（计算机应用技术专业论文）基于mtk平台手机电视的研究与开发.pdf

武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 随着手机在人们生活中越来越普及，手机将逐渐从普通的通讯工具向多媒体终端进行 转变。作为传播文本、视听、娱乐等多媒体信息的互动性的传播工具，集报纸、广播、电 视及电脑优势于一身的手机电视势必成为新主流媒体。如何开发出经济、便携、画面清晰、 质量可靠的电视手机，以满足广大消费者的进一步需求，是目前迫切需要解决的主要问题。 本文采用m t k 公司的m t 6 2 2 5 手机平台作为开发平台，并增加一款超低功耗 p a d n t s c 移动电视接收单芯片t l g l l 0 0 ，来进行手机电视的研究与设计。首先，本文从 手机平台和手机电视性能两个方面，对手机电视的需求进行了分析；其次，分别从硬件和 软件两个方面对m t 6 2 2 5 手机平台的体系结构进行了阐述；再次，基于手机电视硬件结构 分析，对手机电视软件整体架构的同时，采用模块化的设计思想，对m m i 部分进行了详 细设计；最后，从菜单、n v r a m 和进入电视主界面三方面阐述了手机电视的具体应用实 现，并设计了通过在屏幕上手势滑动和点击图标两种方法，来调节电视频道和声音。此外， 本文通过在p c 机上的仿真和下载到手机上的调试，验证了整个设计的正确性和可行性。 关键词：手机电视；t l g l1 0 0 ；m t k ；m t 6 2 2 5 ；m m i ； 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i mm o b i l ep h o n eb e c o m i n gp o p u l a ri n c r e a s i n g l yi np e o p l e sl i v e s ，i tw i l lb ec h a n g e df r o m a l lo r d i n a r ym e a n so fc o m m u n i c a t i o nt oam u l t i m e d i at e r m i n a ld e v i c e a sai n t e r a c t i v et o o lo f d i s s e m i n a t i n gm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o ns u c ha st e x t ，a u d i o v i s u a l ，e n t e r t a i n m e n t , e t c i n c l u d i n ga l l a d v a n t a g e so fn e w s p a p e r , b r o a d c a s t ，t e l e v i s i o na n dc o m p u t e r , m o b i l ep h o n et e l e v i s i o nw i l l b e c o m et h en e wm a i n s t r e a mm e d i a h h o wt od e v e l o pae c o n o m i c a l ，p o r t a b l em o b i l ep h o n e t e l e v i s i o nw i t hv i v i ds c r e e na n dr e l i a b l eq u a l i t yt oc a t e rf o rt h ef u r t h e rn e e d so ft h ec u s t m e r si s t h ep r i n c i p a lq u e s t i o nt h a tn e e dt ob es o l v e du r g e n t l y 1 1 1 ed i s s e r t a t i o na d o p t sm t 6 2 2 5 ，am o b i l ep h o n ep l a t f o r mo fm e d i a t e k ，a st h ed e v e l o p m e n t p l a t f o r m ，a n di n c r e a s e st h ep a l n t s c m o b i l et e l e v i s i o nr e c e i v e rt l g110 0 ，as i n g l ec h i pw i t h u l t r a - l o wp o w e rc o n s u m p t i o n , f o rr e s e a r c ha n dd e s i g no fm o b i l ep h o n et e l e v i s i o n f i r s t l y , t h e d i s s e r t a t i o na n a l y s e sd e m a n d sf o rm o b i l ep h o n et e l e v i s i o nf r o mt h em o b i l ep h o n ep l a t f o r ma n d t h ep e r f o r m a n c eo fm o b i l ep h o n et e l e v i s i o n s e c o n d l y , i te x p a t i a t e st h ea r c h i t e c t u r eo fm o b i l e p h o n ep l a t f o r mm t 6 2 2 5r e s p e c t i v e l yf r o mh a r d w a r ea n ds o f t w a r e t h i r d l y , b a s e do nt h ea n a l y s i s o fh a r d w a r es t r u c t u r eo fm o b i l ep h o n et e l e v i s i o n ，s e t su pt h eo v e r a l ls o f t w a r ef r a m e w o r ko fi t f u r t h e r m o r ea d o p t st h ei d e ao fm o d u l a rt od e s i g nt h em m id e t a i l e d l y f i n a l l y , e x p a t i a t e st h e r e a l i z a t i o np r o c e s so fm o b i l ep h o n et e l e v i s i o nf r o mm e n u ，n v r a ma n de n t e r i n gt h em a i n i n t e r f a c e t h e nd e s i g n st w om e t h o d s ，s l i d i n gg e s t u r eo nt h es c r e e na n dc l i c k i n gt h ei c o no nt h e s c r e e n ，t or e g u l a t et h ec h a n n e l sa n dv o l u m e i na d d i t i o n , t h ed i s s e r t a t i o nv e r i f i e st h ec o r r e c t n e s s a n df e a s i b i l i t yo fa l ld e s i g nt h r o u g hs i m u l a t i n go np ca n dd o w n l o a d i n gi to nm o b i l ep h o n et o d e b u g k e yw o r d s ：m o b i l ep h o n et e l e v i s i o n ，t l g l10 0 ，m t k , m t 6 2 2 5 ，m m i 武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：阻日期： 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单f _ 奇： 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关丁研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅， 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名： 指导教师签名： 日 期： 隧玺 卿丕纪 武汉科技大学硕士学位论文 第1 页 1 1 课题背景 第一章绪论 自1 9 8 3 年m o t o r o l a 制造世界上第一台手机以来，手机得到了飞速的发展，其在 人们的日常生活中占据了越来越重要的地位，并已成为人们不可缺少的生活必需品。在手 机的发展史上，曾经出现过三个经典的发展阶段，都表现为手机的多媒体升级，未来几年 还可能会有至少两个多媒体升级阶段，手机将逐渐完成从普通的通讯工具向多媒体终端的 转变。 手机发展过程中的多媒体阶段【l l ： 1 和弦铃声的应用( 2 0 0 1 2 0 0 2 年) 。单调的手机铃声被悦耳动听的和弦铃声取代， 掀起了手机第一次更新换代的热潮。 2 彩屏取代传统的黑白屏( 2 0 0 2 2 0 0 3 年) 。给用户提供了更加丰富、直观的图形操 作界面，手机发展进入第二次热潮。 3 相机被集成于手机中( 2 0 0 3 2 0 0 4 年) 。虽然拍出的图片相当粗糙，但有无摄像头 成为中高端产品的标志之一，手机发展出现了第三次高潮。 4 m p 3 内置在手机中( 2 0 0 5 至今) 。m p 3 的移动性和手机的移动性不谋而合，音乐 手机的大量出现将引发存储能力和电池续航的比拼，手机发展迎来了第四次高潮。一 5 视频功能的应用( 2 0 0 7 年以后) 。手机视频能力的加强将导致视频拍摄和视频播放 被提升到一个前所未有的高度，在手机发展的第五次高潮中，d v 手机、m p 4 手机、流媒 体手机、电视手机、g p s 等都有可能成为主角。 一 作为传播文本、视听、娱乐等多媒体信息的互动性的传播工具，手机电视将对传统的 传播方式产生突破性的创新。手机比电脑更普及，比报纸更互动，比电视更便携，比广播 更丰富，集四大媒体的优势于一身，带来视听方式和传播模式的革命【2 j 。 1 2 课题研究目的和意义 2 0 0 8 年，借助奥运会的契机，作为中国市场的一种新兴潮流产品，手机电视产品得到 了广大消费者的喜爱。中国的奥运会是一个很好的机会，调查表明在中国，手机电视的概 念已有一定普及，通过手机看奥运节目的呼声很高【3 】。因此，有理由相信，手机电视势必 成为新主流传媒。如何开发出经济、便携、画面清晰、质量可靠的电视手机，以满足广大 消费者的进一步需求，是目前迫切需要解决的主要问题。 众所周知，目前手机电视的实现方式主要分为以下三种：基于地面数字电视标准的数 字广播方式、基于移动通信网络的流媒体方式和基于原有模拟技术的模拟电视方式。中国 的数字广播方式的手机电视国家标准才刚刚确立，其推出可商用化产品也很有限。而基于 移动通信网络的手机电视实现方式当中，流媒体电视模式受限网络成本发展空间不大，组 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 播方式则建立在第三代移动通信技术之上， 开还要一定的时间。所以，在近几年来看， 机市场的主流。 1 3国内外研究现状及发展趋势 目前t d s c d m a 正在试商用中，手机电视铺 基于原有模拟技术的手机电视，将成为电视手 目前，市面上的电视手机主要分为两大类：一类是点播式的，也叫流媒体手机，如i p t v 手机和将来的3 g 电视手机。这类手机都是依靠高速无线通讯标准如g p r s 、e d g e 等来实 现电视点播功能；另一类是广播式的，分为模拟广播电视和数字广播电视。模拟广播电视 标准主要是p a l 和n t s c 。数字广播电视，在制定移动电视标准时，基于经济利益和技术 延续性方面的考虑，各国也采用了不同的路线【4 1 。 1 欧洲d v b h 标准 d v b h 标准是建立在d v b 和d v b t 两个标准之上的标准，是欧洲的d v b 组织推出 的面向手机等小型移动终端设备的移动数字电视传输标准，它基于地面广电系统的无线电 视基站接收电视信号，芬兰、挪威等欧美国家多采用这种标准。 2 韩国t - d m b 标准 t - d m b 标准是韩国推出的地面数字多媒体广播系统，是基于卫星传播的方式接收电视 信号。 3 高通的m e d i a f l o 标准 高通公司于2 0 0 5 年推出了m e d i a f l o 标准，这是手机电视标准中唯一的私有标准。 4 中国的t - m m b 标准 北京新岸线研发的，完全具有中国自主知识产权的t - m m b 系统，最终成为中国手机 电视国家标准。 1 4 主要工作及章节安排 本文对手机电视的研究与开发前后经历了以下四个主要阶段： 第一，学习阶段 在学习嵌入式原理与开发理论的同时，大量地阅读数字移动通信系统相关的书籍，并 查阅与软件设计方法相关的文献，为后续的工作奠定扎实的专业理论基础。 第二，需求分析阶段 详细了解手机电视的需求，从手机平台的选择和手机电视性能分析的角度出发，选择 合适的平台和芯片来进行开发。 第三，设计阶段 在了解平台结构的基础上，对电视模块进行总体设计，对屏幕流的控制给出实现方案， 并对国家和地区选择、搜台、频道和声音的控制等方面进行详细设计。 第四，软件实现、调试和测试阶段 实现手机电视的功能并不断的进行调试、测试和改进。 武汉科技大学硕士学位论文 第3 页 根据攻读研究生期间所完成工作，将论文结构安排如下： 第一章绪论 主要介绍手机发展过程及手机电视的国内外发展现状，同时阐述课题研究的必要性和 意义。 第二章手机电视需求分析 在手机电视的需求分析基础上，首先对t i 、展讯和m t k 三大最具代表性的手机平台进 行介绍说明，然后从无线接收环境、手机的标准和频段、使用功耗和使用操作等角度对手 机电视的性能进行了分析。 第三章手机平台的体系结构 分别从硬件和软件两个方面对m t 6 2 2 5 手机平台的体系结构进行了阐述。 第四章手机电视设计分析 在手机电视硬件分析的基础上，对手机电视软件进行整体架构的同时，重点对m m i 部分进行了详细设计。 第五章手机电视应用实现 在m t 6 2 2 5 手机平台与t l g l l 0 0 电视芯片相结合的基础上，对手机电视的应用进行了 实现，并通过测试，验证了设计的正确性和可行性。 第六章总结与展望 总结课题研究结论，并对今后进一步的研究方向进行展望。 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 第二章手机电视需求分析 2 1 用户对手机电视的需求 作为一种新兴的媒体，手机电视与传统的媒体相比有其难以替代的优势。与报纸相比， 手机电视不仅有文字的表述，还有比文字更为生动的视频画面，同时手机电视有更强大的 存储功能，这是报纸所无法比拟的；与广播相比，目前人们收听广播主要是车载收音机或 手拿式收音机，而手机电视以手机为终端，潜在用户群更为广阔，收看的方式也更为便捷。 而且广播只是声音的传播，手机电视不仅有声音，还有图像，同时在选取新闻的范围上比 广播也大得多，生动得多；与传统电视相比，现在人们收看电视主要还是通过电视机，其 次是用电脑收看网络电视，终端载体的巨大，使人不能随时随地收看，而手机电视不仅和 电视一样能够传播音画，同时更为便携快捷【5 1 。 随着手机的普及和手机视频功能的不断加强，作为集报纸、广播、电视及电脑优势于 一身，用于传播文本、视听、娱乐等多媒体信息的手机电视将会受到越来越多用户的青睐。 为了能进一步满足消费者的需求，推出画面更清晰、质量更可靠的电视手机，应该从手机 平台的选择和手机电视的性能要求两方面着手，以最短的时间开发出价格低廉、性能稳定、 方便易用的手机电视。 2 2 手机平台分析 一个完整意义上的手机平台，指的是有开发潜力的平台，该平台首先应具有良好的可 扩展性和升级性，可最大限度满足用户的个性化需求，同时一个完整的平台还需要供应商 有能力提供外围软硬件资源，这种资源的多寡，来源于企业的技术积累，也决定了供应商 开发平台的优势所在【6 】。 对于手机平台而言，其关键是核心处理器。在以语音通信为主的时代，这个“核心 指的是数字基带处理器；而随着多媒体手机时代的到来，越来越多的多媒体处理功能需要 由一个独立于基带处理器、专门的应用处理器来完成，这些专门的应用处理器可为手机平 台的开发带来潜在的“增值 功能。因此，今天手机平台的开发，在很大程度上取决于这 类应用处理器的开发与研究。 当前手机市场上的主流平台包括t i 、m o t o l o r a 、p h i l i p s 、i n f i n e o n 、展讯和m t k 等。 其中优势各有千秋，比如m o t o l o r a 平台不仅有自己的部分产品，同时也给其它的设计公 司或者厂商提供产品解决方案，但相对而言技术支持较弱；p h i l i p s 平台也有自己的产品， 同时还是一个在中国做得比较好的平台提供商，该平台性能稳定，在射频方面有明显的优 势，基带架构也不错，尤其电源管理技术更胜一筹。下面重点对t i 、展讯和m t k 三大最具 代表性的手机平台进行详细介绍说明。 武汉科技大学硕士学位论文 第5 页 2 2 1t i 平台 t i ( 德州仪器) 是全球第一大手机基带芯片提供商，t i 可以说是目前手机设计平台供 应商中产品分类最为全面和细致的公司。多年来，t i 手机平台一直得到世界主要移动设备 制造商的青睐，其中包括n o k i a 、p a l m 、n e c 、h t c 、p a n a s o n i c 、f u j i t s u 等【7 1 。 其优势在于： 基带处理能力强，应用接口多，扩展性强 c p u 处理能力强，内置了多媒体功能，性能优 套片集成度高，可以做出尺寸很小的产品，有先天优势【8 1 其劣势所在： 开发周期较长 需要开发人员有经验，产品的风险系数大 难于快速产品化 2 2 2 展讯平台 展讯是国内自主研发手机平台解决方案的厂商，其主打国产手机市场，展讯平台坚持 客户化商业模式，手机厂商可按自己的需求剪裁平台资源，受中小客户的偏爱网。 其优势在于： 本地化的核心技术支持，可生产性高 开发时间短，可以快速产品化 降低开发难度，节约大量的成本 其劣势所在： “。+ 开放性很差 稳定性较差，硬件设计不成熟 扩展性差 2 2 3m t k 平台 m t k ( m e d i a t e k ) 是台湾联发科技公司开发的手机平台，近年来发展迅速，目前国内芯 片占有率排名第一。m t k 平台对m p 3 、m p 4 有着良好的支持，符合国内消费者的习性，同时 平台的价格也比较便宜。m t k 成功的秘诀在于卖的不只是芯片，而是包括软件平台和第三 方应用软件在内的完整解决方案，从而帮助手机厂商在购买了m t k 的芯片后能在很短的时 间内形成上市产品【1 0 1 。 其优势在于： m t k 集成度很高( 集成了m p 3 、m p 4 、c a m e r a 、摄像头、蓝牙、红外等) 丰富的应用接口，开发方便，可节省开发成本 入门门槛低，开发容易，开发周期短，可快速产品化 其劣势所在： 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 开放性较差 规范性较差 2 3 手机电视性能分析 2 3 1 无线接收环境 无线接收环境带来了多径问题，接收信号是来自不同路径的发射信号的矢量叠加，不 同的路径引入了不同的延迟和相位。如果信道的延迟扩展大于发送信号的符号周期，信号 将产生频率选择性衰落并引起符间干扰，导致系统的性能下降。 手机电视业务必须为以不同速率运动的移动用户提供高质量和可靠的视频传输，包括 基本静止的室内用户，低速跑动的移动用户( 小于3 0k m h ) 和处于高速运动的车辆中的用 户( 大于1 0 0k m h ) 。接收方相对于发送方的运动会产生多普勒频移，此频移与相对运动 的速度成正比，这将会导致相邻载波的干扰，影响载波之间的正交性【l i 】。 2 3 2 多个标准、多个频段 多个标准、多个频段是一个较为复杂的问题，已经超越了纯粹的技术范畴，与数字电 视演进的历史和各国的政策规划相关。在地面数字电视广播标准方面，美国和韩国是a t s c 标准，日本采用了i s d b _ t 标准，欧洲和澳洲采用了d v b _ - t ，中国采用的是t 一删b 标准。在 频谱方面，主要涉及到四个频段：v h f ( 1 7 4 2 4 0 心z ) 、u h f ( 4 7 0 8 6 2 删z ) 和l i ( 1 4 5 2 1 4 9 2 删z ) 、l 2 ( 1 6 6 0 1 6 8 5m h z ) 。 2 3 3 使用功耗 从应用角度来讲，手机电视使用功耗是芯片供应商面临的最大挑战。手机电视产品要 成为大众的普遍选择，功耗问题的解决势在必行，移动电视业务的引入不能以牺牲过多的 待机时间为代价。据了解，目前还没有哪家芯片供应商能做到连续5 个小时以上的收看时 间【1 2 】。 2 3 4 使用操作 对于手机电视的使用操作，除了支持键盘，还应该支持触摸功能，方便有着不同喜好 的人群使用。同时，在待机界面上应该增加快捷键功能，让用户直接进入电视菜单，选择 收看电视。 2 3 5 软件调试 在软件开发过程中，为了验证软件的正确性，需要对软件不断地进行调试。对于手机 的界面、菜单和图片，可以通过v c + + 模拟器验证；而对于电视的接收、播放及其效果的验 证，则必须借助m t k 公司提供的t r a c e 、f l a s h t o o l 和m e t a 等工具。 武汉科技大学硕士学位论文 第7 页 2 3 6 软件测试 手机电视产品开发出来以后，由测试部门安排测试人员，对本产品编写测试用例，进 行全面的、综合的和严格的测试。测试完成后，就可以进行版本发布，准备量产。 2 4 小结 本章基于用户对手机电视的需求分析，首先在手机平台概括性描述的基础上，重点对 t i 、展讯和m t k 三大最具代表性的手机平台进行详细介绍说明。接着分别从手机电视的无 线接受环境、多标准多频段问题、使用功耗、使用操作、软件调试和软件测试等方面对手 机电视性能进行了阐述，为下面选择手机平台进行软件设计打下良好的基础。 第8 页武汉科技大学硕士学位论文 第三章手机平台体系结构 3 1 概述 台湾联发科技公司提供的m t k 手机平台，为手机厂家提供了一种低价高配的产品解 决方案，其最大特点是以成熟的成套部件形式供应给厂家，从而缩短厂家的产品开发周期、 降低产品成本、提高产品的市场竞争力。依据此特点，近几年m t k 在中国得到了广泛的 应用，几乎所有的国产手机厂商都不约而同地采用了m t k 平台。 基于m t k 的特殊优势及在国内普遍性，本文采用m t k 公司的m t 6 2 2 5 作为开发平台， 该平台性能比较稳定、价格相对低廉，是一款性价比较高的手机平台。同时该平台不仅支 持g s m 、g p r s 、语音和数据应用，还支持m p 3 、m p 4 和c a m e r a 等多媒体功能。下面分 别从硬件和软件两个方面来对m t 6 2 2 5 手机平台结构进行阐述。 3 2 硬件平台结构 从m t 6 2 2 5 硬件架构来看，该系统主要由芯片组和一些外围器件构成。主要的硬件模 块包括【1 3 】： 基带芯片，该芯片由a r m 7 微处理器、d s p 和一些外围设备组成。主要用于实现 g s m g p r s 的链路层和网络层协议，控制r f 模组和b s s 通信，同时运行其它软 件实现手机的附加功能，例如显示、拍照和m p 3 等； 射频芯片，由收发信机m t 6 1 2 9 、功率放大器r f 3 1 4 6 和天线开关组成。主要完成 g s m g p r s 协议栈的物理层功能、实现突发脉冲的发射接收、射频调制解调功能 【1 4 】 电源管理芯片，主要负责电源管理和给系统提供各种稳定的电压； 外围设备，其中键盘、液晶l c d 用于输入、输出显示，c a m e r a 模组提供照相和动 画录像等多媒体功能，n o rf l a s h 芯片用于存储整个手机软件和用户数据，n a n d f l a s h 用做u s b 存储器。整个手机的硬件架构如图3 1 所示。 武汉科技大学硕士学位论文第9 页 图3 1 硬件架构图 3 2 1 基带芯片 基带芯片m t 6 2 2 5 是一款高度集成的双内核结构单芯片，其不仅支持g p r sc l a s s1 2 m o d e m ，同时还提供全面、先进的多媒体解决方案。该芯片集成了a r m 7 e j s 州r i s c 处理 器和d s p 处理器，其中a r m 7 e j s 珈是主处理器，主要用于运行g s m g p r s 上层协议软 件、多媒体应用、外设驱动程序，如先进的显示引擎、音频合成与6 4 个复音、数字音频 播放、j a v a 加速和m m s 等。此外，其还提供了多种先进的接口来进行功能的扩展，如三 端口的外部存储接口、三端口8 1 6 位并行接口、n a n df l a s h 、k d a 、u s b 和m m c s d m s m s p r o 等；d s p 处理器则处理底层的调制解调以及复杂的语音功能。除了一些混合 信号电路，其他m t 6 2 2 5 的内置电路或者和微控制器或者和数字信号处理器相联。其典型 应用如图3 2 所示【1 5 】。 第1 0 页武汉科技大学硕士学位论文 图3 2l i t 6 2 2 5 的典型应用 基带芯片m t 6 2 2 5 包括以下子系统【1 6 】： 微控制器子系统( m c u ) ：包括a r m 7 e j s 处理器、内存管理单元和中断控制器 d s p 子系统：包括d s p 、内存、内存管理单元和中断控制器 m c u d s p 接口：m c u 和d s p 交换软硬件信息 微控制器外设：所有的用户接口模块和r f 接口模块 微控制器的协处理器：代替微控制器执行计算密集的操作 d s p 外设：g s m g p r s 信道编解码加速硬件 多媒体子系统：集成了几个先进的硬件加速器来支持多媒体应用 语音前端：语音的模数、数模转换数据通道 基带前端：r f 模块的数模、模数转换数据通路 时序发生器：产生和t d m a 帧时序相关的控制信号 电源、复位和时钟子系统：管理电源，复位和时钟分配 基带芯片m t 6 2 2 5 电路如图3 3 所示。 武汉科技大学硕士学位论文第1 1 页 口 娜 锄l 口娜 黝砸亚t 且 巩s 也( 删一跳( 衄i i ：弭 - 阻d p 芯 1 皓1 | 觚， c 鳓粼。 缸啊 ” 缸眦 i 啪 通i d ) l p c e i e l _ 啊 取疆s t w x 0 硝 韵 瑚 g 3 g 2 g l m - i h 4 3 1 7 巡 1 1 5 啪 l p 加 l j u c s 口 星l暑i 三i 詈i 曼i 三 蛊 姗3b r 皿r r 2 a 瑚翻弧 咖1 j 1 一 e i n t 0 疆蝴 2 ：型黧搿筠j 一 暑f 熨辱薹 膦g p l 0 3 2 l q c e o b 瓣鬻酣。拶酯弘5 l 蕊5 篁磊荽 g p 2 加s l 脚6 真已 g p 卫。v b s 工爵_ ，噍巧i ，目冒丌 一 印卫。5 ，即l 掣笳啊叫 田a l 四6 ，d r s ，3 2 疆一 l 弭a i 卯l ，d d 自i ，苴0 iq i g p 8 9 包 c p l 0 9 s 陋 四0 ，皤m s 霸q 上 踟 x f 宅翩， 缸瓦丑c 川d 们 8罨 s 姚 j | 癌萤璧 讥功犹p 卫8 九r r s 3 ，强啦 砺缸邮p 列v 叱t s 3 嘞 嘞3 ，c p 4 9 n c t s 2 u 皿3 ，印卫。锄n i 玎亚 m d l 碾：d l 邑晕苣鼍藿琶餐麟釜女童i 副盆i 盛i 叠i 暑 瞽啦 口 昧州h r y h f 耐” 公 e “1 2 曰 n e 三 暑詈蚤害 盈 d 1 7 e 1 7 f 1 6 f i ? g 1 4 6 1 5 。_ 一 m p 2 p l m 砭 r l t i m 8 h 1 t _ _ _ 一 d 1 6 _ _ _ 一 i ) 1 5 c 1 7 盈讲0 n 硼 珏d 吃 蒯3 皿硼 嘲 配湖 飙l 期2 技m 或0 u 肼 ( i i 】 ，i 工6 i u m “曩d 3 黑黜1 i u 一 “l “脚 “ n 正 “眦 “舳 “l 鼢 “瞄 删8 口l 姒 g p i c 日7 - 口i 懿 b ti 删 m 嘲 m 】l 碾l d l 盯p c e 噬 盯硼 ( 耵k 即叮 “e 眦t e 珊 日c i 工 图3 3 基带芯片m t 6 2 2 5 电路图 主要的p i n 脚功能块描述【1 7 】： r f 并行控制单元：b p i b u s 0 - b p i b u s 9 r f 串行控制单元：b s i c s o 、b s i d a t a 、b s i c l k 并行l c d n a n d f l a s h 接口：n l d 0 - n l d 7 s i m 卡接口：s i m r s t 、s i m c l k 、s i m v c c 、s i m s e l 、s i m d a t a 专用g p i o 接口：g p l 0 0 g p l 0 9 键盘接口：k r o w 0 k r o w 5 、k c o l 0 k c o l 4 “b 匹lp 氮疆 a c s o y t a 盥 “f 鼠 痢 聃 “脚 嚣淼黑船器 碍舀毯a誓百，i蜀8言 a肾hbsd_吞d舀墨苫isl 苣髓芦)o薯日诗0i矗硪了 肼肼瞄叭邺眦必脚一一一一一一 筘霉= 罴 q一豫一一班一砭一n一 玲”玲”萋誉h 基器 殄殄玲” l舄、-母d，昌窍口昌自、 薯譬泓 第1 2 页武汉科技大学硕士学位论文 夕 部中断接口：e n 叮t o e i n t 3 外部存储接口：e d 0 e d l 5 、e a l - e a 2 5 u s b 接口：u s bd p 、u s bd m 存储卡接口：m c c m 0 、m c d a 0 m c d a 3 、m c w p 、m c i n s 、m c c k u a r t 接口：u t x d l 、u r x d l 、u t x d 2 、u r x d 2 、u t ) 3 、u r x d 3 数字声音接口：d a i c l k 、d a i p c m o u t 、d a i p c m i n 、d a i s y n c 3 2 2 射频芯片 射频芯片m t 6 1 2 9 是为g s m 和g p r s 多频带全球系统而设计的射频收发i c ，具有很 高集成度。其包括四个l n a s ( 低噪声放大器) 、两个r f 积分合成器、一个集成的信道滤 波器、可编程的增益放大器( p g a ) 、接收机的i q 解调器( 用于发射机的带锁相环的高精 度i q 调制) 、两个内部的t x v c o s 、一个片上调整的v c x o 和一个完全可编程的6 6 部 分- n 带片上r fv c o 合成器。下面分别从m t 6 1 2 9 的特性、功能和电路图三个部分进行描 述。 1 、特性【1 8 】 接收机： 非常低的i f 结构( i f 指二次变频时多出来的v c o ) 四频段的微分输入低噪声放大器 积分射频合成器 高度集成的信道滤波 大于1 0 0 d b 的增益 大于1 1 0 d b 的可控范围 模拟的i q 基带输出无需外部变频组件 发射机： 精确的i q 调制 平移环结构 高度集成的宽度t x v c o 高度集成的t x 环滤波 支持四频段操作 频率合成器： 单集成，完全可编程的部分一n 合成器 高度集成的宽带r f v c o 为多时隙g p r s 应用快速准确的设置时间 集成4 部分的低通滤波器 2 功能【1 9 1 接收机： 武汉科技大学硕士学位论文 第1 3 页 m t 6 1 2 9 包括四个差分的低噪声放大器，分别是g s m 8 5 0 ( 8 6 9 m h z 8 9 3 m h z ) 、e g s m ( 9 2 5 m h z 9 6 0 m h z ) 、d c s l 8 0 0 ( 1 8 0 5 m h z 1 8 8 0 m h z ) 和p c s l 9 0 0 ( 1 9 3 0 m h z 1 9 9 0 m h z ) 。 差分的输入通过l c 网络和2 0 0 q 的声表面滤波器相匹配。低噪声放大器的增益能够控制 在附加的3 5 d b 的动态范围内。 发射机： m t 6 1 2 9 的发射机由两个片上的t xv c o 、缓冲放大器、下行链路的合成器、四项的 调制器、一个模拟的相位检测和一个数字的相频检测组成。每一个部分都有一个c h a r g e p u m p 输出和一个片上环路滤波，分路器和环路滤波器用来从下行链路合成器和四项调制 器中得到理想的l f 频率。对于一个给定的传输信道来讲，发射机要从两个不同的t x 号码 中选择一个。这些成分同内部的压控振荡器和环路滤波实现转化的环路调制。t xv c o 适 用于功率放大器，外部实现的一个控制环用来控制功率放大器的输出功率值。 频率合成器： m t 6 1 2 9 包括一个含有高集成度的r f 压控振荡器的频率合成器，其主要作用是产生 r x 和t x 的本地振荡频率。锁相环把r f 压控振荡器的频率锁定在2 6 m h z 。为了减少由 部分- n 合成器引起的固有的影响，带有抖动功能的3 阶6 6 调制来产生分频数n 。 为了减少捕获时间或者说为了多时隙的数据服务( 比如g p r s ) 快速设定时间，在合 成器中使用了带有快速捕获系统的数字环( 振荡环) 。一旦合成器设定后，射频压控振荡 器通过数字校准环设在理想频率的附近。校准后，在一定时期内，利用快速捕获系统来使 锁定更准确。一旦捕获完成，锁相环就会回到通常的状态。 3 m t 6 1 2 9 功能块如图3 4 所示【2 0 】。 第1 4 页武汉科技大学硕士学位论文 锕 ) 拳 。 墨笙萋鋈鍪 警 耋蠢萎 一 镰 。8 图3 4j i l 6 1 2 9 功能块图 主要功能块描述【2 1 1 ： r x ( 接收) 模块：5 1 2 号引脚 s x 模块：1 3 1 4 号引脚 t c v c x o ( 有源晶体振荡电路) 接口：2 1 3 0 、3 2 3 7 号引脚 3 - w i r e s 接口：3 8 4 2 号引脚 i q ( i 、q 信号) 接口：4 3 4 6 号引脚 t x ( 传送) 模块：4 7 5 6 号引脚 3 2 3 电源管理芯片 电源管理芯片m t 6 3 0 5 是g s m 手机的电源管理芯片，其同时支持锂电池和镍锌电池。 m t 6 3 0 5 包含7 个l d o ( l o wd r o po u t ) ，每一个l d o 用于管理g s m 子模块的电源。在 待机状态仅仅有1 0 8 u a 的低电流，在工作状态也只有1 8 7 u a ，m t 6 3 0 5 的优化设计使电池 8)o硌，移 玎 仪 能 瑚 玎 粼 一 洲 雕 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 武汉科技大学硕士学位论文第1 5 页 具有最长的生命期。m t 6 3 0 5 有3 个开漏输出转换，分别为l e d 、a l 鳅e r 和啊b r a t o r 。s i m 接口为s i m 卡和微处理器提供了水平转换。m t 6 3 0 5 有4 8 个管脚，操作温度范围是2 5 摄 氏度n + 8 5 摄氏度，其典型特点如下【冽： 管理g s m 基带芯片的所有电源 2 8 v 到5 5 v 的输入范围 9 v c h r i n 1 5 v 停止充电，c h r i n = 9 v 充电 7 个l d o 输出给专门的g s m 子系统 高的操作效率和低的待机电流 具有锂离子电池和镍锌电池的充电功能 有s m i 卡接口 三个漏极开路输出开关来控制l e d ，响铃器和振动器 热过载保护功能 高电压锁保护功能 过低电压保护功能 上电复位和开启计时器的功能 4 8 p i n 的q f n 封装 m t 6 3 0 5 功能块如图3 5 所示【2 3 】： 第1 6 页武汉科技大学硕士学位论文 图3 5w 1 6 3 0 5 功能块图 主要功能块接口描述 2 4 】： 7 个低压差稳压器：v c o r e ( 核心供电) 、v i o ( 逻辑供电) 、v m ( 存储器供电) 、 v s i m ( s i m 卡供电) 、v r t c ( 实时时钟供电) 、a v b a t ( 电池电压) 、v a ( 音频 供电) s i m 卡接口：s i m i o ( s i m 卡数据) 、s i m r s t ( s i m 卡复位) 、s i m c l k ( s i m 卡 武汉科技大学硕士学位论文第1 7 页 时钟) 、s i o ( s i m 卡数据) 、s r s t ( s i m 卡复位) 、s c l k ( s i m 卡时钟) 振动器：v i b 盯0 r e n ( 振子启动) 、v i b 黜镀o r ( 振子控制) 振铃：a l e r t e r e n ( 振铃启动) 、a l e r t e r ( 振铃控制) l e d 驱动：l e d e n ( 背光控制) 、l e d ( 背光控制) 复位发生器：r e s e t ( 复位信号) 、r s t c a p ( 充电延时) 电池充电器：c h r i n ( 充电电压) 、g a t e d r v ( 充电启动) 、i s e n s e ( 充电取样) 、 c h r c n t l ( 充电控制) 、b a t s n s ( 电池电压) 、b a t u s e ( 接地) 3 3 软件平台结构 手机软件包括运行软件和调试软件，其中运行软件主要由g s m 协议栈、n u c l e u s 操作 系统、设备驱动、m m i 和w a p 模块组成；调试软件则包括c a t c h e r 和m e t a 。手机软件 的作用主要是监视软件的实时运行，加速手机运行软件的开发。整个软件的结构如图3 6 所示【2 5 】： 图3 6 软件的系统结构框图 主要功能块接口描述： n u c l e u so s ：n u c l e u s 实时嵌入式操作系统 l 1 协议栈：g s m g p r s 物理层协议 d r i v e r s ：整个系统外围设备的驱动程序如s i m ，l c d ，u a r t ，g p i o 等 l 2 l 3 i a 协议栈：g s m 协议栈链路层网络层 m m i ：人机界面，主要负责人机交互 w a p ：无线应用协议 j a v a ：j 2 m e 软件 第1 8 页武汉科技大学硕士学位论文 3 3 1 n u c l e u s 操作系统 由于手机系统面对的任务比较复杂，同时对实时性要求又很高，所以必须有一个操作 系统来根据一定的准则对各种复杂的任务进行调度，合理的安排c p u 的时间，从而使系统 能够安全协调的运行。n u c l e u s 是一个实时的、多任务抢占式的嵌入式操作系统内核【2 6 1 。 本系统中采用n u c l e u s 操作系统，其目的在于降低软件开发的难度，把整个软件划分为若 干t a s k ，通过o s 进行调度管理。o s 的作用则主要表现在任务调度和向上层软件提供系统 服务，例如消息传递、信号量、时钟管理、中断管理【2 7 1 。此外，本系统还在n u c l e m 操作 系统之上抽象了一个操作系统适配层( k a l ) ，使得手机软件独立于n u c l e u s 操作系统。 3 3 2l 1 协议栈 物理层或l a y e rl 依照0 5 系列技术规范，支持在无线媒质上传输比特流。其向上层提 供服务、控制物理信道和逻辑信道之间的映射，并且控制时序的安排，同时执行t d m a 的 取帧和无线控制，结构如图3 7 所示【2 8 1 。 广 广 l l 苛爹1i h i 邻近小区搜索i 乙 图3 7l l 层系统结构 各个模块的功能描述如下： l 1 层异步控制：处理来自上层请求的消息，同时把l 1 层产生的结果