基于英飞凌方案的无线通信终端设计

陈鲤文，邹复民，陈国取

（福建工程学院 福建省汽车电子与电驱动技术重点实验室，福建 福州 350011）

无线通信作为通信领域的一个重要的分支，它的应用十分广泛。与此同时，随着城市固定电话拥有量的日趋饱和，广大的农村、油田、矿区、岛屿、高速公路等地区的通信需求发展潜力日益显现，各主要电信营运商已将该市场作为重点开发对象。然而，由于这一市场的固有特点：用户密度低、用户平均距离较长，如采用传统的有线接入方案，使用电缆及网线进行通信网络的构建，存在建网和维护费用太高，甚至存在根本无法实现的问题。因此无线接入方式越来越受到人们的重视。

1 方案论证

核心模块是整个设计最核心的部分，不同的方案在性能、设计难度、成本等多个方面都不尽相同，选择合适的核心模块可以令整个设计达到事半功倍的效果。在GSM制式上受手机制造商青睐的大致有3个平台，分别是MTK的方案，展讯的方案和英飞凌的方案[1]。

方案1：MTK平台方案

在MTK的手机解决方案中，将手机芯片和手机软件平台预先整合到一起。这种方案可以使终端厂商节约成本，加速产品上市周期。MTK公司的产品因为集成较多的多媒体功能和较低的价格在大陆手机公司和手机设计公司得到广泛的应用。加上MTK的完工率较高，基本上在60%以上，这样手机厂商拿到手机平台基本上就是一个半成品，只要稍稍的加工就可上架出货了。这也正是许多黑手机都使用MTK的最主要的原因[2]。

方案2：展讯平台方案

展讯平台是大陆公司生产的，很有前途，JAVA能力理论上强于MTK，但是作为新出现的平台，拓展性相对差一些，不过在国内市场前景广阔。

方案3：英飞凌平台方案

英飞凌公司于2007年开始量产E-GOLDvoice芯片，一款专门针对超低价手机的单芯片解决方案。此芯片是英飞凌超低价手机平台的第二代产品，将可使手机成本降至16美元以下。英飞凌的第一代解决方案需要一颗E-GOLDradio处理芯片和E-POWERlite电源芯片，整个手机需要100个零件。而第二代方案中，只需一颗芯片，在面积不大于4 cm2的4层PCB板就可完成，整个手机零件数不足50[3-4]个。

从上面分析可以看出，MTK平台很受黑手机制造商欢迎，但是质量没有保证，且无法掌握核心技术；展讯平台作为新兴的平台，前景广阔，但是技术相对不成熟，拓展性能相对较差，目前还不适合采用；英飞凌平台技术较成熟，开发成本较低，且质量有保证。

综上所述，英飞凌平台无论在技术成熟度、成本和质量上都有优势，因此本设计核心模块采用英飞凌平台方案。

2 系统软硬件设计

2.1 英飞凌方案的核心模块

图1核心模块接口电路和天线电路，本话机使用的是外置高增益天线，天线与PCB板之间用馈线连接。ON_KEY节点连接到模块的开机引脚，上电时ON_KEY节点会有一个下降沿信号，触发模块开机。考虑到模块功耗较大，瞬间电流变化大，在模块的供电端加了电源旁路电容，以保证电源供电稳定性[5]。

由于该核心模块集成了很多其他类似模块所不具有的功能。作为整个系统的核心，核心模块实现了无线信号的接收与发射，具有标准AT命令接口，可以提供GSM语音、短消息和GPRS上网等业务。由于集成了GSM射频通信、号码管理、SIM卡管理、短信息管理、语音处理等一系列的功能，提供了相对完善的外部接口，并且对外还提供了功能强大的标准AT命令接口，使得模块无论在硬件设计还是在软件配置使用起来极其方便。只需要通过串行口发送/接收AT命令即可控制整个模块，甚至可以对模块和SIM卡进行管理。此外模块直接支持模拟音频输入输出，通过内部的语音处理模块直接进行GSM数字语音及本地模拟语音的转换，同时内部还集成了功放模块。音频外围电路只要做些简单的滤波电路。即可得到较好的音效。Flash内部还集成了音乐，这就减少了外围音乐芯片电路。

核心模块给我们提供了一个十分庞大的AT指令集，其中大部分我们并不需要。应用于家用电话和商业用途的商话只需要处理语音通话业务、短信业务、SIM卡工具箱指令及设备的安全管理等等少部分指令，因此软件系统必须能够实现这几部分AT指令。

2.2 SIM卡工具箱管理

图1 核心模块原理图Fig.1 Schematic diagram of kernel module

GSM网络必须通过SIM卡来识别不同的用户，短信等一些信息业务存储在SIM卡内，并且系统的安全管理（锁机、锁卡）也得配合SIM卡来实现，因此首先必须保证SIM卡的正确。如果SIM卡有错误核心模块将自动上传错误代码。

表1 SIM常见错误码Tab.1 Common error code of SIM

因目前市面上的SIM卡的种类非常之多，对部分种类的SIM卡除采用硬件上有特殊处理外，在软件上还存在各种不同的加密方案；为了使商话能够适应目前市面上的所有SIM卡，减少对SIM卡的管理，故希望能够将对各种SIM卡的操作、管理整合在一套软件中进行处理。在通过AT指令对SIM卡写入参数时，必须先通过一条AT指令进行校验，校验通过后，才允许再进行参数下载【如 AT+YYYY=XXXX“xxxx”】。同时参数下载完毕后，必须再次通过一个AT指令校验成功后，才能够保存进入相应存储区，即相当于保存指令至?SIM卡存储区。当然这一部分的实现可以通过下位机软件自动完成，也可以通过串口写入。

2.2.1 网络信息查询及设置

通过网络信息查询设备可以得到自己当前所处位置的网络信号强度、网络运营商信息、网络注册信息、位置信息及基站信息等，下面是AT命令列表：

表2 网络信息Tab.2 The information of network

2.2.2 通话控制及参数设定

用户对话机的操作必须转化为AT指令通知GSM模块：

表3 通话控制AT指令Tab.3 AT instruction of communication control

当话机终端摘机、拨号，商话可立即检测到，并通过拨号AT指令进行拨号连接，若拨号失败可以通过AT重拨指令进行重新拨号；当有来电用户摘机时，又可通过摘机应答AT指令启动模块的语音通道进行通话；当用户挂机时发送挂机AT指令释放占用的通信信道。

2.2.3 短信息管理

通过短信管理实现了网管中心对接入设备的远程管理。网管中心通过发送网管短信，接入设备接收之后进行识别并执行，最后仍通过短信的方式向网管中心应答。

表4 短信管理Tab.4 The management of message

2.2.4 线路信号音发送

商话通过话机话筒进行语音信息提示而不仅是通过LCD显示，并且当拨号及通话时一旦线路状态改变时必须向用户发送语音提示（如对方挂机、线路忙、线路应答等）。可以通过AT+STTONE=这条AT指令控制GSM模块在其SPK1语音输出端发送提示音。通过设置不同的参数可以发出不同的提示音。按照系统的性能要求，得到以下主要功能模块：

1）开机模块 该模块主要是对开机的控制和管理，主要包括：开机过程和关机过程的控制；网络选择的控制；PHONE参数的管理，包括PIN的管理、频段的管理、网络选择的参数管理等。

2）IDLE界面模块 IDLE界面模块提供开机完成后的人机交流界面，主要提供了当前选择的网络，网络信号变化情况，新短信情况，来电提示，电量提示，充电提示，闹铃提示，时间显示，日期显示，菜单和电话本（软键）事件的获取和跳转。

3）通话控制模块 通话控制作为通讯的人机界面部分，负责获取，处理由PS层转发的有关通讯的消息以及用户的各种操作，执行相应的动作，并将执行结果反馈给PS或者用户，实现通讯的功能。CC的主要功能有：基本通话功能（能正确的接听和拨打电话）；能够发送DTMF；短信、呼叫提示音功能（每分钟提示一次）；暗码处理；通话计时功能给用户提供显示通话时间的功能。

4）短信模块 MMI-SMS作为短消息的人机界面部分，负责获取，处理由PS层转发的有关短消息的消息以及用户的各种操作，执行相应的动作，并将执行结果反馈给PS或者用户，实现短消息的功能。此部分主要功能有：接收新短消息、写短消息、发送短消息、短信设置。

5）设置模块 主要用来设置时间、铃声、闹钟、语言、LCD显示、网络服务以及长途锁等。

6）电话记录模块 主要用来记录已拨电话，未接来电，已接来电，通话总时长。电话簿管理模块：主要用来添加，查找，删除，统计电话存储空间状况。

3 测试分析

通过基本功能测试，该话机可以保证正常的通话功能。

表5 基本功能测试表Tab.5 Test chart of basic function

4 结束语

本课题致力于研究使用无线接入方案解决传统的有线接入方案，存在建网和维护费用高等系列问题，设计出了基于英飞凌方案的无线通信终端，使广大的农村、油田、矿区、岛屿、高速公路等地区的通信变得简单、高效[6]。对于网络运营商来说则有投资省、周期短、效益高的优势。

[1]DONG Dian-yong， ZHOU Gen-rong， JIANG Ping， et al.Design of wireless data transmission module based on GSM technology[J].Automation&Instrumentation， 2011，11（1）：31-34.

[2]GUO Wen-xiu， LIU Yan， YANG Li-zhi， et al.Implementation of integrating DTV module with MTK mobile platform[J].Video Engineering， 2010（8）：50-53.

[3]Infineon Technologies AG.XC164-16 16-bit Single-Chip Microcontroller with C166SV2 Core[S].Munich：Infineon Technologies AG，2004.

[4]XIE Hua.CPE design in VoIP based on Infineon’chipset[J].Telecommunications Science， 2010， 36（5） ：114-117.

[5]ZHU Gui-xian.Design of digital control voltage-stabilized power supply based on MCU[J].Computer Application，2011（6）：50-53.

[6]XU Jun-peng， SONG Shou-yun， MAO Xin-hua.Design of rural security management system based on GSM and FM network[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2010，38（35）：23-25.