（通信与信息系统专业论文）tetra数字集群终端windows+ce操作系统的定制和开发.pdf

j e 宝窑塑叁堂殛堂鱼迨塞墨耋塞噬 中文摘要 随着我国t e t r a 数字集群通信系统的发展，t e t r a 数字集群终端的需求量 将不断地增加。目前，国内所使用的t e t r a 数字集群终端均为国外生产，且价格 较昂贵，超出了一般用户可承受的能力。因此开发具有自主知识产权的t e t r a 数 字集群终端具有重要的意义。 嵌入式操作系统是t e t r a 数字集群终端的重要组成部分。基于w i n d o w sc e 操作系统的t e t r a 数字集群终端具有极强的通用性和扩展性，w i n d o w sc e 嵌入 式操作系统的定制和开发能够满足用户的各种需求。 本文综述了t e t r a 数字集群通信系统及其特点，并结合奥运实际需求，给出 了t e t r a 数字集群终端的软硬件整体架构。w i n d o w sc e 操作系统是其软件架构 的核心。通过w i n d o w sc e 操作系统所提供的串口，上层通信控制软件能够与 t e t r a 数字集群协议栈交互信令，控制相应的通在信业务流程。w i n d o w sc e 操 作系统使用开发的驱动程序来管理各种硬件资源。根据硬件资源特性选择每个驱 动程序的开发模板，编写每个功能模块驱动程序代码，使用输出串口信息调试方 法调试驱动程序代码，进行驱动开发。利用流接口驱动模板和i o 流接口函数，开 发驱动扩展a p i 。将所开发的驱动程序和驱动扩展a p i 程序与启动程序和o a l 程 序整合成t e t r a 数字集群终端的主板支持包。在p l a t f o r mb u i l d e r 环境中，利用 该主板支持包，制作w i n d o w sc e 操作系统的映像，并将该映像下载至t e t r a 数 字集群终端样机。在样机测试过程中，w i n d o w s c e 操作系统运行状态良好，完全 满足设计需求。 关键词：t e t r a 数字集群；w i n d o w sc e 操作系统；定制和开发 分类号：t n 9 2 9 5 2 立窒适叁翌亟堂僮迨童 叁耋塞越 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft e t r a d i g i t a lt r u n k i n gc o m m u n i c a t i o ni no u rc o u n t r y , t h er e q u i r e m e n tf o rt e t r a d i g i t a lt m n k i n gt e r m i n a lw i l lb ei n c r e a s i n gs t e pb ys t e p r e c e n t l y , t h e t e t r ad i g i t a l t r u n k i n gt e r m i n a l s ，w h i c h a r em a d eb yf o r e i g n m a n u f a c t u r e s ，a r et o oe x p e n s i v e ，a n do r d i n a r yp e o p l ec a l ln o ta f f o r dt h e m t h e r e f o r e ，i t i sv e r yi m p o r t a n tt od e v e l o pt e t r a d i g i t a lt m n k i n gt e r m i n a lw h i c hh a si n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u a lp r o p e r t yr i g h t e m b e d d e do si sa ni m p o r t a n tp a r to ft e t r ad i g i t a lt r u n k i n gt e r m i n a l t h e t e t r ad i g i t a lf r a n k i n gt e r m i n a lb a s e do nw i n d o w sc eo sh a sg o o dg e n e r a l a v a i l a b i l i t ya n de x p a n s i b i l i t y t h ec u s t o m i z a t i o na n dd e v e l o p m e n to fw i n d o w sc e e m b e d d e do sc a l ls a r i s f ya n yk i n d so f u s e r sr e q u i r e m e n t t h et h e s i ss u m m a r i z e st h et e t r at m n k i n gc o m m u n i c a t i o ns y s t e ma n di t s c h a r a c t e r i s t i c ，a n dt h eg e n e r a ls o f t w a r ea n dh a n d w a r ef r a m e w o r ko ft e t r ad i g i t a l t r u n k i n gt e r m i n a li sg i v e na c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a lr e q u i r e m e n to fo l y m p i cg a m e s w i n d o w sc eo si st h ec o r ep a r to f t h es o f t w a r ef r a m e w o r k t h eu p p e rc o m m u n i c a t i o n c o n t r o ls o f t w a r ec a ni n t e r c h a n g es i g n a l i n gw i t ht e t r ad i g i t a lt r u n k i n gp r o t o c o ls t a c k a n dc o n t r o lt h ef l o wo fc o m m u n i c a t i o nt h r o u 曲t h es e r i a lp o r tw h i c hs u p p l i e db y w i n d o w sc eo s w i n d o w sc e o su s e si t sd r i v e r st om a n a g et h eh a r d w a r er e s o u r c e s i no r d e rt od e v e l o pd r i v e r ，t h ed r i v e rd e v e l o p m e n tt e m p l a t ei ss e l e c t e da c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e ro f h a r d w a r er e s o u r c e s ，t h ec o d e so f e a c hf u n c t i o nm o d u l ed r i v e ra r ew r o t ea n d t h ec o d e so ft h e i rd r i v e ra r ed e b u g g e db yd e b u gm e t h o do fo u t p u ts e r i a l p o r tm e s s a g e t h ed r i v e re x t e n d e da p i sa r ed e v e l o p e db yt h es t r e a mi n t e r f a c ed r i v e rt e m p l a t ea n dt h e i os t r e a mi n t e r f a c ef u n c t i o n t h eb o a r ds u p p o r tp a c k a g ei sc r e a t e db yc o m b i n i n gt h e d e v e l o p e dd r i v e r sa n dt h ed r i v e re x t e n d e da p i sw i t ht h eb o o tp r o g r a m sa n dt h eo a l p r o g r a m s t h ei m a g eo fw i n d o w sc eo si sm a d eb yt h eb o a r ds u p p o r tp a c k a g ei n p l a t f o r mb u i l d e r t h ei m a g ei sd o w n l o a d e dt ot h es a m p l eo ft e t r ad i g i t a lt m n k i n g t e r m i n a l 【nt h es a m p l et e s tp r o c e s s ，t h ew i n d o w sc eo sw o r k sw e l la n ds a t i s f i e st h e d e s i g nr e q u i r e m e n tc o m p l e t e l y k e y w o r d s ：t e t r ad i g i t a lt r u n k i n g ；w i n d o w sc eo s ；c u s t o m i z a t i o na n d d e v e l o p m e n t c i ，a s s n o ：t n 9 2 9 5 2 e 峦 塞堑厶翌亟堂位迨塞 圈 图 图2 ，1t e t r a 数字集群终端总体设计架构5 图2 2t e t r a 数字集群终端硬件架构6 图2 3t e t r a 数字集群终端软件架构7 图2 4t m o 模式下的双工主叫通话过程8 图2 5w i n d o w sc e 操作系统的定制流程l o 图3 1 流接口驱动的架构1 4 图3 2t e t r a 数字集群终端驱动开发的需求1 5 图3 3 串口调试工具s s c o m 1 7 图3 4调试信息输出函数r e t a i l m s g 的封装过程1 7 图3 5 p l a t f o r mb u i l d e r 的远程工具18 图3 6电源芯片驱动程序实现的功能2 0 图3 7 开关机按键驱动控制的流程2 1 图3 8电源芯片驱动程序的模块设计2 2 图3 9 驱动程序的调试方法2 7 图3 1 0 终端开机更新系统时钟的流程2 8 图3 1 1 芯片时钟的更新流程2 9 图3 1 2r t c 驱动程序的模块设计3 0 图4 1 应用程序识别用户按键操作的流程。3 3 图4 2 通过锁定扩展a p i 的键盘锁定。3 4 图4 3 p l a t f o r mb u i l d e r 命令行编译工具4 2 图4 ，4 驱动扩展a p i 测试程序4 5 图4 5 系统菜单程序4 6 图5 1选择b s p 开发模板的操作界面4 7 图5 2 填写b s p 基本信息的操作界面4 8 图5 3添加驱动程序的操作界面4 8 图5 4 链接驱动程序文件的操作界面4 8 图5 5 完成b s p 向导的操作界面4 9 图5 6c e c 编辑器4 9 图5 7 使用c e ce d i t o r 修改b s p 组件的操作界面5 0 图5 8 导入j t t e t r a c e c 文件的操作界面51 图5 9 n e wp l a t f 0 1 3 1 1 向导51 e立銮道盔堂亟堂擅迨塞国 图5 1 0 输入工作空间名称的操作界面5 2 图5 1i 选择b s p 的操作界面5 2 图5 1 2 选择设计模板的操作界面5 3 图5 ，1 3 选择程序和多媒体的操作界面5 3 图5 ，1 4 选择网络和通信的操作界面5 4 图5 1 5m s m q 组件的添加5 5 图5 1 6 在l o c a l e 选项卡中设置系统语言的操作界面5 5 图5 1 7 在b u i l do p t i o n s 选项卡中设置系统变量的操作界面5 6 图5 1 8 平台编译选择5 7 图5 1 9 远程进程查看器5 8 图5 2 0 远程注册表编辑器5 8 图5 2 1 远程运行状态监测器5 9 图5 2 2e m u l a t o rb s p 的添加5 9 图5 2 3 平台编译选择6 0 图5 2 4n e ws d k 向导6 0 图5 2 5s d k 向导中输入基本信息的操作界面6 l 图5 2 6 选择开发语言的操作界面6 l 图5 2 7设置模拟器的操作界面6 2 图5 2 8添加编译文件的操作界面6 2 e基銮迪- 大堂亟 堂僮 迨童盔 表 表 表 表 表 时钟格式对比3 1 t e t r a 数字集群终端扩展a p i 3 5 c e c 文件模块功能5 0 w i n d o w sc e 操作系统中配置文件的功能5 6 致谢 本论文的工作是在我的导师孙听副教授的悉心指导下完成的，孙听副教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来 孙老师对我的关心和指导。 孙昕副教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，存学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向孙老师表示衷心的谢意。 孙昕副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多宝贵意见，在此表示衷心 的感谢。 在实验室工作及撰写论文期问，陈杰、马浩等师兄对我论文中的w i n d o w sc e 操作系统的定制和开发工作给予了热情的帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我所在的实习公司的各位领导以及一起工作过的同事。我能够顺 利完成实习工作，与他们的热情帮助和不断的鼓励是密不可分的。 最后还要感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学 、l 匕。 e 夏至塑盔堂亟堂芷论奎窆耋奎筮 序 随着我国数字集群移动通信系统的建设，对于依托数字集群移动通信公网的 各种应用系统也出现了新的应用方式。由于t e t r a 数字集群公网只是一个无线应 用的平台，不同行业在该平台上有不同的应用，目前还没有一套完全面向不同行 业综合应用的“移动终端”，因此对t e t r a 数字集群移动终端进行开发，并将其 应用至不同行业的实际工作中具有重要意义。 所定制和开发的w i n d o w sc e 操作系统是面向奥运数字集群通信系统一体化 智能移动终端项目中的一部分。该项目得到了北京市科委、北京市教育委员会产 学研合作项目、海淀园创新基金等的大力支持。本项目主要是要开发一套具有较 强的通信处理能力、系统扩展能力和数据处理能力，并能够满足公安、交通等特 种行业应用的用户终端系统。该终端可以在公安和交通的日常工作和紧急事件处 置中，发挥重要作用。 立窒道叁堂亟竺位途塞 !i l矗 1 1 概述 i引言 集群通信诞生于2 0 世纪7 0 年代，是一种共享资源、分担费用、共用信道设 备及服务的多用途、高效能的无线通信系统。集群通信使用多信道共用机制，用 来缓解频率资源紧缺的状况。集群通信是处理紧急或突发事件的最有效的调度指 挥通信工具，适用于一些对于指挥调度功能有较高要求的公安、水利、交通、司 法、民航、铁路等部门。 集群通信的主要原理是通过中央集中控制管理系统信道，并以动态方式迅速 把空闲信道分给需要发起呼叫的用户，以实现通过少量的信道为大量的用户提供 通信服务的目的。集群通信系统分为模拟集群通信系统和数字集群通信系统。目 前，由于数字通信的迅速发展，模拟集群通信系统显示出了频带利用率低、数据 服务速率低、保密性差、移动设各成本高、网管控制存在问题等诸多缺点，已经 不能满足信息时代人们对通信的需求，所以现在在国际上广泛研究和应用的均是 数字集群移动通信系统。 数字集群通信系统利用了当今先进的数字通信技术。它采用数字信令方式、 语音数字编码技术，使得网络内传输的全部是数字信号，从而实现了系统的接续 速度快、可靠性高。数字集群通信系统除具有无线通信的语音功能外，调度功能 强是其突出的优点，同时它还具有一些更适合指挥调度网的功能，例如：紧急呼 叫，动态呼叫限时、动态重组等。由于其所拥有的诸多优点，使它在专用指挥调 度通信领域一直扮演着十分重要的角色。目前国际上主要的数字集群通信系统标 准主要包括：m o t o r o l a 的i d e n 、以色列的f h m a 和欧洲通信标准协会( e t s i ) 推荐的t e t r a 。在这些系统标准中，t e t r a 数字集群通信系统以其完善的公开 信令和标准将会成为最具竞争力的数字集群通信系统。 1 2t e t r a 数字集群系统 t e t r a 数字集群系统是欧洲电信协会( e t s i ) 制定的数字集群标准。t e t r a 数字集群系统可提供话音、电路数据、短数据信息、分组数据业务以及直通模式 ( 移动台对移动台) 的通信，并支持多种附加业务。它的主要优点是兼容性好、 开放性好、频率利用率高以及保密功能强。 在数字集群移动通信系统体制中，t e t r a 数字集群通信系统适用于大、中、 小容量的系统。t e t r a 数字集群通信系统大量借鉴了g s m 通信系统的概念，基 j e 立窑塑太堂亟堂盟监塞 !i i 主 于t d m a 方式，采用与g s m 类似的逻辑信道，载波带宽2 5 k h z ，分4 个时隙， 工作频段主要为：3 8 0 m h z 4 0 0 m h z 和4 1 0 m h z 4 3 0 m h z 以及8 0 6 m h z 8 2 5 m h z 和8 51 m h z 8 7 0 m h z 。它采用较先进的a c e l p 话音编码和a 4 - d q p s k 调制，支持蜂窝式连续覆盖。 欧洲电信标准协会正在努力实现t e t r a 数字集群标准的第二版，以使t e t r a 数字集群的性能再有一个提高。其主要目标有两个方面：一是使附加特性标准化， 以建立和改进t e t r a 数字集群在i n t e m e t 上的许多应用；二是提供与其它网络的 互通能力。 t e t r a 数字集群通信系统可在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电 话服务，它不仅提供多群组的调度功能，而且还可以提供短数据信息服务、分组 数据服务以及数字化的全双工移动电话服务。t e t r a 数字集群系统还支持功能强 大的移动台脱网直通( d m o ) 方式，可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密。 t e t r a 数字集群系统同时还具有虚拟专网功能，可以使一个物理网络为互不相关 的多个组织机构服务。t e t r a 数字集群系统具有丰富的业务种类、更高的频率利 用率、高通信质量、灵活的组网方式，许多新的应用( 例如：车辆定位、图像传 输、移动互联网、数据库查询等) 都己在t e t r a 数字集群中得到实现。因此，近 两年t e t r a 数字集群系统在欧洲乃至世界得到了快速的发展。 1 3t e t r a 数字集群系统的特点 ( 1 ) 快速反应 t e t r a 数字集群通信系统的呼叫建立时间非常短，实际小于o 3 秒，用户可 以在按下p t t 键后立刻通话。而g s m 蜂窝电话呼叫建立时间为1 0 秒。在遇到突 发事件时，反应速度尤其重要，指挥调度1 秒之差，便可能造成严重后果。 ( 2 ) 调度业务丰富 t e t r a 数字集群通信系统具有多种指挥调度功能，例如：动态重组和多种优 先级配置等。t e t r a 数字集群通信系统可以按需选配，既可配置最基本的调度业 务，也能配置为适应公共安全多种需求的复杂系统，满足一般民用和公共安全等 不同用户的需求。t e t r a 数字集群通信系统可以单呼、组呼和广播，多个单位可 组成共同的通话组以实施联合指挥。 ( 3 ) 加密方式灵活 除具有空中接口加密外，还有端到端加密等方式，可满足普通、商业、秘密、 机密等不同级别的需要。 ( 4 ) 可脱网直通 j e 峦窑适盔堂亟堂垃监塞!i 【直 在直通工作方式( d m 0 ) 中，t e t r a 数字集群无线用户可以不经过网络基础 设施而使用不受基站和交换机控制的无线频率直接通信。d m 0 方式需要无线终端 支持该功能。直通工作方式包括双监视操作、转发操作、网关操作等。 ( 5 ) 系统组网灵活 t e t r a 数字集群扩容可以逐步增加模块，适用于小、中、大型调度系统，特 别是可以组建虚拟专用网，便于市政府、公安、武警、消防、医院、交通、新闻、 体委、旅游、宾馆等各自组成专用网。t e t r a 数字集群网络基础设施没有i d e n 那么复杂，建网投资较少；设计组网灵活，既适合组建集群通信专网( p m r ) ，也 适合组建集群通信共网( p a m r ) 。根据不同的用户需求，t e t r a 数字集群既可以 组成最小的网络配置，即由一个交换机和一个基站组成：或由一个交换机，几个 基站构成小型的本地网络；也可以组成由上百个交换机和数千个基站构成的大型 网络。而且，小型的本地网络可以平滑地升级和扩展到大型网络，甚至是全国性 的网络。一个大型网络由多个交换机互联并组成两层体系，可以提供灵活的路由 和快速的呼叫建立。这种体制适合分期组建数字集群网。 1 4 论文的选题意义和主要工作 目前，国外在数字集群通信系统的建设和应用方面已经很成熟，e a d s 公司、 美国的摩托罗拉等大型公司已经开发出了多种型号的数字集群终端，而我国在数 字集群终端的研制方面还比较落后。另外，国外生产的数字集群终端的价格都比 较昂贵，这样就无形地阻止了我国的一些企业和单位对集群终端的大量使用。因 此，研制我国具有自主知识产权的数字集群终端具有很重要的意义。同时，数字 集群终端的研制还能够为北京2 0 0 8 年奥运会提供强有力的技术保障和应用支持。 第一章综述了t e t r a 数字集群通信系统及其特点，第二章详细地分析了 t e t r a 数字集群终端的软硬件框架，w i n d o w sc e 操作系统的设计需求、开发流 程及开发工具。第三章重点阐述t e t r a 数字集群终端驱动程序的开发方法和流 程，并通过电源芯片驱动程序和r t c 驱动程序的开发实例详细地分析了流接口驱 动程序的开发思路及实现过程。第四章分析了驱动扩展a p i 的开发意义、开发内 容以及开发方法，并详细地描述了基于流接口驱动模板开发音量控制扩展a p i 和 系统状态控制扩展a p i 的方法，给出了驱动扩展a p i 的测试方法和应用实例。第 五章详细地说明了在p l a t f o r mb u i l d e r 集成开发环境中进行w i n d o w sc e 操作系统 定制的方法，并结合系统移植的需求，分析了w i n d o w sc e 操作系统内核裁减与功 能完善的方法和步骤。第六章对全文进行了总结。 3 j b 夏至亟厶堂亟堂i l 迨塞 2 1g ! 垦墼主塞鞋釜弱 2 t e t r a 数字集群终端 2 1 操作系统 2 1 i 嵌入式操作系统的选择 由于t e t r a 数字集群终端是一个嵌入式设备，所以需要为它选择一款嵌入式 操作系统。目前，较流行的嵌入式操作系统分别为：w i n d o w sc e 操作系统和嵌入 式l i n u x 等。嵌入式l i n u x 是一个开放源代码的操作系统，在价格上具有较强的竞 争力，其内核小，效率高。与w i n d o w sc e 操作系统相比，还存下列弱点： ( 1 ) 开发难度较高，需要很高的技术实力。 ( 2 ) 核心调试工具不全，调试不太方便，尚没有很好的用户图形界面。 ( 3 ) 与某些商用操作系统一样，嵌入式l i n u x 占用内存较大。 ( 4 ) 有些l i n u x 的应用程序需要虚拟内存，而嵌入式系统中并没有或不需要 虚拟内存，因此并非所有的l i n u x 应用程序都可以在嵌入式系统中运行。 鉴于以上原因，所开发的t e t r a 数字集群终端选择w i n d o w sc e 操作系统。 2 1 2w i n d o w sc e 操作系统 w i n d o w sc e 操作系统是微软开发的一个开放的、可升级的3 2 位嵌入式操作 系统，是基于掌上型电子设备的操作系统，具有较好的图形用户界面。w i n d o w sc e 操作系统是基于w i n 3 2a p i 开发的、新型的信息设备平台，具有模块化、结构化 以及与处理器无关等特点。w i n d o w sc e 操作系统不仅继承了传统的w i n d o w s 图形 界面，并且在w i n d o w sc e 操作系统平台上可以使用w i n d o w s9 5 9 8 上的编程工 具( 例如；v i s u a lb a s i c 、v i s u a lc 抖等) ，使用同样的函数，使用同样的界面风格， 使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在w i n d o w sc e 操作系统平 台上继续使用。w i n d o w sc e 操作系统具有下列特点： ( 1 ) 灵活的电源管理功能，例如：睡眠唤醒摸式。 ( 2 ) 使用了对象存储( o b j e c ts t o r e ) 技术，例如：文件系统、注册表及数据 库。还具有很多高性能、高效率的操作系统特性，例如：按需换页、共享存储、 交叉处理同步、支持大容量堆( h e a p ) 等。 ( 3 ) 拥有良好的通信能力，广泛支持各种通信硬件，亦支持直接的局域网连 接以及拨号连接，并提供与p c 、内部网以及i n t e m e t 的连接，还提供与w i n d o w s9 x n t 的最佳集成和通信。 4 j 立銮适盔芏亟堂焦丝塞 21ei 基筮芏塞拦终猛 ( 4 ) 支持嵌套中断，允许更高优先级别的中断首先得到响应，而不是等待低 级别的中断服务请求完成。此特性使w i n d o w sc e 操作系统具有嵌入式操作系统所 要求的实时性。 ( 5 ) 更好的线程响应能力，对高级别i s t ( 中断服务线程) 的响应时闻上限 的要求更加严格，在线程响应能力方面的改进，帮助开发人员掌握线程转换的具 体时间，并通过增强的监控能力和对硬件的控制能力创建新的嵌入式应用程序。 ( 6 ) 2 5 6 个优先级别，使开发人员在控制嵌人式操作系统的时序方面有更大 的灵活性。 ( 7 ) w i n d o w sc e 操作系统的a p i 是w i n 3 2a p i 的一个子集。支持近1 5 0 0 个 w i n 3 2a p i 。完全满足任何复杂的应用程序。在w i n d o w sc e 操作系统中，所提供 的a p i 也可以随具体的应用需求而定。 2 2t e 数字集群终端架构 t e t r a 数字集群终端的总体设计架构主要分为硬件设计架构和软件设计架 构，如图2 1 所示。硬件设计架构主要包括t e t r a 射频模块、人机交互模块( m m i 模块) 以及功能扩展模块三部分。软件设计架构主要包括w i n d o w sc e 嵌入式操作 系统、t e t r a 协议栈模块以及通信控制应用软件三部分。 硬件部分 其他 ；。一一 ；软件部分 功能扩展模块通信控制应用软件 。展接口lf 帅3 2 胴jt w i n 3 2 , t ，i 软硬件结合 m m i 模块 w i n d o w s c e 操作系统 ；口通信jt 碱信，f 矾t l+l 册弧射频模块i e i p a 协议栈 l j： 图2 1t e t r a 数字集群终端总体设计架构 f i g u r e2 1 t h eg e n e r a ld e s i g n f r a m e w o r k o f t e t r a d i g i t a l t r u n k i n g t e r m i n a l w i n d o w sc e 操作系统是软件整体架构的核心，接收来自t e t r a 协议栈的信 令，通过标准的w i n 3 2a p i 与上层通信控制应用软件交互信息，通过通信控制应 用软件控制相应的通信业务流程。同时，所定制的w i n d o w sc e 操作系统驱动程序 j e 密奎堑盔堂亟堂僮迨塞 21 ! 基錾主堡叠堡强 能够管理和使用m m i 模块上的各种设备和与m m i 板相连的功能扩展模块。 2 2 1t e t r a 数字集群终端的硬件架构 所开发的t e t r a 数字集群终端除了具有常规的t e t r a 数字集群通信业务和 补充业务外，还具有较强的功能扩展能力，例如：g i s 、红外、蓝牙以及摄像头等， 与目前常见的智能手机或具有通话功能的p d a 有很大的相似之处。t e t r a 数字 集群终端硬件设计架构主要包括m m i 模块、t e t r a 射频模块以及功能扩展模块， 如图2 2 所示。 一 i 功能扩展模块! i 射频模块j i ： 1 ： i ：一 r s 2 3 2 图2 2 t e t r a 数字集群终端硬件架构 f i g u r e2 2 t h eh a r d w a r ef r a m e w o r ko f t e t r ad i g i t a lt r u n k i n gt e r m i n a l m m i 模块与t e t r a 射频板之间通过串口进行连接，传递控制通信流程的指 令与信令。m m i 模块的主要功能是提供多种人机交互接口。智能手机常见的外部 接口，例如：s d 卡、电源管理模块、充电模块、键盘模块、显示模块以及p c 数 据线缆模块等均包含在t e t r a 数字集群终端的m m i 模块设计之中，这些基础模 块与t e t r a 射频模块一起构成了具有完整t e t r a 数字集群通信功能的智能移动 终端设备的硬件平台。m m i 模块还为t e t r a 数字集群终端的功能扩展准备了多 种扩展接口，例如：g p s 模块和蓝牙模块。这些模块也可以集成在m m i 板上，通 过串口、c p u 接口、g p i o 接口等方式与m m i 模块相连。 6 e 立奎适左主题堂位途室 2 1 垦ib 筮主缝碰釜当 2 2 2t e t r a 数字集群终端的软件架构 t e t r a 数字集群终端的软件功能与使用微软w i n d o w sm o b i l e 系统的 s m a r t p h o n e 手机类似，w i n d o w sc e 操作系统是软件体系的基础平台，除了为用户 提供强大的窗口式操作平台之外，还为各种应用层上的通信控制软件提供良好的 运行平台。通过所定制的驱动程序，w i n d o w sc e 操作系统有效的管理系统硬件资 源，在应用程序和硬件设备问的通信和控制中发挥重要的作用。 t e t r a 数字集群终端的软件由w i n d o w sc e 操作系统、t e t r a 协议栈、通 信流程控制软件及其他应用软件组成，其架构如图2 3 所示。 m s q ( 消息队歹i，掣斟粤引q)debase?燃捌制涨 i 其他应用软件r v i c e 程序矾协议栈 ut 了指令、信令彳丁指令、t ；冬 啦岁 _ w i n d o w s c e o s 图2 3t e t r a 数字集群终端软件架构 f i g u r e2 3 t h es o f t w a r ef r a m e w o r ko f t e t r a d i g i t a lt r u n k i n gt e r m i n a l w i n d o w sc e 操作系统支持的应用软件分为通信流程控制软件及其他应用软 件两大部分。根据t e t r a 协议栈提供的指令格式，通信流程控制软件发送相关信 令，同时接收来自t e t r a 协议栈的各种信令，完成信令解析，通信交互等流程， 确保各种t e t r a 通信业务的顺利进行。通信流程管理软件在通信流程中起辅助作 用，完成各种通信参数的设置，通信相关数据的保存等功能。通信流程控制软件 可以分为两个层次，t e t r as e r v i c e 程序处于底层，使用w i n d o w sc e 操作系统提 供的串口通信功能与t e t r a 协议栈完成信令的交互。语音通信控制软件( p h o n e ) 和数据通信控制软件( s d s ) 处于上层，通过t e t r a s e r v i c e 程序完成与底层协议 栈间的信息交互，按照通信流程规范进行信令收发操作。通信设置软件( t e t i 认 7 e 立銮堑塞堂亟堂位诠塞 21 星ib 堑主塞鞋终缕 s e t t i n g ) 和电话簿等通信流程管理软件也在t e t r as e r v i c e 程序的支持下完成对通 信参数的设置和通信数据的记录。微软m s m q ( m i c r o s o f tm e s s a g eq u e u e 消息队 列) 和c o d e b a s e 数据库为通信控制应用程序之间的消息交互提供通信支持和数据 支持。 其他应用程序主要是指g i s 程序、w i n d o w sc e 操作系统附带应用程序以及第 三方应用程序，例如：w i n d o w sm e d i ap l a y e rw i n d o w si m a g ev i e w e r 等。使用 w i n d o w sc e 操作系统提供的串口通信功能，g i s ( g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m ) 程序接收来自g p s 模块的信息，完成g p s 定位、地图显示以及路经导航等功能。 在通信流程控制软件和t e t r a 协议栈之间，使用串口通信功能完成通信流程 控制的实例如图2 4 所示。 控制软件t e t r a 协议端 呼叫申请- - 8 - - - - - - - 。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + t e t r a 端应答报文一7 0 呼叫建立确认3 m m i 应答报文6 9 通话结束申请9 - - - - - - - - - - v - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - t e 矸认端应苔报文一7 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一 通话结束指令一5 m m i 应答报文一6 9 - ，- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ，- - - - - - - - - - - - - - 图2 4t m o 模式下的叔工主叫通话过程 f i g u r e2 4 t h ec a l lp r o c e d u r eo f d u p l e xc a l l i n gu n d e r t m om o d e t m o 模式的双工主叫通话过程。位于带箭头上方的内容表示了该次呼叫过程 用到的所有接口指令。当m m i 板或t e t r a 主板要发送一条指令时，它首先将这 条指令封装在一个帧中，然后，通过串口将这个帧发送出去。当用户发起一个t m o 模式的双工呼叫时，m m i 板将给t e t r a 主板发送一个呼叫申请8 指令，这个指 令包含了被叫用户的号码以及这个呼叫的类型双工呼叫。当t e t r a 主板收 到这条指令后，它将给m m i 板回复一个t c b 应答报文一7 0 指令，通知m m i 板它 已经收到了上一条指令。当m m i 板收到这条指令后，它就进入一种等待呼叫建立 的状态。如果呼叫可以正常建立，t e t r a 主板将给m m i 板发送一个呼叫建立确 e 盛变垣叁堂亟堂垃迨窑2ig ! b 筮星基叠终丝 认一3 指令，通知m m i 板允许建立呼叫。m m i 板收到这条指令后将给t e t r a 主 扳回复一条m m i 应答报文一6 9 。至此，呼叫建立过程结束，通话过程开始，主q 用户就可阻和被叫用户进行通话。在通话结束后，如果主叫用户主动申请结束呼 口q ，那么m m i 板将给t e t r a 主板发送一条通话结束申请- 9 指令。t e t r a 主板收 到这条指令后，将先后给m m i 板回复两条指令，t c b 应答报文7 0 和通话结束指 令5 。m m i 板收到通话结束指令5 后将给t e t r a 主板回复一条m m i 应答报文6 9 指令，结束整个通话过程。 2 3w i n d o w sc e 操作系统的设计需求 t e t r a 数字集群终端w i n d o w sc e 嵌入式操作系统的设计需求如下； 窗口化操作界面及系统平台 高效管理硬件资源的驱动程序 支持通信流程控制软件、通信功能扩展软件以及常用第三方程序的运行 丰富的驱动扩展a p i ( 1 ) 窗口化操作界面 w i n d o w sc e 操作系统是一个开放的、可裁减的、3 2 位实时嵌入式窗口操作系 统，类似于传统的p cw i n d o w s 操作系统，由微软提供的p l a t f o r mb u i l d e r 开发环 境定制而成。在p l a t f o r mb u i l d e r 开发环境中，通过对操作系统内核组件的添加和 裁减，就可以按照设计需求定制出不同功能的w i n d o w sc e 操作系统。第五章将详 细地说明使用p l a t f o r mb u i l d e r 进行系统定制的方法和流程。 ( 2 ) 驱动程序 t e t r a 数字集群终端为用户提供了丰富的设备和硬件资源。w i n d o w sc e 操 作系统使用所开发的驱动程序识别设备和硬件资源，并为应用程序提供相应得硬 件设备服务。因此所定制的w i n d o w sc e 操作系统需要开发支持液晶屏显示、液晶 屏背光、触摸识别、d o c ( d i s k o n c h i p ) 存储器、s d r a m 、c p l d 扩展、按键、 s d 卡、串口、u s b 数据传输接口、语音控制芯片、g p s 模块等设备的驱动程序。 第三章将详细地说明驱动程序开发的方法和流程。 ( 3 ) 应用软件支持性 根据2 2 2 节中软件构架的描述，在通信流程控制软件和t e t r as e r v i c e 程序 间传递消息需要m s m q 、c o d e b a s e 数据库以及相关w i n d o w sc e 操作系统组件的 支持，其他应用程序，包括根据用户需求扩展的程序和w i n d o w sc e 操作系统第三 方应用程序同样需要各种系统组件的支持。在开发过程中，需要综合考虑最终产 品的使用需求和扩展需求来进一步完善系统定制。在提供常规的窗口化系统平台 9 j e 立銮适鑫兰亟土生位途塞 2 ieib 煞主缝盘釜强 的基础上，使w i n d o w sc e 操作系统有更强的软件支持性和通用性。第五章也会说 明完善系统定制的具体流程。 ( 4 ) 驱动