精品文檔-下載后可編輯基于W925E240低成本信息話機的設計-設計應用基于W925E240低成本信息話機的設計

湖南大學鄧月明歐陽純萍

引言

信息話機是中文固定短信終端（CPE），主要功能是與短消息中心（SMC，又叫綜合信息系統(tǒng)IIS）配合完成短信息的收發(fā)，另外還可實現E-mail的收發(fā)、信息點播等功能。自從1999年以來，我國就一直在修訂完善相關規(guī)范標準，目前已有深圳、上海、江蘇、江西等多個省份開通了固定短信業(yè)務（又稱家家e業(yè)務），固定短信也逐漸為人們所熟悉和接受。

本文所給出的信息話機是采用Winbond的W925E240作為主控制器，可以實現普通語音通話、短信收發(fā)、中文信息點播等功能。W925E240的CID功能模塊包括FSK解碼器、DTMF接收器、終端設備提示信號（CAS)檢測器和振鈴檢測器，內置了DTMF/FSK發(fā)生器（1200bps），利用該芯片可以很容易地實現短信服務(SMS)功能，省去了很多外圍單元電路，是目前性價比很高的一種信息話機實現方案。

硬件系統(tǒng)設計

系統(tǒng)原理框圖

圖1是整個信息話機的實現框圖，由微控制器、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、普通話音處理模塊和大容量閃存構成。微控制器是整個系統(tǒng)的，在軟件的支持下一起完成大部分功能。鍵盤模塊用微控制器的并口來擴展，采用中斷方式實現高效的編碼。液顯模塊選用S6B0724控制器的點陣型圖象LCD顯示模塊，支持中文顯示。LCD液顯和鍵盤模塊作為人機交互接口，提供友好的操作界面。普通話音處理模塊用來處理音頻信號，和普通話機里的電路基本一樣。存儲器選用Winbond的128K字節(jié)的W29C011A閃存芯片，用來存放用戶輸入的設置信息、收發(fā)的短信和從SMC的點播定制信息，具有存取速度快、容量大的特點。

圖2是微控制器與各模塊的芯片引腳連接圖，主要給出了各芯片之間的數據流關系，而控制信號腳位定義則如表1所示。

鍵盤模塊用P1口來實現，利用中斷掃描方式可以設計出十分高效的鍵盤而不需要用任何驅動芯片。P1.0~P1.6做為鍵盤的行線，P1.7是INT3.3，用作中斷輸入，與鍵盤的7根列線通過一個三極管與反相器相連。這樣，一個77的鍵盤只需要8個引腳資源就可實現。在平時P1.0~P1.6處于高電平上拉輸出態(tài)，P1.7為中斷輸入態(tài)，當有任意鍵按下時，P1.7為低電平引起中斷，程序進入鍵盤中斷服務。關中斷進行延時消抖后將P1.0~P1.6依次設為上拉輸出高電平（同時其他引腳為輸入態(tài)），然后通過讀取P1.7，若為低電平則當前行上有鍵按下，接下來判斷是哪一列。先將其他引腳上拉輸出低電平，而后依次將它們設為輸入模式，為高電平的即為所在列。

液晶顯示模塊只需要單向的從P4口接收顯示數據，讀寫信號的定義見表1。這是一款點陣型圖象顯示模塊，支持中文顯示。閃存的大小為128K字節(jié)，要用17根地址線，從圖2可以看出，低8位地址利用鎖存器將P4口進行地址數據分時復用，高9位用P3口和P2.0。這樣設計電路對編程來說也很方便。閃存用來存放預置信息（如固定音樂鈴聲）、用戶設置信息、接收的信息和從SMC點播的信息。

軟件系統(tǒng)設計

通信控制流程

短信系統(tǒng)主要是在PSTN的模擬話音線上傳送數據消息，消息按信息流向可分為上傳消息、下傳消息和點播消息。上傳消息是用戶通過CPE發(fā)起呼叫向SMC發(fā)送的消息，下傳消息則反之，點播消息是CPE發(fā)起呼叫并以交互的方式從SMC獲得的消息。整個系統(tǒng)分為物理層、數據鏈路層和表示層三層。

物理層為數據鏈路層提供服務，使數據鏈路層消息能在話音頻帶內傳送。它使用DTMF信號和速率為1200Baud的FSK信號進行連接和傳送，一般下行信號采用FSK方式，上行信號采用DTMF信號或FSK信號方式（具體由當地SMC決定，但CPE對這兩種方式都要提供支持）。DTMF信號又分為非編碼方式和編碼方式，非編碼方式的字符其含義就是本身，沒有攜帶其他信息，如'A'就表示是'A'，這是由芯片硬件支持的，規(guī)定可發(fā)送的DTMF字符集就是'0'～'9'、'#'、'*'、'A'~'D'共16個字符。而編碼方式就是用這16個字符對中英文等所有信息進行編碼，將每個字節(jié)分成兩個十六進制的值，分別由兩個DTMF信號來表示。如'A'就表示值0DH(1101)。在發(fā)送中DTMF信號需要持續(xù)一段時間且兩個DTMF信號之間要有一定的時間間隔。

數據鏈路層是為表示層服務的，進行數據打包解包、差錯控制和時序控制等以提供可靠的數據傳送，是整個系統(tǒng)的。數據包有FSK信息包、DTMF命令響應消息包（編碼與非編碼）等類型，不同的包有不同的幀格式。差錯控制采用停止等待協(xié)議，通過消息序列號來實現差錯控制。同時SMC還用重發(fā)機制（一般2次）來確保在偶然的故障后仍有可保持連接狀態(tài)。由于短信的收發(fā)是建立在CID的基礎上，所以數據鏈路層還要能通過控制物理層來實現對話音通路的控制、來電顯示等功能控制。要注意的是和普通來電顯示不同，收發(fā)短信要求先設置好SMC接入號碼和SMC來電號碼以進行身份驗證后與SMC連接上。

數據鏈路層的建立是以CAS（終端提示信號）音的確認為標志的。上傳消息的流程是這樣的：首先摘機撥SMC接入號碼建立起物理鏈接，SMC向下發(fā)送CAS音，CPE接收到后回送CAS_ACK，若SMC在規(guī)定時間內收到就表示鏈路建立起來可以進行消息數據包的傳送。下傳消息的流程要復雜一些，CID信息是在聲鈴聲（應屏蔽掉）和第二鈴聲之間（振鈴檢測是始終存在），然后對CID信息進行分析，若為SMC來電號碼的CID，則摘機等待SMC的CAS音以進行鏈路的建立。

表示層的信息交互都是由SMC發(fā)送命令開始的，即CPE通過解釋和執(zhí)行SMC下發(fā)的指令，用回送返回值的方式進行交互。CPE不主動發(fā)送內容給SMC，即使是CPE的主動服務申請，也是通過SMC發(fā)出服務詢問指令后遞交。

程序實現

整個系統(tǒng)采用C語言和匯編語言混合編程、模塊化方式，系統(tǒng)主流程圖見圖3。其中底層的FSK和DTMF的收發(fā)模塊和延時子程序用匯編語言編寫，由于這一部分與固定短信沒有關系，所以即使是沒有開通家家e的地方也可接入PSTN網與電信交換機進行聯調。短信收發(fā)模塊與家家e的設計采用與PC機后臺聯調的方式進行，PC機選用東進公司的短信系統(tǒng)開發(fā)平臺建立SMC的模擬環(huán)境。考慮到存儲容量和液晶顯示模塊的特點，中文漢字采用1212點陣字庫，西文采用126點陣字庫。固定音樂鈴聲存儲在閃存中，這需要另外寫一個專門的寫閃存程序將音樂預置到閃存中。

小結本信息話機功能強大，支持中英文和數字符號輸入，采用大液晶顯示屏（5行10列），屏幕亮度可任意調節(jié)，支持短信群發(fā)，除了FSK/DTMF雙制式兼容來電顯示外，還根據芯片的存儲容量實現了個性化振鈴、游戲、記事本、計算器和日歷等功能。目前，隨著我國各省逐漸開通家家e短信業(yè)務，越來越多的企業(yè)都已加入到信息話機以及SMC服務器的開發(fā)行列之中。本系統(tǒng)由于采用了去年推出的功能強大的CID專用芯片，減少了很多外圍電路，大大降低了設計成本，是一種很值得選擇的低成本實現方案。

參考文獻:

[1].W925E240datasheet/datasheet/W925E240_