嵌入式系統(tǒng)PDA智能手機設計方案

一、前言

隨著手持通信設備市場的快速發(fā)展，手機的功能逐漸增多?，F(xiàn)在手機已經(jīng)不只是用于語音通信的手持設備，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上實現(xiàn)的應用，現(xiàn)在都可以在手持設備上實現(xiàn)。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(tǒng)，但這些操作系統(tǒng)開放的程序不夠高，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更為開放的嵌入式平臺，本人對智能手機系統(tǒng)做了比較深入的研究，提出一種以Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)、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(tǒng)的設計與實現(xiàn)。

二、智能手機(PDA)簡介

PDA是Personal Digital Assistant的縮寫，字面意思是“個人數(shù)字助理”。這種手持設備集中了計算，電話，傳真，和網(wǎng)絡等多種功能。它不僅可用來管理個人信息（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用。尤為重要的是，這些功能都可以通過無線方式實現(xiàn)。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而不能實現(xiàn)。但可以預見，PDA發(fā)展的趨勢和潮流就是計算、通信、網(wǎng)絡、存儲、娛樂、電子商務等多功能的融合。

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

三、個人PDA需求分析

作為3C融合到一個終端典范的智能手機，除了實現(xiàn)通訊功能外，還可以實現(xiàn)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，通過安裝應用軟件后，能隨時隨地的滿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)的進步為智能手機的研發(fā)實現(xiàn)提供了可能，為了縮短產(chǎn)品設計周期而存在先進SOC設計理念，65nm乃至更窄線寬制程技術(shù)，BGA、CSP、MCP和SI先進封裝技術(shù)和理念都為智能手機的技術(shù)進步、功能實現(xiàn)和性能提升提供了強有利的支撐。

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

智能手機正面臨著前所未有的發(fā)展機會和便利，隨著消費者認知程度的提高和使用習慣的養(yǎng)成，智能手機在整個手機市場銷售份額將顯著提升，未來5年內(nèi)，將會從目前的6%左右提升到20%以上，伴隨而來的將是智能手機產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的巨大商業(yè)機會。

四、智能手機(PDA)系統(tǒng)的硬件設計

主要參數(shù)：

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(nèi)置單聲道麥克風、內(nèi)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(tǒng)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無線收發(fā)模塊等實現(xiàn)智能手機的GSM通話、GPRS上網(wǎng)及其它PDA應用等功能。

1 微處理器

MC928MX1（以下簡稱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(nèi)部采用arm920T 內(nèi)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/。作為應用開發(fā)的最小系統(tǒng)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(diào)試和下載程序）。MX1提供了6個片選端（CS0~CS5），內(nèi)置了SDRAM控制器，數(shù)據(jù)寬度32位。在本系統(tǒng)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(shù)據(jù)線的低16位和高16位。

2 存儲器系統(tǒng)

存儲器的物理實質(zhì)是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入輸出和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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(tǒng)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(tǒng)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、時鐘和復位電路

1. 電源

電源部分為整個系統(tǒng)提供電力。電源部分的關(guān)鍵問題是低功耗的設計問題，低功耗的措施一般有：降低電壓、降低時鐘頻率、選擇低功耗器件等等。本系統(tǒng)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(wěn)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(tǒng)上配置相應的線性穩(wěn)壓器進行DC-DC轉(zhuǎn)換。