使用uC/OS-II操作系統(tǒng)的短信息電話機
關(guān)鍵詞：短信息電話機 實時操作系統(tǒng) 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(chǎn)品。手機、PDA（如商務(wù)通）等均屬于手持式嵌入式產(chǎn)品，VCD機、機頂盒等也屬于嵌入式產(chǎn)品，而車載GPS系統(tǒng)、數(shù)控機床、網(wǎng)絡(luò)冰箱等同樣都屬于嵌入式產(chǎn)品。信息電器具有信息服務(wù)功能，如網(wǎng)絡(luò)瀏覽、視頻點播、文字處理、電子郵件、個人數(shù)字助理等。后PC時代，家用電器將向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)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(zhuǎn)變?yōu)橹悄芫W(wǎng)絡(luò)家電；還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等。據(jù)估計未來十年間，信息家電（網(wǎng)絡(luò)冰箱、機頂盒、家庭網(wǎng)關(guān)、數(shù)字機頂盒等）總量可達(dá)到1~1.5億臺，總市場需求將達(dá)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(chǎn)品。它集成了網(wǎng)絡(luò)和智能電話的優(yōu)點，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)功能及其實現(xiàn)方案
2.1 功能特點
短信息電話機除了實現(xiàn)普通電話機的通用功能外，還增加了短消息收/發(fā)、信息瀏覽與查閱、信息點播、信息訂閱、電話簿、來電號碼顯示與存儲、通話記錄、來電轉(zhuǎn)移、呼叫等待、呼叫限制、對屏幕的灰度進(jìn)行設(shè)置、對回執(zhí)進(jìn)行設(shè)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(yù)報、電視預(yù)告、電影預(yù)告、股價查詢、話費查詢、區(qū)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(shè)備）與IIS（集成信息系統(tǒng)），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(shù)據(jù)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。
?。?）數(shù)據(jù)信號的解/編碼
?、?FSK信號的解碼。FSK（頻移鍵控）的解碼選用臺灣華邦公司的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(jīng)過驗證，風(fēng)險較大。
?、?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。選用的是臺灣華邦公司的W91082，同樣是以同步串口與MCU相連接。
?、?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(dāng)然最好選用FSK上傳方式。由于相應(yīng)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(cè)音及免提功能，實用方便，但價位有點高?？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中建立一個起始任務(wù)
StartTask。
int main (void){
OSInit();
OSTaskCreate((void*)StartTask,(void*)0X00,(OS_STK ) &StartTaskStk[START_TASK_STK_SIZE-1],0);
OSStart();
return 0;
}
起始任務(wù)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(wù)
Sem_Any_SMTask = OSSemCreate(0) ;喚醒短消息任務(wù)
Sem_Int_Keyboard = OSSemCreate(0) ;喚醒鍵盤任務(wù)
Sem_Int_ClockTask = OSSemCreate(0) ;喚醒時鐘中斷
Mbox_Any_UI= OSMboxCreate((void *)0);喚醒UI任務(wù)
Mbox_Int_Hook= OSMboxCreate((void *)0);喚醒摘掛機任
;務(wù)
然后，用OSTaskCreate()函數(shù)建立6個任務(wù)。任務(wù)名分別為：HandsetTask（摘/掛機任務(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（時鐘任務(wù)）。最后，在起始任務(wù)中將它本身刪除掉。
（1）摘/掛機任務(wù)
當(dāng)拿起聽筒或放下聽筒時，就產(chǎn)生中斷。在中斷中，調(diào)用OSMboxPost(Mbox_Int_Hook，Msg_Int_Hook)來喚醒摘/掛機任務(wù)，同時清除中斷標(biāo)志。Msg_Int_Hook[0]＝0x00為摘機，Msg_Int_Hook[0]＝0x01為掛機。
摘/掛機任務(wù)不斷調(diào)用OSMboxPend(Mbox _Int_Hook，0，&err)來獲得信箱。獲得信箱后，根據(jù)Msg_Int_Hook[0]中的值，就知道是摘機還是掛機，然后調(diào)用OSMboxPost(Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI)來喚醒UI任務(wù)。Msg_Any_UI [0]＝任務(wù)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(wù)把它當(dāng)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(dāng)做已撥電話處理。
?。?）振鈴任務(wù)
當(dāng)鈴聲來到時，就產(chǎn)生中斷。在這個中斷中，調(diào)用OSSemPost(Sem_Int_Ring)來喚醒振鈴任務(wù)。
響鈴任務(wù)調(diào)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(jù)號碼就可以知道是短信息，還是普通電話。
?、?當(dāng)是短信息時，就調(diào)用OSSemPost(Sem_Any _SMTask)來喚醒短消息任務(wù)；
?、?如果是電話，就響鈴，同時調(diào)用OSMboxPost(Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI)來喚醒UI任務(wù)。這時Msg_Any_UI[0]＝任務(wù)號2，從Msg_Any_UI[1]開始存的是來電時間和電話號碼，然后調(diào)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(nèi)沒有接電話，那么必然會超時，于是就清除鈴聲中斷，同時調(diào)用OSMboxPost(Mbox_Any_UI，Msg_Any_UI)來喚醒UI任務(wù)，這時Msg_Any_UI[0]＝任務(wù)號2，Msg_Any_UI[1]＝0xff表示鈴聲結(jié)束。UI任務(wù)把它當(dāng)作未接來電處理。
如果在這段時間內(nèi)接電話，就必然喚醒摘/掛機任務(wù)。如果從響鈴到對摘/掛機任務(wù)處理完畢所需要的總時間還沒有到RING_RECV_TIMEOUT，那么，當(dāng)時間到了，UI任務(wù)也會收到鈴聲結(jié)束的消息；但此時，UI任務(wù)不對它做任何處理。
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(qū)別不同的用戶一樣。這樣響鈴任務(wù)就可以根據(jù)電話線上下傳的號碼，來確定是哪種情況了。
（3）鍵盤任務(wù)
有按鍵按下時，產(chǎn)生一中斷，在中斷服務(wù)子程序中調(diào)用OSSemPost(Sem_Int_Keyboard)來喚醒鍵盤任務(wù)，同時清除中斷標(biāo)志。鍵盤任務(wù)調(diào)用OSSemPend(Sem_Int_Keyboard,0,&err)來獲得信號量。獲得信號量后，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3， Msg_Any_UI[1]為鍵值。
?。?）短消息任務(wù)
該任務(wù)調(diào)用OSSemPend(Sem_Any_SMTask,0,&err)獲得信號量。當(dāng)獲得信號量后，通過標(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，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4，從Msg_Any_UI [1]開始存的是從recv_buf[]中篩選過的數(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 [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(wù)。這時recv_buf[1]存的就是0xff；如果剛剛連上，就在recv_buf[1]存0x01。
?、?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。
?。?）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，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“3.用戶界面任務(wù)詳述”。
?。?）時鐘任務(wù)
單片機每10ms產(chǎn)生一個中斷，在這個中斷服務(wù)子程序中，對clock_count減1。當(dāng)減為0時，就調(diào)用OSSemPost(Sem_Int_ClockTask)喚醒時鐘任務(wù)；同時，clock_count重新回到100。這樣每1s，就會調(diào)用一次OSSemPost(Sem_Int_ClockTask)。時鐘任務(wù)調(diào)用OSSemPend(Sem_Int_ClockTask,0,&err)獲得信號量。當(dāng)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(wù)處于待機狀態(tài)，時鐘任務(wù)就調(diào)用OSMboxPost(Mbox_Any_UI,Msg_Any_UI)來喚醒UI任務(wù)。Msg_Any_UI[0]為任務(wù)號0x06。時鐘任務(wù)只是負(fù)責(zé)更新時間，顯示時間是由UI任務(wù)在待機的時候來完成的。
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)做的工作相對比較煩瑣。首先，根據(jù)放在Msg_Any_UI[255]中的第一個字節(jié)，判斷是什么任務(wù)激活了本任務(wù)。
?、?如果是摘/掛機任務(wù)激活的，再判斷第二個字節(jié)的值，根據(jù)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(biāo)和有關(guān)的字樣，并等待鍵盤任務(wù)送來的數(shù)字鍵，將其顯示出來。(只有主動向外打電話才顯示數(shù)字鍵，在接電話按數(shù)字鍵轉(zhuǎn)接時不顯示數(shù)字鍵。)
?、?如果是振鈴任務(wù)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(biāo)顯示在液晶上。
?、?如果是鍵盤任務(wù)激活的，就根據(jù)3號任務(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。
如果是在摘機模式下，就只是響應(yīng)數(shù)字鍵和#*鍵，并每按一個鍵就通過5號任務(wù)號碼發(fā)出去。
如果是在掛機模式下，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(shù)字輸入法/短語輸入法切換鍵）。各個菜單是不同的狀態(tài)，通過鍵值和原來的狀態(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、時間、日期，設(shè)置信箱的密碼，設(shè)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(yīng)上下鍵，確定鍵（進(jìn)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(xiàn)。
?、苋绻嵌滔⑷蝿?wù)激活的，就根據(jù)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(jù)Msg_Any_UI[255]中接下來的信息做相應(yīng)的處理。
?、?如果是時鐘任務(wù)激活的，UI任務(wù)就刷新界面上的時間、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，再脫機運行。試驗結(jié)果令人滿意，達(dá)到了預(yù)期的效果。
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