嵌入式系統PDA智能手機設計方案

智能手機基于Linux操作系統工作時(shí)，首先初始化CPU；然后加載各個(gè)設備驅動(dòng)程序，初始化存儲器及外圍設備；最后啟動(dòng)各服務(wù)程序，進(jìn)入待機狀態(tài)。

2．服務(wù)程序的設計

智能手機系統中的服務(wù)程序主要有GUI Server和GSM/GPRS Server，它們是上層應用賴(lài)以實(shí)現的基礎。

GUI Server

為使系統能夠很好地支持瀏覽器及MMS等界面復雜的應用，具有良好的可擴展性，本系統中的GUI Server設計采用了客戶(hù)機/服務(wù)器模式，并以動(dòng)態(tài)鏈接庫的形式對圖形設備接口進(jìn)行封裝，具體如圖3所示。

服務(wù)進(jìn)程與應用進(jìn)程之間采用Linux提供的消息隊列進(jìn)行通信。服務(wù)進(jìn)程保存系統GUI環(huán)境的描述信息，為應用進(jìn)程提供注冊及一些計算任務(wù)，如計算當前剪切域內容等。此外，還負責顯示桌面。應用程序的啟動(dòng)后，首先與服務(wù)進(jìn)程建立連接并進(jìn)行交互，將自身的一些描述信息發(fā)送到服務(wù)進(jìn)程。

服務(wù)進(jìn)程和應用進(jìn)程通過(guò)調用動(dòng)態(tài)庫實(shí)現基本窗口顯示功能。其中窗口樹(shù)與剪切域都定義在動(dòng)態(tài)庫中，對于服務(wù)進(jìn)程或應用程序而言，它們是透明的，不需要進(jìn)行管理。因服務(wù)進(jìn)程與客戶(hù)進(jìn)程分別運行在不同的進(jìn)程空間中，所以雖然在動(dòng)態(tài)庫中定義了相同的數據，但它們之間不會(huì )產(chǎn)生任何沖突。

設計對動(dòng)態(tài)庫中封裝的函數進(jìn)行了分層。其中直接針對Framebuffer進(jìn)行輸出的函數位于系統最低層，其上是設備上下文。因每次對一個(gè)窗口輸出的時(shí)都要首先建立設計上下文，所以設備上下文總可以引用窗體結構，自然也可以引用到窗口剪切域，在剪切域范圍內才可以進(jìn)行輸出。

圖形設備接口建立在設備上下文之上，主要包括點(diǎn)、線(xiàn)、面、文本等。如上文所述，輸出之前，首先建立設備上下文，即其輸出的目標是設備上下文，而不是窗口。

圖形設備接口的上層是應用開(kāi)發(fā)接口即API層，桌面進(jìn)程與客戶(hù)進(jìn)程都通過(guò)調用API函數實(shí)現系統功能。

另外，系統建立了輸入的抽象層，屏蔽了不同輸入設備。

GSM/GPRS Server多工通信服務(wù)器軟件

GSM/GPRS Server多工通信服務(wù)器軟件是電話(huà)、短信及數據業(yè)務(wù)的守護進(jìn)程，負責響應應用程序轉發(fā)的用戶(hù)操作事件及從串口的獲得的無(wú)線(xiàn)通信模塊事件，是整個(gè)智能手機系統的核心。在這部分的工作中要實(shí)現多鏈路的數據通信、事件優(yōu)先級判別，并在執行數據通信時(shí)，保證電話(huà)、短信的接入。具體程序設備結構如圖所示。

3．機系統中的應用程序設計

有了中間層的服務(wù)程序，上層應用程序可以根據GUI Server及GSM/GPRS Server提供的接口進(jìn)行移植和開(kāi)發(fā)。本設計中實(shí)現了電話(huà)控制程序、短信收發(fā)的管理及數據精力的應用等。下面以電話(huà)控制程序為例，介紹智能手機應用程序的設計與實(shí)現。

本人將電話(huà)控制程序設計分為三個(gè)運行態(tài)：PowerOn State(上電態(tài))、Idle State(空閑態(tài))、Execution State(執行態(tài))。圖5表示了三個(gè)狀態(tài)之間的關(guān)系和進(jìn)入各個(gè)狀態(tài)的條件。

電話(huà)控制程序在智能手機系統上電復位、GSM/GPRS Server啟動(dòng)后，進(jìn)入Power-on State(上電態(tài))。在上電態(tài)，程序首先進(jìn)行初始化工作，與GSM/GPRS Server通信，獲得系統狀態(tài)。初始化后，即進(jìn)入Idle State(空閑態(tài))。在空閑態(tài)，程序循環(huán)等待GSM/GPRS Server的呼入事件及來(lái)自鍵盤(pán)的呼出事件；當這些事件發(fā)生時(shí)，程序進(jìn)入Execution State(執行態(tài))。在執行態(tài)，用戶(hù)進(jìn)行語(yǔ)音通信，通話(huà)結束后，程序又回到空閑態(tài)。

本系統設計成功地應用于實(shí)際工程項目中，其可行性和實(shí)用性已在實(shí)際應用環(huán)境中得到檢驗。下一步，可將系統的CPU主頻進(jìn)一步提高，無(wú)線(xiàn)通信模塊也可換成符合3G標準的。這樣，就可以在本系統設計的基礎上，實(shí)現更為廣泛的手持設備應用。

六、總結

采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權（IP）核的微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費類(lèi)電子產(chǎn)品、通信系統、網(wǎng)絡(luò )系統、無(wú)線(xiàn)系統等各類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)。作為一種16/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器，ARM微處理器目前已經(jīng)成為世界上應用最為廣泛的嵌入式微處理器。通過(guò)這次嵌入式系統智能手機 (PDA)設計方案，使我們具備一定微機原理基礎的學(xué)生掌握開(kāi)發(fā)嵌入式系統的多方面知識，從而初步具備設計開(kāi)發(fā)基于arm處理器系統的能力。在這里是衷心感謝我們的黃建華老師在課堂上給我們帶來(lái)如此生動(dòng)的教學(xué)，在他的幫助下讓我認識到嵌入式系統這學(xué)科的重要性，讓我感受到在開(kāi)發(fā)嵌入式系統的過(guò)程中體會(huì )到不少樂(lè )趣。但是在短短的10周的內學(xué)習嵌入式系統這門(mén)課是遠遠不夠的,嵌入式系統的理論和技術(shù)正在日新月異地發(fā)展,這更加要我們在以后的學(xué)習和工作中不斷去探索不斷去完善,另外由于水平有限再加上時(shí)間倉促,文中難免有不妥或錯誤之處。希望老師能多多包涵。我相信只有負出了努力，沒(méi)有收不到的果實(shí)。我希望學(xué)習嵌入式系統這門(mén)學(xué)科也一樣！愿與努力在嵌入式系統開(kāi)發(fā)前沿的學(xué)者一起共勉。