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一种简单的双模切换实现方案(图)




关键词:

针对现存双模终端无法实现双网待机的缺陷,本文提出了一种简单的双模终端实现方案。它不仅可以双网双待,而且可以在两种网络间自由切换,同时为系统的升级和扩展预留空间。

 

双模手机是指可以任意选择使用两种截然不同的移动网络的手机。它的优势是可同时兼顾两个网络,用户可以在两个网络之间自由切换,并能有效地避免以往掉话、通话难和音质差等问题,较以往的单模终端通话更加方便。但现在市场上的双模手机无法同时双网待机,如市场上出现的GSM/CDMA双模手机,如果在GSM 网络状态下,别人拨打你的CDMA卡号时,听到的是关机的提示音;如果在CDMA网络状态下,别人拨打你的GSM卡号时,听到的也是关机的提示音。因此,双模手机虽然可两网两号,但要想做到来电一个不漏,必须设置呼叫转移。尽管双模手机设置有热键,在两种网络之间进行切换比较方便,但如果设置呼叫转移后,需要支付额外的呼叫转移费,给用户增加了负担。本文将介绍一种基于两种通信模块的双模手机实现方案可以有效的解决这一问题。

 

系统的设计要求
在基于双模手机硬件平台、Windows CE 5.0操作系统下通过通信录、拨号、短消息、日历、通信服务等应用程序,完成PDA的基本操作功能。由于通信服务程序是系统中较为重要的核心程序,必须一直运行在后台。所以还需要设计一个功能简单、稳定的进程守护程序,专门负责监控核心程序的运行。通过GSM和TD-SCDMA通信模块实现话音和数据业务,同时为加密通信、视频和定位功能预留接口。

图1 业务处理流程图


该方法在IntelPXA270微处理器,内存64MB、32MB Flash存储和320×240/3.5英寸LCD显示触摸屏的硬件平台上通过加载TD-SCDMA和GSM通信模块,在Windows CE 5.0嵌入式操作系统下实现双模终端的基本功能。系统开机后,通信服务程序进行双模终端的鉴权注册,并通过进程守护程序实时监控。当需要进行语音通话时,可以选择通信加密,并可进行通信录和通话记录的查询和保存,同时可以选择视频进行图像的发送和接收;当需要发送和接收短消息时,还可以进行语音通信和日历、通信录的操作。具体业务流程如图1所示。

图2 系统结构层次图

系统的整体结构
系统整体结构可划分为四层,包括硬件平台、驱动程序、操作系统、应用软件。系统的结构层次如图2所示。
通过图2可以看出所有的应用程序都相互独立,分别通过串口对数据库进行读和写操作,互不影响,并且可以同时进行。因此,通信录程序可以通过数据库对短消息和拨号程序进行用户数据的管理,还可以在拨号的同时,进行短消息的编辑、日历和闹钟等其他应用程序的操作。这样就可以方便地进行应用程序的升级、移植和扩展,而不对其他应用程序造成影响。在硬件平台上可以通过预留的串口进行系统功能的扩展,如保密通信模块、定位解算模块和视频采样模块等,这样可以在不改变系统硬件平台的基础上,对系统的功能进行扩展,方便了系统的升级改造。

图3 系统的软件架构


双模终端的软件架构
本文采用标准的通信软件架构,可以方便进行系统软件的移植和升级,具体内容见图3。其主要的应用程序包括拨号程序、短消息程序、串口程序、进程守护程序、通信录程序、日历等,现简要对其说明。

图4 系统的硬件设计


1 拨号程序
● 初始化TAPI(调用lineInitialize),这里需要构建一个回调函数体,处理TAPI回显信息。
● 确定TAPI的可用版本(调用lineNegotiateAPIVersion)。
● 获取线路通信能力(调用line-GetDevCaps)比如串口、蓝牙等,在Windows mobile中电话部分为cellcore。
● 打开线路设备(调用lineOpen)。
● 翻译目的电话号码(调用line-TranslateAddress)。
● 呼叫目的号码(调用lineMakeCall)。

图5 UART口连接电路图


2 短信程序
用户输入收件人手机号码和短信内容,单击发送按钮后,通过短信AT指令格式封装AT指令;通过WM_COPYDATA消息将数据发送给串口通信程序,串口通信程序收到该消息后向串口写数据,然后通过通信模块发送给网络;通信模块将网络上接收到的短消息发送到串口,串口通信程序将接收到的回显数据通过WM_COPYDATA消息回送给短信程序,短信程序解析数据,并通过显示屏显示给用户。


3 串口通信程序
串口通信程序只负责将拨号程序、短消息程序通过WM_COPYDATA消息发送过来的数据写到串口中去,同时将串口回显的数据通过WM_COPYDATA消息回送给拨号程序或短信程序。


4 进程守护程序
进程守护程序,只负责实时监控通信程序的运行,当通信程序运行异常时,及时中断程序,并恢复通信程序的初始化设置,避免出现死机等现象。

双模终端的硬件设计
该系统硬件电路由中央处理器、存储器、电源模块、LCD模块、键盘、音频、通信模块等七部分组成,同时还可以通过预留的接口扩展视频、加密通信和定位功能,见图4。下面对其作简要的介绍。


① 主处理器通过UART口向通信模块发送AT指令和数据来控制通信模块的工作。PXA272处理器启用了无线动态节能技术和无线多媒体扩展技术可以根据系统运行的不同电源状况,自动切换工作频率和电压,使PXA262节约30%~70%的功耗。处理器的最高主频可达到612MHz,处理速度快且可以加载个人操作系统。可以提供121个GPIO口,因此可以扩展很多新的功能。


② 使用32MB的NOR Flash,可以大大减少设计的工作量和成本。选用英飞凌的2片32MB内存,它的数据线和控制线可以直接和处理器的GPIO口连接,中间不需要经过转换。该芯片易扩展,最多可扩展4片,存取速度快。在工作的时候只需要提供3.3V和1.8V稳定的电压和104MHz的时钟。


③ 选用TI的TPSC65020芯片,该芯片对输出电压具有自动校正的功能,以保证对该系统有稳定的供电系统。可以对外提供比较稳定的工作电压有:0.85V、1.1V、1.3V、1.8V、3.0V、3.3V等六种典型电压。1.8V和3.3V两种电压的电流可以达到2A。此外,还可通过CPU的IIC控制 TPSC65020的内部寄存器以实现电源的动态管理。


④ 采用了26万色320×240/3.5英寸液晶触摸屏显示器。


⑤ 中央处理器内置了LCD控制器,可以通过编程支持不同的LCD屏的要求,例如行和列像素数,数据总线宽度,接口时序和刷新频率等。LCD控制器的主要工作是将定位在系统存储器中的显示缓冲区中的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器。


⑥ 处理器通过UART口向通信模块发送AT指令和数据信息来使其工作。UART口的连接用最简单的五线连接方式。电路图如图5所示。

图6 系统的呼叫流程

双模待机和切换功能
由于双模终端使用两种不同网络的通信模块,具有不同的收发设备和天线,因此很容易做到双模待机功能,关键是怎么在它们之间进行自由切换,这里介绍两种不同的方法。
1 自动切换
系统通过不停的监测两种网络的信号强度,选择较好的网络,具体实现可以通过软件的方式,也可通过硬件电路切换的方式。这种方式有利于选择信号较强的网络,使得通话质量显著提高,但切换的频繁带来实现的困难和待机时间的缩短,同时用户根本不知道到底现在使用的是何种网络,因而网络对用户是不透明的。


2 手动切换
在双模终端的状态栏中通过显示图标实时显示两种网络的信号强度指示,用户可以点击图标来自己选择网络,也可通过硬件设计一个专门用于网络切换的功能键。这种方式避免了多次重复的切换给网络所带来的负担,也增加了用户使用的自主性。同时用户也可以选择使某一网络暂时休眠,增加双模终端的待机时间。

 

系统的工作流程
双模终端开机,分别完成GSM和TD-SCDMA网络的鉴权和注册。在双模终端的待机界面分别显示两种网络的信号强度状态指示;说明此时,双模终端正处于双模待机状态,当GSM网络的用户呼叫双模终端时,双模终端的GSM通信模块捕获到这一呼叫消息,通过UART将GSM通信模块接收到的信令传送到中央处理器中,在中央处理器的控制下,将UART传送过来的数据和语音保存在FLASH存储器中,最后通过音频接口传送语音信号到用户,通过显示屏显示数据信息。当TD-SCDMA网络的用户呼叫双模终端时,由双模终端的TD-SCDMA模块来捕获呼叫信令,通过UART将TD-SCDMA通信模块接收到的信令传送到中央处理器中,在中央处理器的控制下,将UART传送过来的数据和语音保存在FLASH存储器中,最后通过音频接口传送语音信号到用户,通过显示屏显示数据信息。当用户需要屏蔽一种网络工作模式时,可以通过双模切换键来关闭其中的某一个通信模块,使其暂时处于休眠状态。系统的处理流程见图6。

 

总结
通过本文提出的方法,可以较好的解决终端的双模待机和双模切换问题,同时双模终端使用了标准的软件架构,易于软件的升级和移植,通过预留的硬件接口,可以为视频和定位功能提供硬件支撑。

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