基于W925E240低成本信息話機的設(shè)計-設(shè)計應(yīng)用

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湖南大學鄧月明歐陽純萍

引言

信息話機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)，另外還可實現(xiàn)E-mail的收發(fā)、信息點播等功能。自從1999年以來，我國就一直在修訂完善相關(guān)規(guī)范標準，目前已有深圳、上海、江蘇、江西等多個省份開通了固定短信業(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是采用Winbond的W925E240作為主控制器，可以實現(xiàn)普通語音通話、短信收發(fā)、中文信息點播等功能。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（CAS)檢測器和振鈴檢測器，內(nèi)置了DTMF/FSK發(fā)生器（1200bps），利用該芯片可以很容易地實現(xiàn)短信服務(wù)(SMS)功能，省去了很多外圍單元電路，是目前性價比很高的一種信息話機實現(xiàn)方案。

硬件系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)原理框圖

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

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，而控制信號腳位定義則如表1所示。

鍵盤模塊用P1口來實現(xiàn)，利用中斷掃描方式可以設(shè)計出十分高效的鍵盤而不需要用任何驅(qū)動芯片。P1.0~P1.6做為鍵盤的行線，P1.7是INT3.3，用作中斷輸入，與鍵盤的7根列線通過一個三極管與反相器相連。這樣，一個77的鍵盤只需要8個引腳資源就可實現(xiàn)。在平時P1.0~P1.6處于高電平上拉輸出態(tài)，P1.7為中斷輸入態(tài)，當有任意鍵按下時，P1.7為低電平引起中斷，程序進入鍵盤中斷服務(wù)。關(guān)中斷進行延時消抖后將P1.0~P1.6依次設(shè)為上拉輸出高電平（同時其他引腳為輸入態(tài)），然后通過讀取P1.7，若為低電平則當前行上有鍵按下，接下來判斷是哪一列。先將其他引腳上拉輸出低電平，而后依次將它們設(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)，讀寫信號的定義見表1。這是一款點陣型圖象顯示模塊，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口進行地址數(shù)據(jù)分時復用，高9位用P3口和P2.0。這樣設(shè)計電路對編程來說也很方便。閃存用來存放預置信息（如固定音樂鈴聲）、用戶設(shè)置信息、接收的信息和從SMC點播的信息。

軟件系統(tǒng)設(shè)計

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、下傳消息和點播消息。上傳消息是用戶通過CPE發(fā)起呼叫向SMC發(fā)送的消息，下傳消息則反之，點播消息是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信號和速率為1200Baud的FSK信號進行連接和傳送，一般下行信號采用FSK方式，上行信號采用DTMF信號或FSK信號方式（具體由當?shù)豐MC決定，但CPE對這兩種方式都要提供支持）。DTMF信號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個字符。而編碼方式就是用這16個字符對中英文等所有信息進行編碼，將每個字節(jié)分成兩個十六進制的值，分別由兩個DTMF信號來表示。如'A'就表示值0DH(1101)。在發(fā)送中DTMF信號需要持續(xù)一段時間且兩個DTMF信號之間要有一定的時間間隔。

數(shù)據(jù)鏈路層是為表示層服務(wù)的，進行數(shù)據(jù)打包解包、差錯控制和時序控制等以提供可靠的數(shù)據(jù)傳送，是整個系統(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。差錯控制采用停止等待協(xié)議，通過消息序列號來實現(xiàn)差錯控制。同時SMC還用重發(fā)機制（一般2次）來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)鏈路層還要能通過控制物理層來實現(xiàn)對話音通路的控制、來電顯示等功能控制。要注意的是和普通來電顯示不同，收發(fā)短信要求先設(shè)置好SMC接入號碼和SMC來電號碼以進行身份驗證后與SMC連接上。

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

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

程序?qū)崿F(xiàn)

整個系統(tǒng)采用C語言和匯編語言混合編程、模塊化方式，系統(tǒng)主流程圖見圖3。其中底層的FSK和DTMF的收發(fā)模塊和延時子程序用匯編語言編寫，由于這一部分與固定短信沒有關(guān)系，所以即使是沒有開通家家e的地方也可接入PSTN網(wǎng)與電信交換機進行聯(lián)調(diào)。短信收發(fā)模塊與家家e的設(shè)計采用與PC機后臺聯(lián)調(diào)的方式進行，PC機選用東進公司的短信系統(tǒng)開發(fā)平臺建立SMC的模擬環(huán)境?？紤]到存儲容量和液晶顯示模塊的特點，中文漢字采用1212點陣字庫，西文采用126點陣字庫。固定音樂鈴聲存儲在閃存中，這需要另外寫一個專門的寫閃存程序?qū)⒁魳奉A置到閃存中。

小結(jié)本信息話機功能強大，支持中英文和數(shù)字符號輸入，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雙制式兼容來電顯示外，還根據(jù)芯片的存儲容量實現(xiàn)了個性化振鈴、游戲、記事本、計算器和日歷等功能。目前，隨著我國各省逐漸開通家家e短信業(yè)務(wù)，越來越多的企業(yè)都已加入到信息話機以及SMC服務(wù)器的開發(fā)行列之中。本系統(tǒng)由于采用了去年推出的功能強大的CID專用芯片，減少了很多外圍電路，大大降低了設(shè)計成本，是一種很值得選擇的低成本實現(xiàn)方案。

參考文獻:

[1].W925E240datasheet/datasheet/W925E240_