMC服務(wù)器的開(kāi)發(fā)行列之中。本系統(tǒng)由于采用了去年推出的功能強(qiáng)大的CID專用芯片，減少了很多外圍電路，大大降低了設(shè)計(jì)成本，是一種很值得選擇的低成本實(shí)現(xiàn)方案。

參考文獻(xiàn):

[1].W925E240datasheet/datasheet/W925E240_