關鍵詞 短信息電話機 實時操作系統 μC/OS-II

1 ?背景

　　后PC時代的到來,使人們開始越來越多地接觸到一個新的概念——嵌入式產品。手機、PDA（如商務通）等均屬于手持式嵌入式產品,VCD機、機頂盒等也屬于嵌入式產品,而車載GPS系統、數控機床、網絡冰箱等同樣都屬于嵌入式產品。信息電器具有信息服務功能,如網絡瀏覽、視頻點播、文字處理、電子郵件、個人數字助理等。后PC時代,家用電器將向數字化和網絡化發展,計算機都將嵌入到電視機、冰箱、微波爐、電話等中,并通過家庭控制中心與Internet連接,轉變為智能網絡家電;還可以實現遠程醫療、遠程教育等。據估計未來十年間,信息家電（網絡冰箱、機頂盒、家庭網關、數字機頂盒等）總量可達到1~1.5億臺,總市場需求將達到900~1500億元。

　　Short Messages Phone(短信息電話機)是一種操作簡便、成本低廉的固定電話信息終端產品。它集成了網絡和智能電話的優點,是一種基于信息網絡的,具有交互功能的信息終端產品,可以通過固定電話網絡與信息中心進行數據雙向傳送。

2? 系統功能及其實現方案

2.1 ?功能特點

　　短信息電話機除了實現普通電話機的通用功能外,還增加了短消息收/發、信息瀏覽與查閱、信息點播、信息訂閱、電話簿、來電號碼顯示與存儲、通話記錄、來電轉移、呼叫等待、呼叫限制、對屏幕的灰度進行設置、對回執進行設置以及時鐘和日歷功能、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（例如天氣預報、電視預告、電影預告、股價查詢、話費查詢、區號郵編查詢、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。

　　短信息電話機就像是一個固定的手機。手機的功能幾乎它都具備。

2.2 ?硬件方案

　　（1）MCU的選擇

　　MCU是整個方案的核心,由它來處理CPE（客戶端設備）與IIS（集成信息系統）,控制整個電話機的各個功能部件。由于人機界面對速度的要求不是很高,數據通信速度也相對較低,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）? 數據信號的解/編碼

　　①? FSK信號的解碼。FSK（頻移鍵控）的解碼選用***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信號的檢測（CAS信號是IIS與CPE連接時下傳的一個很重要的握手信號）和振鈴檢測,是一款很實用的芯片,但它的成本較高。如果用分離器件,也能做到FSK解碼,但這樣做沒有經過驗證,風險較大。

　　② ?DTMF信號的解碼。選用的是9170,這一款芯片是很通用的。

　　③ ?DTMF信號的編碼。選用的是***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,當然最好選用FSK上傳方式。由于相應的FSK的編碼器件價位很高,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、消側音及免提功能,實用方便,但價位有點高。考慮到我們初次接觸電話電路,而且這部分也不是關鍵技術,為了縮短研發周期,選擇這款芯片是比較合適的。

2.3? 軟件方案

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

StartTask。
int main (void){
　　OSInit();
　　OSTaskCreate((void*)StartTask,(void*)0X00,(OS_STK )?&StartTaskStkSTART_TASK_STK_SIZE-1],0);
　　OSStart();
return 0;
}

起始任務中,首先建立一系列的信號量和郵箱：

Sem_Int_Ring = OSSemCreate(0) ;喚醒振鈴任務
Sem_Any_SMTask = OSSemCreate(0) ;喚醒短消息任務
Sem_Int_Keyboard = OSSemCreate(0) ;喚醒鍵盤任務
Sem_Int_ClockTask = OSSemCreate(0) ;喚醒時鐘中斷
Mbox_Any_UI= OSMboxCreate((void *)0);喚醒UI任務
Mbox_Int_Hook= OSMboxCreate((void *)0);喚醒摘掛機任務

然后,用OSTaskCreate()函數建立6個任務。任務名分別為：HandsetTask（摘/掛機任務）、RingTask（響鈴任務）、KeyTask（鍵盤任務）、SmTask（短消息任務）、UITask（用戶界面（UI）任務）、ClockTask（時鐘任務）。最后,在起始任務中將它本身刪除掉。

　　（1）? 摘/掛機任務

　　當拿起聽筒或放下聽筒時,就產生中斷。在中斷中,調用OSMboxPost(Mbox_Int_Hook,Msg_Int_Hook)來喚醒摘/掛機任務,同時清除中斷標志。Msg_Int_Hook[0]＝0x00為摘機,Msg_Int_Hook[0]＝0x01為掛機。

　　摘/掛機任務不斷調用OSMboxPend(Mbox _Int_Hook,0,&err)來獲得信箱。獲得信箱后,根據Msg_Int_Hook[0]中的值,就知道是摘機還是掛機,然后調用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)來喚醒UI任務。Msg_Any_UI [0]＝任務號1,Msg_Any_UI [1]＝0x00為摘機,Msg_Any_UI [1]＝0x01為掛機。

　　在掛機的時候,如果先前是在響鈴的時候摘機的,那么UI任務把它當做已接來電處理;如果不是在響鈴的時候摘機的,那么在掛機的時候把它當做已撥電話處理。

　　（2）? 振鈴任務

　　當鈴聲來到時,就產生中斷。在這個中斷中,調用OSSemPost(Sem_Int_Ring)來喚醒振鈴任務。

　　響鈴任務調用OSSemPend(Sem_Int_Ring,0,&err)來獲得信號量。獲得信號量后,就把下傳的號碼接收下來;根據號碼就可以知道是短信息,還是普通電話。

　　①? 當是短信息時,就調用OSSemPost(Sem_Any _SMTask)來喚醒短消息任務;
　　②? 如果是電話,就響鈴,同時調用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)來喚醒UI任務。這時Msg_Any_UI[0]＝任務號2,從Msg_Any_UI[1]開始存的是來電時間和電話號碼,然后調用OSSemPend(Sem_Int_Ring,RING_RECV_TIMEOUT,&err),來延時響鈴一段時間。

　　如果在這段時間內沒有接電話,那么必然會超時,于是就清除鈴聲中斷,同時調用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)來喚醒UI任務,這時Msg_Any_UI[0]＝任務號2,Msg_Any_UI[1]＝0xff表示鈴聲結束。UI任務把它當作未接來電處理。

　　如果在這段時間內接電話,就必然喚醒摘/掛機任務。如果從響鈴到對摘/掛機任務處理完畢所需要的總時間還沒有到RING_RECV_TIMEOUT,那么,當時間到了,UI任務也會收到鈴聲結束的消息;但此時,UI任務不對它做任何處理。

　　響鈴任務如何區別是正常的電話還是信息中心的來電信息呢?其實很簡單。信息中心也是一個終端,是由一個特定的號碼來確定的。就像用不同的電話號碼來區別不同的用戶一樣。這樣響鈴任務就可以根據電話線上下傳的號碼,來確定是哪種情況了。

　　（3）? 鍵盤任務

　　有按鍵按下時,產生一中斷,在中斷服務子程序中調用OSSemPost(Sem_Int_Keyboard)來喚醒鍵盤任務,同時清除中斷標志。鍵盤任務調用OSSemPend(Sem_Int_Keyboard,0,&err)來獲得信號量。獲得信號量后,鍵盤任務將調用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)喚醒UI任務。
　　Msg_Any_UI[0]為任務號3, Msg_Any_UI[1]為鍵值。

　　（4）? 短消息任務

　　該任務調用OSSemPend(Sem_Any_SMTask,0,&err)獲得信號量。當獲得信號量后,通過標志位判別是準備上傳數據還是下傳數據。

　　①? 下傳數據時,將下傳的數據放在recv_buf[]中,然后調用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)喚醒UI任務。Msg_Any_UI [0]＝任務號4,從Msg_Any_UI [1]開始存的是從recv_buf[]中篩選過的數據。這是在連上后從信息中心下載信息的情況,其中Msg_Any_UI [1]存的是信息的種類號,種類號都是大于0x80H小于0xFFH的;沒有連上信息中心或者是連上之后完成任務。這時recv_buf[1]存的就是0xff;如果剛剛連上,就在recv_buf[1]存0x01。
　　②? 如果用戶需要發送短消息任務,先將信息存在Msg_send_buf[]中,然后UI任務調用OSSemPost(Sem_Any_SMTask),將該任務激活。該任務提取存在Msg_send_buf[]中的信息后,包裝后保存在send_buf[],然后將其發出去。

　　（5）? 用戶界面任務

　　UI任務一直在等待消息。當它被激活時,根據存在Msg_Any_UI[255]中的不同數據進行不同的處理。詳述見“3.用戶界面任務詳述”。

　　（6）? 時鐘任務

　　單片機每10ms產生一個中斷,在這個中斷服務子程序中,對clock_count減1。當減為0時,就調用OSSemPost(Sem_Int_ClockTask)喚醒時鐘任務;同時,clock_count重新回到100。這樣每1s,就會調用一次OSSemPost(Sem_Int_ClockTask)。時鐘任務調用OSSemPend(Sem_Int_ClockTask,0,&err)獲得信號量。當獲得信號量時,就更新時間。如果在23：59：59的時候更新時間,那就要同時更新日期和星期。如果此時UI任務處于待機狀態,時鐘任務就調用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)來喚醒UI任務。Msg_Any_UI[0]為任務號0x06。時鐘任務只是負責更新時間,顯示時間是由UI任務在待機的時候來完成的。

3? 用戶界面任務詳述

　　在所有這些任務中,用戶界面任務做的工作相對比較煩瑣。首先,根據放在Msg_Any_UI[255]中的第一個字節,判斷是什么任務激活了本任務。

　　①? 如果是摘/掛機任務激活的,再判斷第二個字節的值,根據值的不同知道是掛機還是摘機。如果是掛機,就在液晶上顯示待機畫面。如果是摘機,就在液晶上顯示打電話圖標和有關的字樣,并等待鍵盤任務送來的數字鍵,將其顯示出來。(只有主動向外打電話才顯示數字鍵,在接電話按數字鍵轉接時不顯示數字鍵。)
　　②? 如果是振鈴任務激活的,就將Msg_Any_UI[255]中接下來的來電號碼、時間和來電圖標顯示在液晶上。
　　③ ?如果是鍵盤任務激活的,就根據3號任務放在Msg_Any_UI[255]中的鍵值和當前的工作模式做不同的處理。

　　如果是在摘機模式下,就只是響應數字鍵和#*鍵,并每按一個鍵就通過5號任務號碼發出去。

　　如果是在掛機模式下,那么,就可以響應數字鍵和有關操作菜單的鍵（包括進入各個子菜單的快捷鍵、上下鍵、左右鍵、返回上級菜單鍵、快速返回待機畫面的鍵、確定鍵、刪除鍵、拼音輸入法/字母輸入法/數字輸入法/短語輸入法切換鍵）。各個菜單是不同的狀態,通過鍵值和原來的狀態可以知道現在該進入什么狀態。然后根據新得到的狀態,進行相應的液晶刷新和完成相應的功能。比如添加、刪除、查找電話簿;添加、刪除、查找通話記錄;編輯短消息并發送出去,刪除草稿箱里的短消息;寫記事本,設置鬧鐘、時間、日期,設置信箱的密碼,設置信息中心的號碼等。

　　如果是在與信息中心的連接模式下,那么就可以響應上下鍵,確定鍵（進入下級菜單）,返回上一級菜單,通過選擇返回這個選項來實現。

　　④如果是短消息任務激活的,就根據Msg_ Any_UI[255]中的命令碼,來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、信息詢問管理模塊,或者是屏幕信息輸出管理模塊,然后,再根據Msg_Any_UI[255]中接下來的信息做相應的處理。
　　⑤ 如果是時鐘任務激活的,UI任務就刷新界面上的時間、日期和星期這些信息。

4 ?調試環境與調試成果

　　此程序用EPSON公司的S1C88 C-Compiler編譯器編譯,用EPSON公司的ICE88UR 的E0C88系列在線仿真器進行仿真。在仿真器下仿真完畢后,再脫機運行。試驗結果令人滿意,達到了預期的效果。