基于Windows CE5.0的雙模終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

邱赟，何維，沈建國時(shí)間:2008年07月18日

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關(guān)鍵詞:<"cblue""/search/?q=TD-SCDMA"target='_blank'>TD-SCDMA<"cblue""/search/?q=雙模終端"target='_blank'>雙模終端<"cblue""/search/?q=應(yīng)用程序"target='_blank'>應(yīng)用程序<"cblue""/search/?q=通信模塊"target='_blank'>通信模塊<"cblue""/search/?q=我國"target='_blank'>我國

???摘要：對(duì)WindowsCE操作系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明，提出了基于<"cblue""/search/?q=TD-SCDMA"title="TD-SCDMA">TD-SCDMA制式的<"cblue""/search/?q=雙模終端"title="雙模終端">雙模終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)介紹了雙模終端通信系統(tǒng)軟件的構(gòu)架及實(shí)現(xiàn)方法。

???關(guān)鍵詞：TSP?TD-SCDMA?雙模終端?WindowsCE????TD-SCDMA是<"cblue""/search/?q=我國"title="我國">我國提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三大3G標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)我國通信業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用。隨著3G時(shí)代的不斷臨近，TD-SCDMA的商用化受到了越來越多的關(guān)注。但是，在前幾輪運(yùn)營商對(duì)TD-SCDMA規(guī)模網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中，終端成熟度問題還未得到徹底解決。此外，TD-SCDMA手機(jī)暫時(shí)缺乏國際手機(jī)巨頭的支持，消費(fèi)者在心理上能否認(rèn)同國產(chǎn)手機(jī)還是一個(gè)疑問，終端產(chǎn)業(yè)鏈亟待打通。而且，對(duì)3G特色業(yè)務(wù)支持的不成熟依然困擾著TD-SCDMA終端。

???由于我國2G網(wǎng)絡(luò)用戶眾多，2G網(wǎng)絡(luò)存在CDMA和GSM兩種制式，在3G正式商用時(shí)，不可能所有的用戶都一下子轉(zhuǎn)到3G網(wǎng)絡(luò)上來。因此，開發(fā)基于TD-SCDMA、性能優(yōu)良的雙?；蚨嗄＝K端已成為我國3G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

1嵌入式操作系統(tǒng)

???目前市場(chǎng)中的智能手機(jī)操作系統(tǒng)主要有三種：Nokia主推的Symbian；開放內(nèi)核的嵌入式Linux；微軟的WindowsCE（WindowsMobile僅是基于WindowsCE的一個(gè)應(yīng)用）。

???WindowsCE是微軟公司推出的一個(gè)為多種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的緊湊、高效、可升級(jí)的嵌入式操作系統(tǒng)，具有搶先式多任務(wù)功能、良好的實(shí)時(shí)性能、強(qiáng)大的通信能力、出色的圖形用戶界面。其模塊化和可伸縮性設(shè)計(jì)使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者和<"cblue""/search/?q=應(yīng)用程序"title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序開發(fā)者能夠根據(jù)多種不同產(chǎn)品進(jìn)行定制。WindowsCE具有一個(gè)很小的內(nèi)核NK，基本上只包含線程調(diào)度、存儲(chǔ)器管理和kernelAPI。其余大部分功能都在單獨(dú)的模塊中完成。

???WindowsCE提供強(qiáng)大的多媒體支持以及多種輸入法，支持廣泛的音頻視頻格式。WindowsCE采用標(biāo)準(zhǔn)的WindowsAPI函數(shù)，大大方便了開發(fā)人員，發(fā)揮可重定目標(biāo)應(yīng)用代碼庫的作用，軟件開發(fā)商們則可將其現(xiàn)有的資源快速移植到WindowsCE平臺(tái)上?；谝陨显?，并考慮到Windows產(chǎn)品的普及性以及用戶對(duì)Windows軟件的依賴性（如：word、excel、IE瀏覽器、媒體播放器、Outlookexpress等)，本文采用WindowsCE作為雙模終端的操作系統(tǒng)。

2終端系統(tǒng)構(gòu)建

2.1系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

???系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)為基于IntelXscale構(gòu)架的IntelPXA270微處理器,采用64MB的內(nèi)存、32MB的Flash存儲(chǔ)、320×240/3.5寸LCD顯示觸摸屏。<"cblue""/search/?q=通信模塊"title="通信模塊">通信模塊為TD-SCDMA和CDMA20001X。在以上基礎(chǔ)上構(gòu)建的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。操作系統(tǒng)通過硬件驅(qū)動(dòng)與硬件平臺(tái)相連接。應(yīng)用平臺(tái)所有應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)都以數(shù)據(jù)庫文件的形式存放于Flash中，以免出現(xiàn)TD-SCDMA雙模終端掉電數(shù)據(jù)丟失問題。通信軟件（短信軟件和撥號(hào)程序）通過通信服務(wù)程序讀寫串口數(shù)據(jù)，通信軟件和通信服務(wù)軟件則通過雙模終端應(yīng)用軟件通信協(xié)議進(jìn)行互聯(lián)。通信串口負(fù)責(zé)向通信模塊寫入數(shù)據(jù)或讀出通信模塊返回的指令。通信模塊之間的切換在硬件中實(shí)現(xiàn)，通過鍵盤上的切換鍵進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換。????????????????????????

2.2TD-SCDMA協(xié)議棧

???開發(fā)基于TD-SCDMA移動(dòng)終端，還需要開發(fā)TD-SCDMA協(xié)議棧。由于雙模終端具有PDA功能，TD-SCDMA的協(xié)議棧直接在基帶芯片的處理器上完成，主處理器完成一般應(yīng)用程序與多媒體功能的處理。

???該TD-SCDMA的協(xié)議棧采用分層結(jié)構(gòu)，且易于擴(kuò)展，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。????????????????????????

???物理層的主要功能是傳輸信道的編解碼，物理信道的擴(kuò)頻、調(diào)制、解調(diào)與解擴(kuò)，同步、閉環(huán)功率控制等。MAC子層向高層提供數(shù)據(jù)傳輸、無線資源和MAC參數(shù)的重分配、測(cè)量的執(zhí)行及報(bào)告等服務(wù)。RLC子層向高層提供RLC連接建立、釋放、透明模式數(shù)據(jù)傳輸、非確認(rèn)模式數(shù)據(jù)傳輸、確認(rèn)模式數(shù)據(jù)傳輸。PDCP的主要功能是對(duì)冗余的網(wǎng)絡(luò)層PDU控制信息在發(fā)送端進(jìn)行壓縮及接收端進(jìn)行解壓縮，同時(shí)也對(duì)TCP／IP頭進(jìn)行壓縮和解壓縮。BMC用于在無線接口上傳遞由小區(qū)廣播中心產(chǎn)生的消息。RRC層通過業(yè)務(wù)接入點(diǎn)向上層提供業(yè)務(wù)。RRC和所有低層協(xié)議之間都存在控制接口。RRC層使用這些控制接口對(duì)低層協(xié)議實(shí)體的參數(shù)進(jìn)行配置。

2.3操作系統(tǒng)定制

???定制操作系統(tǒng)采用PlatformBuilder工具。WindowsCE出色的圖形用戶界面以及強(qiáng)大的可擴(kuò)展性對(duì)3G特色業(yè)務(wù)發(fā)展十分有利。故在定制操作系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分考慮適應(yīng)3G業(yè)務(wù)發(fā)展，盡可能加入一些多媒體組件。定制系統(tǒng)時(shí)不應(yīng)加入全部組件，這會(huì)使系統(tǒng)變得臃腫，降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率，應(yīng)盡可能做到系統(tǒng)功能完善而運(yùn)行穩(wěn)定。

????該雙模終端應(yīng)用軟件使用的數(shù)據(jù)庫為EDB（EmbeddedDatabase），必須在定制系統(tǒng)時(shí)加入相關(guān)組件。EDB是WindowsCE自帶的數(shù)據(jù)庫，使用EDB可以非常方便地存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)，極大地提高軟件工作效率。相對(duì)于一般的數(shù)據(jù)庫（如MicrosoftSQLServer2000WindowsCEEdition），EDB占用更少的系統(tǒng)資源,使用靈活方便。同時(shí)，考慮到對(duì)多媒體的支持，還加入了如音頻、視頻編解碼等多媒體應(yīng)用組件。

3通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1概要設(shè)計(jì)

????為了使雙模終端具備基本的PDA操作功能，并通過通信模塊實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，需設(shè)計(jì)智能手機(jī)必須具有的基本應(yīng)用程序，即撥號(hào)程序、短消息程序、通信錄。撥號(hào)程序、短消息程序?qū)崿F(xiàn)常用的撥打、接聽、收發(fā)短信等功能；通信錄實(shí)現(xiàn)用戶號(hào)碼的存儲(chǔ)、查詢等功能。

3.2軟件構(gòu)架

???根據(jù)Windows通信體系的結(jié)構(gòu)，給出一種雙模終端的通用軟件架構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中關(guān)鍵是在操作系統(tǒng)層創(chuàng)建了支持任何第三方應(yīng)用程序的第三方TSP（TelephonyServiceProvider）。在TSP中需要封裝一些接口函數(shù)，主要包括：phone接口、line接口、SMS接口、SIM接口、IPC接口等。根據(jù)硬件設(shè)計(jì)的具體情況，TSP中封裝了與TD-SCDMA通信模塊和CDMA20001X通信模塊相對(duì)應(yīng)的AT指令。若硬件設(shè)計(jì)中未采用通信模塊而直接使用芯片設(shè)計(jì)，TSP包中則應(yīng)封裝相應(yīng)的通信協(xié)議。???????????????????????

???采用TSP是為了兼容第三方的通信軟件，TSP還可以根據(jù)需要和近期可能出現(xiàn)的應(yīng)用程序進(jìn)行定制，以提高該軟件架構(gòu)的可擴(kuò)展性和靈活性，使雙模終端具有更好的可擴(kuò)展性和兼容性。這樣軟件開發(fā)人員就可以使用微軟提供的標(biāo)準(zhǔn)API函數(shù)（如TAPI函數(shù)）開發(fā)應(yīng)用程序，而不必?fù)?dān)心軟件的兼容性問題。

3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

???使用eMbeddedVisualC++4.0編寫程序，編寫代碼時(shí)應(yīng)注意：WindowsCE只支持Unicode編碼。

3.3.1撥號(hào)程序

??撥號(hào)程序主要使用API函數(shù)中的TAPI實(shí)現(xiàn)。利用TAPI能使兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備進(jìn)行電話連接，通過電話服務(wù)供應(yīng)者能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序更復(fù)雜的應(yīng)用。語音通信應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)過程如下：

???(1)初始化TAPI（調(diào)用lineInitialize）。

???(2)協(xié)商TAPI的可用版本（調(diào)用lineNegotiateAPIVersion）：TAPI有多個(gè)可用版本，如果需要判斷在設(shè)備上對(duì)TAPI集的支持程度，則有必要檢查TAPI的版本號(hào)。

???(3)獲取線路通信能力（調(diào)用lineGetDevCaps）：初始化后，為了使用線路設(shè)備，還必須打開線路設(shè)備，但是在對(duì)于TAPI來說，手機(jī)設(shè)備上還存在許多線路設(shè)備，如電話線路、串口線路、USB線路和MDODEN線路等，通過lineGetDevCaps函數(shù)選擇特定的線路。

???(4)打開線路設(shè)備（調(diào)用lineOpen）。

???(5)翻譯目的電話號(hào)碼（調(diào)用lineTranslateAddress）：當(dāng)應(yīng)用程序使用到電話號(hào)碼時(shí)，TAPI需要的電話號(hào)碼格式跟經(jīng)常輸入的號(hào)碼格式不同，必須把號(hào)碼轉(zhuǎn)換成TAPI能識(shí)別的格式，lineTranslateAddress函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換號(hào)碼地址。

???(6)呼叫目的號(hào)碼(調(diào)用lineMakeCall)：應(yīng)用程序使用lineMakeCall函數(shù)呼叫對(duì)方，TAPI會(huì)發(fā)送Line_CallsTate來通知呼叫的過程。

3.3.2其他程序

???短信程序的實(shí)現(xiàn)和撥號(hào)程序類似，區(qū)別是其調(diào)用的API函數(shù)不同，此處不再詳述。通信錄程序使用MFC編寫，采用名片式存儲(chǔ)，最多可存儲(chǔ)500條記錄。

????各程序之間的通信及數(shù)據(jù)傳遞采用UDPsockets實(shí)現(xiàn)，三個(gè)程序的端口號(hào)分配分別是6785，6786，6787。但是，如果要在非撥號(hào)軟件中發(fā)起呼叫，首先要調(diào)用tapiRequestMakeCall函數(shù)，將所要撥叫的號(hào)碼送達(dá)撥號(hào)程序。如果是在非短信程序中發(fā)送短信，可以直接調(diào)用SMS接口，或者通過IPC將短信內(nèi)容和目的號(hào)碼等信息傳遞給短信程序，由短信程序發(fā)送短信。

???程序中涉及到大量的數(shù)據(jù)，如短信內(nèi)容、通話記錄、通訊錄中每條記錄的詳細(xì)信息等。數(shù)據(jù)庫使用EDB，同時(shí)WindowCE提供了一系列的API用來操縱EDB，如：加載數(shù)據(jù)庫卷使用CemountDBVol，打開數(shù)據(jù)庫使用CeOpenDatabaseInSession，查找記錄使用CeSeekDatabaseEx，寫入記錄使用CeWriteRecordProps等。由于一個(gè)數(shù)據(jù)庫可能被多個(gè)數(shù)據(jù)庫訪問，因此三個(gè)程序各建一個(gè)數(shù)據(jù)庫卷，各程序通過卷名來加載數(shù)據(jù)庫卷及訪問其中的數(shù)據(jù)庫，程序結(jié)束時(shí)釋放數(shù)據(jù)庫卷。整個(gè)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理流程如圖4所示。?????????????????????????

???TD-SCDMA雙模終端的研發(fā)對(duì)我國移動(dòng)通信，特別是TD-SCDMA的發(fā)展有極大的推動(dòng)作用。利用WindowsCE實(shí)時(shí)系統(tǒng)豐富的用戶界面和處理芯片的強(qiáng)大處理能力，TD-SCDMA雙模終端可以為用戶提供豐富的多媒體服務(wù)。上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案已經(jīng)通過了測(cè)試驗(yàn)證，采用基于WindowsCE的雙模終端系統(tǒng)構(gòu)架，開發(fā)周期短，開發(fā)難度相對(duì)較小，具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性。在

(開發(fā)TD-SCDMA/GSM等雙?；蚨嗄＝K端時(shí)也可采用以上系統(tǒng)構(gòu)架，只需對(duì)協(xié)議棧、硬件接入以及TSP包進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李小文，李貴勇