基于嵌入式Linux的智能手机系统设计

随着手持通信设备市场的快速发展，手机的功能逐渐增多。现在手机已经不只是用于语音通信的手持设备，而成为集成了短信、彩信、上网以及移动办公等附加功能的嵌入式通信平台。集成了这些功能的手机被称为智能手机。近年，嵌入式处理器的运行速度和功能都有了很大的提高，使得许多以前只能在PC上实现的应用，现在都可以在手持设备上实现。目前，市面上的智能手机主要采用Microsoft公司的ocket PC、Palm OS等商用操作系统，但这些操作系统开放的程序不够高，限制了许多第三方应用软件的移植。为使智能手机能够为第三方应用软件提供一个更为开放的嵌入式平台，笔者对智能手机系统做了比较深入的研究，提出一种以Linux作为嵌入式操作系统、Motorola的MX1作为微处理器、以Wavecom的Q2403A作为射频模块的智能手机系统的设计与实现。

1 智能手机系统的硬件设计

智能手机系统的硬件设计如图1所示。该设计采用Motorol公司的MX1（MC9328）高性能的32位微处理器、Wavecom公司的Q2403A无线收发模块等实现智能手机的GSM通话、GPRS上网及其它PDA应用等功能。

1.1 微处理器

系统采用的MC9328 MX1微处理器是最新推出的Motorola DragonBall系列微处理器。它采用先进节电的ARM920T核心，速度最高可达200MHz。集成了LCD控制器、SRAM、USB接口、一个A/D转换器（支持触摸屏控制）、一个MMC/SD主机端控制器。256-pin的MPPBGA封装。

1.2 无线收发模块

系统采用WAVECOM公司的专用无线收发模块。它是双频GSM模块（EGSM900/1800MHz），其设计及开发符合ETSI GSM Phase 2+标准。具有话音、GSM电路数据/传真、GPRS分组数据、短消息等功能。该模块支持AT指令集，通过RS232与MX1通信。

1．3 其它外围设备

智能手机的其它外围设备还有LCD、Touch panel、Audio CODEC等。

2 智能手机系统的软件设计

系统分析和软件设计是智能手机系统实现的难点之一，设计的优劣关系到系统的稳定性、扩展性等。因为要兼顾到GSM语音控制与其它智能手机应用之间的互相切换及关联关系，智能手机软件系统的设计就变得相对复杂。系统设计将软件分为三层结构，如图2所示。最下面一层为操作系统层，主要实现对Linux操作系统的移植，其中包括Bootloader引导程序、LCD等设备的驱动程序。中间层为服务程序层，该层主要包括GUI服务器以及GSM/GPRS控制服务器。智能手机系统设计的关键在于各项功能应用的实现。对智能手机软件进行分层设计，有利于各个功能有机地协调运转，同时也便于软件的开发与调试。

2.1 嵌入式Linux操作系统

Linux最初是由Linux Torvalds编写及发布的源代码公开、可免费使用的操作系统。后来，又通过Internet上成百上千的程序员的加入，使Linux成为一个几乎支持所有主流32位CPU的操作系统。其特点主要有：内核高效稳定、公开源代码、可移植性、可裁减、支持多任务等。
本设计中采用的Linux内核是ARM-Linux基础上，编写符合硬件设计的引导程序及电源管理控制程序；并针对本系统的硬件设计，编写了LCD、触摸屏等硬件设计驱动程序。

智能手机基于Linux操作系统工作时，首先初始化CPU；然后加载各个设备驱动程序，初始化存储器及外围设备；最后启动各服务程序，进入待机状态。