座机电话簿功能添加(3)

1 座机上增加电话簿功能座机上增加电话簿功能 目 录 第一章背景与概述 2 第二章 电话机与手机的区别 2 2 1 拨号原理 2 2 2 话音信号的传输形式 2 2 3 电源装置 2 第三章 由手机到电话机的实现 3 3 1 方案一 3 3 1 1 删除多余电路 3 3 1 2 通信模块的改动 6 3 1 3 话音信号处理的改动 8 3 1 4 电源模块的改动 10 3 2 方案二 12 3 3 软件设计的改动 13 第四章 小结 15 2 一 背景和概述一 背景和概述 由于手机的出现和普及 固定电话应用越来越少 电话机因为不容易移动并且只具有通 话功能而不被广泛使用 但是 固定电话也有它的优势 比如信号稳定 音质高 保密性好 并且可以随时使用 不用担心没电的情况 所以 在办公室和家庭等场合还是需要固定电话 的 传统电话机中由于没有存储和查找联系人的功能 致使每次打电话都必须拨出多位数字 为了使固定电话更方便人们使用 可以考虑在电话机上增加电话簿功能 鉴于现在手机上电话簿功能很成功 并且手机的流水线生产也很成熟 我们考虑借助于 手机现在的技术来实现电话机上添加电话簿功能 电话机和手机都可以用来通信 但手机的附加功能更多 使用起来更方便 所以 我们 只要将手机上除通话和电话簿功能之外的部分去掉 就可以应用到电话机上 满足我们的要 求 虽然固话和手机的主要功能是相同的 但是他们的实现方法却不尽相同 下面先介绍一 下二者的区别 二 电话机和手机的区别二 电话机和手机的区别 固定电话和手机的明显区别就是固话不可移动 但手机却可以被人们带到任何地方 另 外 手机上可以附加很多其他方便的功能 而电话机只被用作通信工具 但是除此之外 很 重要的是他们的通信原理也不相同 下面我们从这个角度对二者进行讨论 2 1 拨号原理拨号原理 固定电话属于有线传输的通信系统 它的拨号方式有脉冲拨号和 DTMF 拨号两种 而现 在普遍使用的是 DTMF 拨号 DTMF 信号由 8 个频率两两组合而成 这 8 个频率又分为低频 群和高频群两组 低频群的 4 个频率依次为 697Hz 770Hz 852Hz 941Hz 高频群的 4 个 频率依次为 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1336Hz 而手机属于无线传输的通信系统 它利用电磁波在空中的传播来输送通话信息 它的信 号是通过射频电路收发的 所以 手机比电话机多了一个很重要的模块 射频电路 2 2 话音信号的传输形式话音信号的传输形式 固定电话是在电话线上传输话音信号的 目前在电话机和交换机之间传输的话音信号仍 是模拟信号 而手机经过射频电路收发的信号都是数字信号 所以在手机上还有一个模块就 是信号的数 模 模 数转换 2 3 电源装置电源装置 在固定电话中 通常用电话线中的一条 48V 电线为通信芯片供电 而显示器则由电池来 供电 手机的电源既有电池又有外接电源电路 统一为各个芯片供电 并且是可以充电的 3 三 由手机到电话机的实现三 由手机到电话机的实现 在上一章中 我们介绍了手机和电话机在实现通信功能时的差异 为了提取手机上的电 话簿功能 我们先介绍一下目前手机的原理 以诺基亚 3230 为例 诺基亚 3230 的原理图由以下几个部分组成 射频电路 RF 用户接口电路 UI 复 合电源电路 中央处理单元电路 复合音频处理电路 AUDIO 和存储器电路 其中 射频电路单元的作用是收发通信中的信息 复合电源电路为每个模块供电 并且 实现充电功能 用户接口电路用以将键盘 显示器 蓝牙 红外等直接面向用户的界面和内 部 CPU 连接起来 复合音频电路是和 CPU 合作对话音信号进行音频处理 中央处理单元则 是执行程序 对各个模块进行控制以实现其功能 从手机出发为电话机增加电话簿功能可有俩种方案 3 1 方案一方案一 我们可以只提取手机中现有的电话簿功能 并结合电话机上已有的通信电路来完成 由 于手机上的电话簿功能依赖于它已有的硬件条件 所以我们考虑不再重新设计电路 而是对 手机电路做一些改动 3 1 1 删除多余电路删除多余电路 仍然以 3230 手机为例 它除了具有通话功能外 还附加了很多功能 比如蓝牙 红外 收音机和照相机等 而与电话簿功能相关的有中央处理器 存储器 显示器和通信模块 3230 所用到的中央处理器为 UPP WD2 V3 2E 存储器共有三个 一个 SRAM 和两个 FLASH 还有就是各大模块电路 如下图所示 4 中央处理器 UPP WD2 V3 2E 的具体引脚及与外部模块的扩展电路图为 5 System connector Bluetooth UI SIM 卡模块 RF 模块 键盘引线 显示器控制 红外信号线 收音机信号线等 SDRAM data address SDRAMCTRL FLASH FLASH MMC 电平 转换 6 手机上电话簿的功能实现依赖于上图中的中央处理芯片 存储器和显示器三大部分 所 以我们可以保留原有的主控芯片 存储器和显示器 把蓝牙 红外 收音机和 SIM 卡等功能 模块电路给删除 因为这些功能都是在中央处理器上扩展的功能 所以我们只需要去除与处 理器相连的电路模块及其连线即可 删减后电路框图如下所示 3 1 2 通信模块的改动通信模块的改动 在上一节中 我们已将与电话簿无关的电路删除 下面讨论对通信模块的改动 手机通信属于无线通信 是通过射频电磁波传输信息的 而电话机却是有线通信 它通 过电话线传输话音信号和 DTMF 信号 所以 我们需要去除手机上的射频模块 用有线传输 的方式代替它 为了在手机已有的硬件基础上实现 DTMF 信号传输 我们用自动拨号芯片 MT8880C 电路来代替原有的射频收发电路 MT8880C 芯片可以接收和发送双音多频信号 当 MT8880C 工作在双音多频模式下时 它可以将中央处理芯片传给它的号码直接拨叫出去 同样 它也可以将接收到的号码信息 DTMF 信号 转换成数据类型传递给中央处理器 MT8880C 的链接电路图如上图所示 它的拨号 DTMF 信号是从 TONE 端口输出的 而接 收的 DTMF 信号是从端口输入的 从上图可以看出 MT8880C 需有 9 条信号线与中央处 7 理器相连才能完成它的功能 在 3230 实现拨号的过程中 是将中央处理器的 RFBusEn1x 端口 RFBusDA 端口与射频 电路相连 其中 RFBusEn1x 口对射频电路中所用的芯片使能 RFBusDA 口与射频电路之间传 输号码数据 进而收发呼叫信号 因为在手机中 中央处理器会将收发的号码信息以数据形 式和 RF 模块传输 现在我们将这俩条信号线连接到 MT8880C 上 就可以将号码数据传给 MT8880C 进而通过它来实现有线电话的拨号 具体接法是 RFBusEn1x 接 MT8880C 的 CS 口对该芯片使能 而 RFBusDA 接 MT8880C 的 R W 串行口给该芯片传送数据 除了这两条信号线外 MT8880C 还有几条线要与中央处理 相连 对 MT8880C 工作模式进行控制 由于我们之前在 UPP 上舍弃了许多用于附加功能的 信号线 所以此时我们可从当中选出 7 个 IO 端口分别与 MT8880C 的 D0 D3 RS0 IRQ CP 相连 当拨号的时候处理器对 MT8880C 进行控制并通过 RFBusDA 2 将号码数据发送给它 MT8880C 经过电路再与电话线相连送出双音多频信号 下图所示为手机上删除多余模块 并将 RF part 用 MT8880C 替换之后的 UPP 的连线图 只画出了所用到的 UPP 部分引脚 3 1 3 话音信号处理的改动话音信号处理的改动 在手机中 发出的话音是经过 A D 转换 以数字信号的形式传送出去的 而接收回来的 话音信号则又经过 D A 转换变成模拟信号再经听筒发出声音 所以手机中的听筒和麦克风都 8 与中央处理器相连 话音信号是经过中央处理器中的 PCM 编译码器处理再由 RF 模块进行传 输的 但是电话机的话音信号是以模拟信号的形式在电话线上传输的 所以我们不再将话音 信号输进中央处理器进行 A D D A 转换 而是结合 MT8880C 重新搭建此模块 由于拨号的 DTMF 信号和话音信号都是通过电话线传输的 且拨号的 DTMF 信号是由 MT8880C 产生的 为了将 DTMF 信号驱动到电话线上且不使两种信号的发送和接收互相干扰 我们又增加了 TEA1062 芯片 TEA1062 芯片内包含通话所需的全部电路及拨号接口电路 并 且可以实现拨号和通话的转换 连接电路图为 省略了 MT8880C 与主控芯片的连接 如上图所示 当拨号的时候 主控芯片将号码数据传送给 MT8880C MT8880C 将号码 编码成 DTMF 信号后由 TONE 端输出 如蓝线 发送给 TEA1062 的 DTMF 端 此时 主控芯 片应给 TEA1062 的 MUTE 脚加一高电平 使 TEA1062 中话音信号的发送和接收通道关闭 只 传输 DTMF 信号 然后 TEA1062 将 DTMF 信号由 LN 端输出发送到电话线上 并且可以准确 地听到信号音 包括拨号音 忙音和回铃音 当检测到被叫方摘机后 需将 TEA1062 的 MUTE 脚置低电平 即打开了 1062 中话音信号的发送和接收通道 此时 呼叫双方即可通 话 以上通过对 TEA1062 上 MUTE 脚高低电平的变换 实现了电话线上通话和拨号的转换 当用户被叫时 如绿线 从电话线上传来的 DTMF 信号经过极性转换电路输入到 MT8880C 的 IN 端 然后经过 MT8880C 译码将数据以四位码保存在其中的接收寄存器里 此 时 MT8880C 的 IRQ CP 引脚电平由高变低 输送到主控芯片中断端口 触发主控芯片中断 CPU 响应中断接收有效的二进制代码 而非 DTMF 信号 如线路杂音或话音信号 不会引起 MT8880C 的 IRQ CP 端电平值变化 在 CPU 读出 MT8880C 寄存器的数据后 IRQ 返回高电平 读出的数据可以用来显示 而当被叫方摘机后 主控芯片需将 TEA1062 的 MUTE 脚置低电平 使话音信号的发送和接受通道打开 即可通话 在上面的电路图中 TEA1062 的 QR GAR MIC 和 MIC 的连接电路没有画出 其实 QR 和 GAR 是用来连接听筒 MIC 和 MIC 是用来连接话筒的 电路图如下 9 如上图所示 其中的受话器和送话器分别是电话机手柄上的听筒和话筒 送话器上接收 的话音信号经过 TEA1062 的 LN 端送给电话线传输 同样 电话线上的话音信号通过 LN 端 输入 TEA1062 并且经 QR 端送给受话器产生声音 在通话过程中 用户还有可能用免提来接收和播放话音 所以我们还需考虑免提电路的 设计 免提通话功能可以由 TEA1093 芯片来完成 它与通话芯片 TEA1062 连接构成收 放 音总模块 连接图如下所示 当免提键按下 通话模式由手柄通话转换为免提通话 此时需要将手柄上的受话器和送 话器短路 而接收和送出的话音信号经 TEA1062 的 QR 端及 MIC 端传输给 TEA1093 处理 受话信号的传输如图中绿线所示 TEA1062 把接收到的话音信号经 QR 传给 TEA1093 再由 1093 的 GAR 端输出话音信号产生声音 而送话信号的传输如图中蓝线所示 在送话器 接收话音信号后 由 1093 的 MOUT 端输出信号并将其传至 TEA1062 的 MIC 端 再发送到电 话线上 10 3 1 4 电源模块的改动电源模块的改动 手机中的电源由两部分组成 电池和外接电源 上图所示为手机供电原理示意图 手机的供电装置比较复杂 由于手机中各个模块所需 的电压不同 所以还设置了电源电路 为各个模块供电 3230 中电源电路所用的核心芯片 是 UEMEKK V2 0 LF WDENA 电路图如图所示 对应的电路框图为 11 如上图所示 电源芯片 UEMEK 输出了多项电压 分别供给各个模块 满足不同需要 其中 UI 包括 LCD 驱动电路 听筒连接器 蓝牙和红外等 并且 UEMEK 与 UPP 控制器相连 合理地给每个模块供电 由于在上面内容中 我们已经将手机中一些特殊功能模块去掉 所以他们的供电电路也应该舍去 另外 手机充电电源也与电话机不同 固定电话通常使用电话线提供的 48V 电压供电 但由于其电压不稳 不利于对各个模块稳定供电 而固话一般不移动 所以我们可以用外接 市电直接供电 电池作为备用电源 以此来代替手机中充电器等供电模块 外接电源可以用市电网的交流低电压 经变压器变换后 作为输入电压 经过整流滤波 输出直流电 再经稳压器输出稳定的电压 为各电路供电 电路图可为 所以 我们可以用上面稳压输出的一路 vcc 给 UEMEKK V2 0 LF WDENA 进而供电给各 个模块 如下图所示 我们将不用的电路去掉 其中包括对 FM 蓝牙 红外 相机 SIM 卡的供电 并加入外电源 VCC 部分 12 或者 我们可以为只有电话簿功能的剩余部分做一个简单的供电电路 在去除了许多功 能模块后 电路图中则只剩下了中央处理器 存储器 显示器 键盘 MT8880C 和话音处理 芯片 所以 在搞清楚他们的工作电压之后 我们可以直接用上述稳压电路中输出的几路电 压供电 以上就是方案一的设计思路 3 2 方案二方案二 以上的方法对手机电路改动较大 而我们希望尽可能少改动已有的手机电路 毕竟其电 路比较复杂 因此 我们可以在手机上增加一个固话接口 这个接口通过转换模块与电话线 相连 这样既可以利用手机上的电话簿功能 又可以实现固话通信 示意图如下 手机收发的信号是数字信号形式 而电话线上传送的是 DTMF 信号和模拟话音信号 所 以 我们需要一个转换模块将二者传输的不同信号进行互相转换 如上图所示 当拨号的时候 手机拨出的号码信息是数字信号形式 为了把它转换成能 在电话线上传输的 DTMF 信号 我们需要把接口输出的数字信号译码成号码数据 并送入 DTMF 编码器中产生 DTMF 信号 从而送到电话线上传输 当用户被叫时 接收主叫方的信 息则是拨号的反过程 由 DTMF 译码器先将电话线传来的 DTMF 信号译码成号码数据 然后 将数据传给数字编码器产生数字信号送入手机 但话音信号的编译码与拨号过程中的数字编译码有所不同 拨号时的数字编译码器是对 数字信号和号码数据进行互相转换 而话音信号的编译码则是对电话线上的模拟信号和手机 收发的数字信号进行转换 所以俩次转换所用到的数字信号编译码器是不同的 为了处理话 13 音信号 我们又加入了 A D 和 D A 当模拟话音信号从电话线上传入时 经过转换模块中的 A D 转换成数字信号送给手机 而从手机上传送出数字话音信号时 是经过 D A 转换成模拟 信号再送给电话线的 这样 我们就通过手机实现了固话通信 3 3 软件实现的改动软件实现的改动 在第一个方案中 我们只提取了手