嵌入式系統PDA智能手機設計方案

一、前言

隨著(zhù)手持通信設備市場(chǎng)的快速發(fā)展，手機的功能逐漸增多?，F在手機已經(jīng)不只是用于語(yǔ)音通信的手持設備，而成為集成了短信、彩信、上網(wǎng)以及移動(dòng)辦公等附加功能的嵌入式通信平臺。

集成了這些功能的手機被稱(chēng)為智能手機。近年，嵌入式處理器的運行速度和功能都有了很大的提高，使得許多以前只能在PC上實(shí)現的應用，現在都可以在手持設備上實(shí)現。目前，市面上的智能手機主要采用 Microsoft公司的Pocket PC、Palm OS等商用操作系統，但這些操作系統開(kāi)放的程序不夠高，限制了許多第三方應用軟件的移植。為使智能手機能夠為第三方應用軟件提供一個(gè)更為開(kāi)放的嵌入式平臺，本人對智能手機系統做了比較深入的研究，提出一種以L(fǎng)inux作為嵌入式操作系統、Motorola的MX1作為微處理器、以Wavecom的 Q2403A作為射頻模塊的智能手機系統的設計與實(shí)現。

二、智能手機(PDA)簡(jiǎn)介

PDA是Personal Digital Assistant的縮寫(xiě)，字面意思是“個(gè)人數字助理”。這種手持設備集中了計算，電話(huà)，傳真，和網(wǎng)絡(luò )等多種功能。它不僅可用來(lái)管理個(gè)人信息（如通訊錄，計劃等），更重要的是可以上網(wǎng)瀏覽，收發(fā)Email，可以發(fā)傳真，甚至還可以當作手機來(lái)用。尤為重要的是，這些功能都可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式實(shí)現。當然，并不是任何PDA都具備以上所有功能；即使具備，也可能由于缺乏相應的服務(wù)而不能實(shí)現。但可以預見(jiàn)，PDA發(fā)展的趨勢和潮流就是計算、通信、網(wǎng)絡(luò )、存儲、娛樂(lè )、電子商務(wù)等多功能的融合。

PDA一般都不配備鍵盤(pán)，而用手寫(xiě)輸入或語(yǔ)音輸入。PDA所使用操作系統主要有 Palm OS，Windows CE和EPOC。

三、個(gè)人PDA需求分析

作為3C融合到一個(gè)終端典范的智能手機，除了實(shí)現通訊功能外，還可以實(shí)現很多計算機和消費電子產(chǎn)品的功能，而且體積小，具有便攜性和多功能性的雙重優(yōu)勢，通過(guò)安裝應用軟件后，能隨時(shí)隨地的滿(mǎn)足不同消費者的差異化需求，因而具有其他產(chǎn)品不可替代的獨特優(yōu)勢。

IC技術(shù)的進(jìn)步為智能手機的研發(fā)實(shí)現提供了可能，為了縮短產(chǎn)品設計周期而存在先進(jìn)SOC設計理念，65nm乃至更窄線(xiàn)寬制程技術(shù)，BGA、CSP、MCP和SI先進(jìn)封裝技術(shù)和理念都為智能手機的技術(shù)進(jìn)步、功能實(shí)現和性能提升提供了強有利的支撐。

3G即將啟動(dòng)，帶寬的顯著(zhù)提升，為智能手機的許多新功能流暢實(shí)現、性能提升提供了強有力的保證。如擁有DMB（數字多媒體廣播）功能的智能手機在2G和 2.5G上很難實(shí)施，即使實(shí)施，效果也會(huì )差很多，畫(huà)面清晰度、播放流暢性都令人質(zhì)疑，而這一切在3 G網(wǎng)上都不是問(wèn)題。

智能手機正面臨著(zhù)前所未有的發(fā)展機會(huì )和便利，隨著(zhù)消費者認知程度的提高和使用習慣的養成，智能手機在整個(gè)手機市場(chǎng)銷(xiāo)售份額將顯著(zhù)提升，未來(lái)5年內，將會(huì )從目前的6%左右提升到20%以上，伴隨而來(lái)的將是智能手機產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節的巨大商業(yè)機會(huì )。

四、智能手機(PDA)系統的硬件設計

主要參數：

CPU: arm920T 200MHz(Motorola MC9328MXL)；

顯示: AU 3.5 Reflective TFT LCD with LED front light 65,536色；

ROM: 32MB Flash；

RAM: 64MB SDRAM；

音效: 內置單聲道麥克風(fēng)、內置單聲道揚聲器、立體聲耳機插口；

觸屏：電阻式觸摸屏；

SD/MMC: 1個(gè)SD卡插槽，MMC Ver3, 1.0標準SDMC；

USB: USB 2.0主，從口；

紅外：IrDA, 115Kpbs；

串口：RS-232口；

LED: 紅(在充電指示)、綠(軟件運行或電池故障指示)

電源管理：Full featured - Sipports Run, Idle and Sleep modes

復位：設置復位開(kāi)關(guān)；

電池：3.7V鋰離子電池

物理尺寸：主板尺寸為65x53x5.5mm

電源適配器：5V直流；

外部連接器：Possible integration、CF卡、Sensor、Bluetooth、SIM Card、其他

智能手機系統的硬件設計如圖1所示。該設計采用Motora公司的MX1（MC9328）高性能的32位微處理器、Wavecom公司的Q2403A無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊等實(shí)現智能手機的GSM通話(huà)、GPRS上網(wǎng)及其它PDA應用等功能。

1 微處理器

MC928MX1（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MX1）是摩托羅拉公司基于ARM核心的第一款MCU，主要面向高端嵌入式應用。內部采用arm920T 內核，并集成了SDRAM/Flash、觸摸式LCD、USB、藍牙（bluetooth）、多媒體閃存卡（MMC）、CMOS攝像頭等控制器。關(guān)于 MX1的詳細資料，感興趣的讀者可以參考http://www.motorola.com.cn/semiconductors/。作為應用開(kāi)發(fā)的最小系統必須包括RAM（程序運行空間）、Flash（存放目標代碼）和串行接口（用于調試和下載程序）。MX1提供了6個(gè)片選端（CS0~CS5），內置了SDRAM控制器，數據寬度32位。在本系統中采用了2片8M×16位的SDRAM和2片4M×16位的同步Flash存儲器，分別接入數據線(xiàn)的低16位和高16位。

2 存儲器系統

存儲器的物理實(shí)質(zhì)是一組或多組具備數據輸入輸出和數據存儲功能的集成電路，用于充當設備緩存或保存固定的程序及數據。存儲器按存儲信息的功能可分為只讀存儲器ROM（Read Only Memory）和隨機存儲器RAM（Random Access Memory）。嵌入式系統中的固態(tài)存儲一般不用E2PROM，而用Flash存儲器。

下圖為存儲器系統的組成：

下圖為Flash存儲器部分的原理圖：

SD存儲卡電路：

3．電源、時(shí)鐘和復位電路

1. 電源

電源部分為整個(gè)系統提供電力。電源部分的關(guān)鍵問(wèn)題是低功耗的設計問(wèn)題，低功耗的措施一般有：降低電壓、降低時(shí)鐘頻率、選擇低功耗器件等等。本系統電源的提供有電池供電和市電供電兩種。電池供電功耗低、供電穩定、扛干擾能力好，但峰值性能不好。市電供電要有相應的AC-DC的適配器，并在系統上配置相應的線(xiàn)性穩壓器進(jìn)行DC-DC轉換。