基于嵌入式系统的手机设计与实现

基于嵌入式系统的手机设计与实现

摘要：手机编程是一个处于高速发展阶段的技术。本文以基于嵌入式系统的手机作为移动终端目标设备，从编程技术平台、嵌入式操作系统、手机数据传输逻辑结构三个方面，研究其逻辑结构和编程特点。

关键词：嵌入式；移动通信；智能手机；

Abstract: Mobile phone programming is a stage of rapid development of technology. In this paper, the embedded system based on the mobile phone as the mobile terminal devices, from the three aspects of programming technology platform, embedded operating system, mobile phone data transmission logic structure, the logic structure and programming features.

Keywords:Embedded; Mobile communication; Intelligent mobile phone

0引言

随着3G通信、智能手机等移动技术的发展，手机不再仅仅是一种简单通讯工具。目前智能手机已逐步发展成为具有彩信、摄像、网上漫游、移动办公以及程序下载等附加增值业务的嵌入式应用平台。无论在消费领域还是企业级应用领域，智能化移动应用正迎来空前的发展机遇。针对手机设计特点，本文基于嵌入式技术和开源的Linux操作系统，对智能手机的硬件平台、人机界面、软件编程技术提出设计和解决方案。

1相关研究领域的现状及原理

目前基于嵌入式系统的手机技术研究领域主要包含三方面：手机硬件平台研究；手机操作系统移植；手机应用平台软件体系结构。

1.1手机硬件平台

手机硬件平台即硬件整体解决方案是指厂家提供的CPU、DSP、ADC、DAC 及RF等关键芯片组和设计方案。智能手机的其它外围设备还有LCD、Touch panel、Audio CODEC、USB和串口等。手机设计过程中硬件平台的核心微处理器，目前存在的最高的是八核，英特尔正致力于开发十六核的处理器。

早期手机内部多采用单核结构，即CPU+DSP方案。此时CPU主要负责通信协议(例如GSM、CDMA等)的合成和解析，完成与基站间的可靠通信，同时实现用户界面(UI或MMI)。DSP承担和数值计算相关的任务，如语音编解码、安全层的各种算法等。在双核智能手机中，一个CPU(基频处理器)负责处理通信协议，另一个CPU(应用处理器)负责UI、java虚拟机、嵌入式浏览器等应用功能。两个CPU可以做在一个芯片内，也可以分开。目前国内在基频处理器领域还没有完整的自主知识产权，手机生产厂家多采用双CPU方案，即采用国外厂家生产的基频处理器及配套平台，自主研发应用主要处理器工作平台和应用软件。

1.2嵌入式手机操作系统

在手机软件整体解决方案中，操作系统负责提供多任务调度、动态内存分配、数据通信机制的管理等。前些年市场上主流智能手机所采用的操作系统主要有Windows Mobile、Symbian、Palm、Android、Linux等。目前Android系统的手机风靡一时，而Symbian 、Palm系统已经湮灭在历史的长河中了。手机更新换代非常的快，不知道以后操作系统的历史会怎样的发展。

Linux手机操作系统是由计算机Linux操作系统变化而来，支持32位和64位处理器。Linux最初是由Linux Torvalds编写及发布的，源代码公开、可免费使用的操作系统。后来，又通过Intemet上成百上千的程序员加入，使Linux成

为一个几乎支持所有主流32位CPU的操作系统。其特点有：内核高效稳定、公开源代码、可移植性、可裁减、支持多任务等，有强大的网络功能。在相关软件的支持下，可实现WWW、FTP、DNS、DHCP、E-mail等服务。

1.3手机应用平台软件体系结构

手机软件平台即建立在手机硬件和操作系统之上的应用软件平台。目前常用的是Android平台，以前常用平台有：Series平台，Qtopia平台和Opna平台。

Qtopia平台：Qtopia是一种可定制的开发环境和用户界面。Qtopia基于跨平台C++开发工具Qt/Embedded之上，它健全且稳定，并可以配置为多种内存模板。基于Qt经验，Qtopia向客户提供全部源代码，让客户可以创建与现有程序紧密结合的定制程序、定制用户界面和程序发布工具，并能在客户需要使用的处理器上编译，并且为手机开发商提供一定程度的独立性以及创新和控制手段。厂商可以使用Qtopia实现对品牌标识和用户界面设计的全面控制，而且可以在许多设备上运行相同的源代码，如手机、PDA和其它消费设备。和用户界面。Qtopia 基于跨平台C++开发工具Qt/Embedded之上，它健全且稳定，并可以配置为多种内存模板。基于Qt经验，Qtopia向客户提供全部源代码，让客户可以创建与现有程序紧密结合的定制程序、定制用户界面和程序发布工具，并能在客户需要使用的处理器上编译，并且为手机开发商提供一定程度的独立性以及创新和控制手段。厂商可以使用Qtopia实现对品牌标识和用户界面设计的全面控制，而且可以在许多设备上运行相同的源代码，如手机、PDA和其它消费设备。

但是Qtopia后来被重新命名为Qt Extended,在2009年3月3日，Nokia决定停止Qt Extended的后续开发，转而全心投入Qt的产品开发，并逐步会将一部分QtExtended的功能移植到Qt开发框架中。

1.4智能手机

嵌入式技术的主要特点是硬件、软件可裁减性，使产品达到最大的性价比。目前依赖于嵌入式技术，智能手机建立在嵌入式操作系统基础上，可看作是传统手机、多媒体电脑与互联网终端的集成体。

现阶段智能手机的软件设计已采用Java的J2ME(Java 2 Micro Edition)。Java 手机软件平台采用的基本Java平台是CLDC(Connected Limited Device Configuration)和MIDP(Mobile Information Device Profile)，是J2ME(Java 2 Micro Edition)的一部分，是Sun公司专门用于嵌入式设备的Java软件，在中国一般称“无线Java”为技术。

基于上述平台，智能手机可在GSM网络下实现各种无线业务，主要包括电话、短信、GPRS无线上网等。配以微处理器通过编程可实现当前手机的各种基本业务，同时智能手机具备了实现诸如图形用户接口、电话功能、数据通讯、蓝