EPSON MCU和μC/OS-II實(shí)現(xiàn)短信息電話機(jī)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

將μC/OS-II實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)移植到EPSON八位單片機(jī)上來(lái)開(kāi)發(fā)短信息電話機(jī)。此電話機(jī)除普通電話的通用功能外，還增加了短消息收/發(fā)功能、信息瀏覽與查閱功能、信息點(diǎn)播與信息訂閱功能等。

1 背 景

Short Messages Phone（短信息電話機(jī)）是一種操作簡(jiǎn)便、成本低廉的固定電話信息終端產(chǎn)品。它集成了網(wǎng)絡(luò)和智能電話的優(yōu)點(diǎn)，是一種基于信息網(wǎng)絡(luò)的，具有交互功能的信息終端產(chǎn)品，可以通過(guò)固定電話網(wǎng)絡(luò)與信息中心進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳送。

2 系統(tǒng)功能及其實(shí)現(xiàn)方案

2.1 功能特點(diǎn)

短信息電話機(jī)除了實(shí)現(xiàn)普通電話機(jī)的通用功能外，還增加了短消息收/發(fā)、信息瀏覽與查閱、信息點(diǎn)播、信息訂閱、電話簿、來(lái)電號(hào)碼顯示與存儲(chǔ)、通話記錄、來(lái)電轉(zhuǎn)移、呼叫等待、呼叫限制、對(duì)屏幕的灰度進(jìn)行設(shè)置、對(duì)回執(zhí)進(jìn)行設(shè)置以及時(shí)鐘和日歷功能、鬧鐘功能、特色鈴聲功能、記事本功能等。

短信息電話機(jī)還可以和信息中心在線交互，查看信息中心提供的信息（例如天氣預(yù)報(bào)、電視預(yù)告、電影預(yù)告、股價(jià)查詢、話費(fèi)查詢、區(qū)號(hào)郵編查詢、新聞欄目、彩票信息等等），還可以訂閱一些自己喜歡的信息。在線瀏覽的信息取決于信息中心提供的信息。

短信息電話機(jī)就像是一個(gè)固定的手機(jī)。手機(jī)的功能幾乎它都具備。

2.2 硬件方案

（1）MCU的選擇

MCU是整個(gè)方案的核心，由它來(lái)處理CPE（客戶端設(shè)備）與IIS（集成信息系統(tǒng)），控制整個(gè)電話機(jī)的各個(gè)功能部件。由于人機(jī)界面對(duì)速度的要求不是很高，數(shù)據(jù)通信速度也相對(duì)較低，一般的8位MCU就能夠滿足方案的要求。我們選擇EPSON 的EOC88系列的E0C88104芯片。

（2）數(shù)據(jù)信號(hào)的解/編碼

① FSK信號(hào)的解碼。FSK（頻移鍵控）的解碼選用臺(tái)灣華邦公司的W91030。它是用同步串口與MCU連接的，不僅能提供FSK的解碼，而且還能提供CAS信號(hào)的檢測(cè)（CAS信號(hào)是IIS與CPE連接時(shí)下傳的一個(gè)很重要的握手信號(hào)）和振鈴檢測(cè)，是一款很實(shí)用的芯片，但它的成本較高。如果用分離器件，也能做到FSK解碼，但這樣做沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，風(fēng)險(xiǎn)較大。

② DTMF信號(hào)的解碼。選用的是9170，這一款芯片是很通用的。

③ DTMF信號(hào)的編碼。選用的是臺(tái)灣華邦公司的W91082，同樣是以同步串口與MCU相連接。

④ FSK的編碼。FSK信號(hào)的編碼不是必需的，考慮到FSK傳送的效率要比DTMF高20“28倍，當(dāng)然最好選用FSK上傳方式。由于相應(yīng)的FSK的編碼器件價(jià)位很高，本方案采用了低成本的軟件方式作為后備模塊。

（3）語(yǔ)音電路

目前選用的是Philips公司的TEA1098。該器件集成了普通話音放大、消側(cè)音及免提功能，實(shí)用方便，但價(jià)位有點(diǎn)高?？紤]到我們初次接觸電話電路，而且這部分也不是關(guān)鍵技術(shù)，為了縮短研發(fā)周期，選擇這款芯片是比較合適的。

2.3 軟件方案

本系統(tǒng)選用μC/OS-II操作系統(tǒng)，將其移植到所選的MCU上。在main中建立一個(gè)起始任務(wù)

然后，用OSTaskCreate（）函數(shù)建立6個(gè)任務(wù)。任務(wù)名分別為：HandsetTask（摘/掛機(jī)任務(wù)）、RingTask（響鈴任務(wù)）、KeyTask（鍵盤任務(wù)）、SmTask（短消息任務(wù)）、UITask（用戶界面（UI）任務(wù)）、ClockTask（時(shí)鐘任務(wù)）。最后，在起始任務(wù)中將它本身刪除掉。

（1）摘/掛機(jī)任務(wù)

當(dāng)拿起聽(tīng)筒或放下聽(tīng)筒時(shí)，就產(chǎn)生中斷。在中斷中，調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Int_Hook，Msg_Int_Hook）來(lái)喚醒摘/掛機(jī)任務(wù)，同時(shí)清除中斷標(biāo)志。Msg_Int_Hook［0］＝0x00為摘機(jī)，Msg_Int_Hook［0］＝0x01為掛機(jī)。

摘/掛機(jī)任務(wù)不斷調(diào)用OSMboxPend（Mbox _Int_Hook，0，%26;amp;err）來(lái)獲得信箱。獲得信箱后，根據(jù)Msg_Int_Hook［0］中的值，就知道是摘機(jī)還是掛機(jī)，然后調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI）來(lái)喚醒UI任務(wù)。Msg_Any_UI ［0］＝任務(wù)號(hào)1，Msg_Any_UI ＝0x00為摘機(jī)，Msg_Any_UI ＝0x01為掛機(jī)。

在掛機(jī)的時(shí)候，如果先前是在響鈴的時(shí)候摘機(jī)的，那么UI任務(wù)把它當(dāng)做已接來(lái)電處理；如果不是在響鈴的時(shí)候摘機(jī)的，那么在掛機(jī)的時(shí)候把它當(dāng)做已撥電話處理。

（2）振鈴任務(wù)

當(dāng)鈴聲來(lái)到時(shí)，就產(chǎn)生中斷。在這個(gè)中斷中，調(diào)用OSSemPost（Sem_Int_Ring）來(lái)喚醒振鈴任務(wù)。

響鈴任務(wù)調(diào)用OSSemPend（Sem_Int_Ring，0，%26;amp;err）來(lái)獲得信號(hào)量。獲得信號(hào)量后，就把下傳的號(hào)碼接收下來(lái)；根據(jù)號(hào)碼就可以知道是短信息，還是普通電話。

① 當(dāng)是短信息時(shí)，就調(diào)用OSSemPost（Sem_Any _SMTask）來(lái)喚醒短消息任務(wù)；

② 如果是電話，就響鈴，同時(shí)調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI）來(lái)喚醒UI任務(wù)。這時(shí)Msg_Any_UI［0］＝任務(wù)號(hào)2，從Msg_Any_UI開(kāi)始存的是來(lái)電時(shí)間和電話號(hào)碼，然后調(diào)用OSSemPend（Sem_Int_Ring，RING_RECV_TIMEOUT，%26;amp;err），來(lái)延時(shí)響鈴一段時(shí)間。

如果在這段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接電話，那么必然會(huì)超時(shí)，于是就清除鈴聲中斷，同時(shí)調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI）來(lái)喚醒UI任務(wù)，這時(shí)Msg_Any_UI［0］＝任務(wù)號(hào)2，Msg_Any_UI＝0xff表示鈴聲結(jié)束。UI任務(wù)把它當(dāng)作未接來(lái)電處理。

如果在這段時(shí)間內(nèi)接電話，就必然喚醒摘/掛機(jī)任務(wù)。如果從響鈴到對(duì)摘/掛機(jī)任務(wù)處理完畢所需要的總時(shí)間還沒(méi)有到RING_RECV_TIMEOUT，那么，當(dāng)時(shí)間到了，UI任務(wù)也會(huì)收到鈴聲結(jié)束的消息；但此時(shí)，UI任務(wù)不對(duì)它做任何處理。

響鈴任務(wù)如何區(qū)別是正常的電話還是信息中心的來(lái)電信息呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單。信息中心也是一個(gè)終端，是由一個(gè)特定的號(hào)碼來(lái)確定的。就像用不同的電話號(hào)碼來(lái)區(qū)別不同的用戶一樣。這樣響鈴任務(wù)就可以根據(jù)電話線上下傳的號(hào)碼，來(lái)確定是哪種情況了。

（3）鍵盤任務(wù)

有按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生一中斷，在中斷服務(wù)子程序中調(diào)用OSSemPost（Sem_Int_Keyboard）來(lái)喚醒鍵盤任務(wù)，同時(shí)清除中斷標(biāo)志。鍵盤任務(wù)調(diào)用OSSemPend（Sem_Int_Keyboard，0，%26;amp;err）來(lái)獲得信號(hào)量。獲得信號(hào)量后，鍵盤任務(wù)將調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI）喚醒UI任務(wù)。

Msg_Any_UI［0］為任務(wù)號(hào)3， Msg_Any_UI為鍵值。

（4）短消息任務(wù)

該任務(wù)調(diào)用OSSemPend（Sem_Any_SMTask，0，%26;amp;err）獲得信號(hào)量。當(dāng)獲得信號(hào)量后，通過(guò)標(biāo)志位判別是準(zhǔn)備上傳數(shù)據(jù)還是下傳數(shù)據(jù)。

① 下傳數(shù)據(jù)時(shí)，將下傳的數(shù)據(jù)放在recv_buf［］中，然后調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI）喚醒UI任務(wù)。Msg_Any_UI ［0］＝任務(wù)號(hào)4，從Msg_Any_UI 開(kāi)始存的是從recv_buf［］中篩選過(guò)的數(shù)據(jù)。這是在連上后從信息中心下載信息的情況，其中Msg_Any_UI 存的是信息的種類號(hào)，種類號(hào)都是大于0x80H小于0xFFH的；沒(méi)有連上信息中心或者是連上之后完成任務(wù)。這時(shí)recv_buf存的就是0xff；如果剛剛連上，就在recv_buf存0x01。

② 如果用戶需要發(fā)送短消息任務(wù)，先將信息存在Msg_send_buf［］中，然后UI任務(wù)調(diào)用OSSemPost（Sem_Any_SMTask），將該任務(wù)激活。該任務(wù)提取存在Msg_send_buf［］中的信息后，包裝后保存在send_buf［］，然后將其發(fā)出去。

（5）用戶界面任務(wù)

UI任務(wù)一直在等待消息。當(dāng)它被激活時(shí)，根據(jù)存在Msg_Any_UI［255］中的不同數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理。詳述見(jiàn)“3.用戶界面任務(wù)詳述”。

（6）時(shí)鐘任務(wù)

單片機(jī)每10ms產(chǎn)生一個(gè)中斷，在這個(gè)中斷服務(wù)子程序中，對(duì)clock_count減1。當(dāng)減為0時(shí)，就調(diào)用OSSemPost（Sem_Int_ClockTask）喚醒時(shí)鐘任務(wù)；同時(shí)，clock_count重新回到100。這樣每1s，就會(huì)調(diào)用一次OSSemPost（Sem_Int_ClockTask）。時(shí)鐘任務(wù)調(diào)用OSSemPend（Sem_Int_ClockTask，0，%26;amp;err）獲得信號(hào)量。當(dāng)獲得信號(hào)量時(shí)，就更新時(shí)間。如果在23：59：59的時(shí)候更新時(shí)間，那就要同時(shí)更新日期和星期。如果此時(shí)UI任務(wù)處于待機(jī)狀態(tài)，時(shí)鐘任務(wù)就調(diào)用OSMboxPost（Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI）來(lái)喚醒UI任務(wù)。Msg_Any_UI［0］為任務(wù)號(hào)0x06。時(shí)鐘任務(wù)只是負(fù)責(zé)更新時(shí)間，顯示時(shí)間是由UI任務(wù)在待機(jī)的時(shí)候來(lái)完成的。

3 用戶界面任務(wù)詳述

在所有這些任務(wù)中，用戶界面任務(wù)做的工作相對(duì)比較煩瑣。首先，根據(jù)放在Msg_Any_UI［255］中的第一個(gè)字節(jié)，判斷是什么任務(wù)激活了本任務(wù)。

① 如果是摘/掛機(jī)任務(wù)激活的，再判斷第二個(gè)字節(jié)的值，根據(jù)值的不同知道是掛機(jī)還是摘機(jī)。如果是掛機(jī)，就在液晶上顯示待機(jī)畫(huà)面。如果是摘機(jī)，就在液晶上顯示打電話圖標(biāo)和有關(guān)的字樣，并等待鍵盤任務(wù)送來(lái)的數(shù)字鍵，將其顯示出來(lái)。（只有主動(dòng)向外打電話才顯示數(shù)字鍵，在接電話按數(shù)字鍵轉(zhuǎn)接時(shí)不顯示數(shù)字鍵。）

② 如果是振鈴任務(wù)激活的，就將Msg_Any_UI［255］中接下來(lái)的來(lái)電號(hào)碼、時(shí)間和來(lái)電圖標(biāo)顯示在液晶上。

③ 如果是鍵盤任務(wù)激活的，就根據(jù)3號(hào)任務(wù)放在Msg_Any_UI［255］中的鍵值和當(dāng)前的工作模式做不同的處理。

如果是在摘機(jī)模式下，就只是響應(yīng)數(shù)字鍵和#*鍵，并每按一個(gè)鍵就通過(guò)5號(hào)任務(wù)號(hào)碼發(fā)出去。

如果是在掛機(jī)模式下，那么，就可以響應(yīng)數(shù)字鍵和有關(guān)操作菜單的鍵（包括進(jìn)入各個(gè)子菜單的快捷鍵、上下鍵、左右鍵、返回上級(jí)菜單鍵、快速返回待機(jī)畫(huà)面的鍵、確定鍵、刪除鍵、拼音輸入法/字母輸入法/數(shù)字輸入法/短語(yǔ)輸入法切換鍵）。各個(gè)菜單是不同的狀態(tài)，通過(guò)鍵值和原來(lái)的狀態(tài)可以知道現(xiàn)在該進(jìn)入什么狀態(tài)。然后根據(jù)新得到的狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的液晶刷新和完成相應(yīng)的功能。比如添加、刪除、查找電話簿；添加、刪除、查找通話記錄；編輯短消息并發(fā)送出去，刪除草稿箱里的短消息；寫記事本，設(shè)置鬧鐘、時(shí)間、日期，設(shè)置信箱的密碼，設(shè)置信息中心的號(hào)碼等。

如果是在與信息中心的連接模式下，那么就可以響應(yīng)上下鍵，確定鍵（進(jìn)入下級(jí)菜單），返回上一級(jí)菜單，通過(guò)選擇返回這個(gè)選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

④如果是短消息任務(wù)激活的，就根據(jù)Msg_ Any_UI［255］中的命令碼，來(lái)確定該信息的模塊種類是信息下載管理模塊、信息上傳管理模塊、信息詢問(wèn)管理模塊，或者是屏幕信息輸出管理模塊，然后，再根據(jù)Msg_Any_UI［255］中接下來(lái)的信息做相應(yīng)的處理。

⑤ 如果是時(shí)鐘任務(wù)激活的，UI任務(wù)就刷新界面上的時(shí)間、日期和星期這些信息。

4 調(diào)試環(huán)境與調(diào)試成果

此程序用EPSON公司的S1C88 C-Compiler編譯器編譯，用EPSON公司的ICE88UR 的E0C88系列在線仿真器進(jìn)行仿真。在仿真器下仿真完畢后，再脫機(jī)運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果令人滿意，達(dá)到了預(yù)期的效果。

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