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按照以上對硬件功能的要求，本設計采用了Freescale公司32位微處理器MCF5249作為主控芯片。該處理器工作主頻為140MHz，實際工作頻率可通過片內(nèi)PLL設定，片內(nèi)帶有8K的指令高速緩存和96K的SRAM。該處理器還提供豐富的外設供用戶使用。
無線收發(fā)模塊采用Freescale公司符合IEEE802.15.4規(guī)范的射頻芯片MC13192，該芯片工作在2.4GHz頻段，提供16個無線通道，數(shù)據(jù)速率為250Kb/s[4]，通過QSPI與主控芯片進行數(shù)據(jù)交換。語音采樣模塊采用Motorola公司13位線形PCM編解碼芯片MC145483SD[5]，該芯片對語音進行AD采樣并形成線形PCM流，通過音頻接口與主控芯片交換數(shù)據(jù)。時鐘模塊的設計充分考慮手持設備的低功耗要求，提供高低兩種時鐘輸入。當系統(tǒng)處于未通話狀態(tài)，可向系統(tǒng)提供低頻率時鐘。時鐘輸入可通過軟件配置GPIO進行選擇。因為要處理大量音頻數(shù)據(jù)和固化代碼，擴展了片外SDRAM和FLASH。其他模塊還包括鍵盤，LCD，串口和BDM調(diào)試接口，其硬件框架如圖5所示。
圖5 無線手持設備端的硬件框架
無線手持設備端的軟件設計
無線手持設備端的軟件框架
無線手持設備在軟件設計上需充分考慮系統(tǒng)的實時性和功耗。其一，手持設備需要處理語音，會話控制信令，鍵盤輸入信息等多種數(shù)據(jù)，并需要進行通話過程控制，無線收發(fā)控制，單任務環(huán)境顯然不能勝任。其二語音數(shù)據(jù)是實時數(shù)據(jù)，必須得到及時有效的處理，且系統(tǒng)不能過于復雜，以減少不必要的開銷，降低功耗。綜合以上兩點，本設計采用了一個輕巧的多任務實時嵌入式操作系統(tǒng)mC/OS-II，其內(nèi)核可剝奪性保證了實時任務的運行。而且其內(nèi)核代碼量小，能充分節(jié)省系統(tǒng)資源。該嵌入式操作系統(tǒng)提供除空閑，統(tǒng)計和保留任務以外的56個實時任務供用戶使用，提供信號量，消息隊列等機制實現(xiàn)任務間的同步和信息傳遞。其實時性強，代碼量小，內(nèi)核簡單的特點使其非常適用于本手持設備。
使用該操作系統(tǒng)之前需將其移植到MCF5249上，根據(jù)處理器的具體信息，編寫OS_CPU.H,OS_CPU_A.ASM和 OS_CPU_C.C三個文件。
除內(nèi)核外，完整的操作系統(tǒng)還需要編寫鍵盤，LCD，音頻驅(qū)動和射頻芯片驅(qū)動。音頻驅(qū)動采用Phlips I2S數(shù)據(jù)格式，設定采樣率為8KHz。射頻芯片驅(qū)動采用Freescale公司為MC13192提供的配套軟件模塊。
操作系統(tǒng)之上是無線MAC層，該模塊針對語音無線傳輸?shù)奶攸c簡化實現(xiàn)了IEEE 802.15.4 協(xié)議MAC層功能。第三層為語音壓縮編解碼g.726模塊和無線網(wǎng)內(nèi)部會話信令處理模塊。會話信令處理模塊負責處理來自無線語音網(wǎng)關(guān)的會話信令。最上層為應用層，實現(xiàn)用戶界面和通話過程控制。無線手持設備總統(tǒng)框架如圖6所示。
圖6 無線手持設備端的軟件框架
無線手持設備端的軟件流程
當手持設備上電啟動后，其工作流程如圖7示。首先進行的是系統(tǒng)的初始化，包括處理器初始化，操作系統(tǒng)mC/OS-II初始化，LCD，鍵盤，射頻模塊等的初始化。之后建立起始任務并通過OSStart()函數(shù)進入多任務環(huán)境。此時起始任務占用CPU資源，在起始任務中，建立按鍵信息處理任務并通過信號量機制掛起。然后判斷是否收到來自無線語音網(wǎng)關(guān)的幀，如果有，調(diào)用frame_deal()函數(shù)處理幀信息,在該函數(shù)中調(diào)用call_command_deal()完成無線網(wǎng)內(nèi)部會話信令的處理。接著判斷通話是否建立，如果建立則創(chuàng)建語音任務，在語音進程中使能PCM編解碼芯片，并進行g(shù).726壓縮編碼。最后判斷是否有幀需要發(fā)送給無線語音網(wǎng)關(guān)，如果有則把幀添加到發(fā)送緩存，等待發(fā)送時隙到來。這一過程完成以后重新跳到判斷是否收到來自無線語音網(wǎng)關(guān)的幀，重復以上過程。如果有鍵盤中斷，將會釋放一個信號量，該信號量將解掛按鍵信息處理任務。該任務對鍵盤輸入信息進行處理。
圖7 無線手持設備的軟件流程
結(jié)語 本設計已經(jīng)在基于MCF5234微處理器(無線語音網(wǎng)關(guān))和MCF5249微處理器(無線手持設備)的硬件平臺上實現(xiàn)。如圖8所示，左圖為無線語音網(wǎng)關(guān)，右圖為無線手持設備。
圖8 系統(tǒng)硬件實物圖
本設計實現(xiàn)了包括呼叫轉(zhuǎn)移，三方通話等在內(nèi)的7項通話功能。在40米范圍內(nèi)，具有良好的語音效果。該系統(tǒng)為家庭、辦公環(huán)境實現(xiàn)無線VoIP通信提供了一種參考設計，且具有結(jié)構(gòu)簡單，功耗小，軟件層次清晰等特點。
來源：電子產(chǎn)品世界
