文波，周淵平

　?。ㄋ拇ù髮W(xué) 電子信息學(xué)院,，四川 成都 610065）

       摘要：Android是一種基于Linux的開(kāi)源操作系統(tǒng),它具有十分豐富的應(yīng)用。文章提出了將搭載有Android系統(tǒng)的主板TQ210和雙音多頻撥號(hào)芯片MT8880通過(guò)主板上的攝像頭B接口連接起來(lái),，設(shè)計(jì)一個(gè)可以在Android系統(tǒng)上接聽(tīng)和撥打有線電話(huà)的應(yīng)用,然后在 Linux 內(nèi)核中編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序,，并在 HAL層和JNI層中生成動(dòng)態(tài)庫(kù)文件，實(shí)現(xiàn)在Android平臺(tái)上通過(guò)有線接聽(tīng)和撥打電話(huà)的功能,。經(jīng)過(guò)測(cè)試,該設(shè)計(jì)方案能成功接聽(tīng)和撥打電話(huà),。

　　關(guān)鍵詞：Android; 有線電話(huà); MT8880; HAL; JNI

0引言

　　隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信經(jīng)歷了從第一代到第四代的飛速發(fā)展,，目前,，5G通信已經(jīng)進(jìn)入測(cè)試階段。然而移動(dòng)通信的每一次改變,，通信頻率幾乎是成倍增加,，使得每一個(gè)基站的信號(hào)覆蓋率會(huì)越來(lái)越小，這樣就會(huì)要求建立更多的基站,，但是在城市里,，居民不可能同意在自己的小區(qū)及小區(qū)附近建立基站，所以可以大膽預(yù)測(cè),，當(dāng)5G通信到來(lái)時(shí),，室內(nèi)的信號(hào)將會(huì)比較弱，手機(jī)通話(huà)質(zhì)量會(huì)大大降低,，這樣使得輻射也會(huì)大大增加,，通話(huà)穩(wěn)定性將會(huì)顯著降低。所以本文提出了一種在搭載有Android4.0系統(tǒng)的主板TQ210上撥打有線電話(huà)的方法,，既可以克服手機(jī)在室內(nèi)信號(hào)差的不足,，又可以在主板上完成手機(jī)所具有的所有功能，這樣在室內(nèi)就可以完全不用手機(jī),。

1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1硬件框架

　　硬件系統(tǒng)由主板TQ210與MT8880模塊及其外圍電路構(gòu)成,，如圖1所示。主板TQ210采用了三星公司推出的S5pv210微處理器［1］,，從圖1中可以看出主板TQ210的外圍電路十分齊全,。只需要將TQ210開(kāi)發(fā)板的GPIO接口與MT8880模塊連接起來(lái),，就可以實(shí)現(xiàn)在搭載有Android系統(tǒng)的主板上接聽(tīng)和撥打電話(huà)的功能。

　　1.2MT8880模塊簡(jiǎn)介

　　MT8880收發(fā)芯片是具有微處理器接口的,、功能較豐富的雙音多頻(DTMF)芯片,。它的發(fā)送部分采用行列計(jì)數(shù)器及頻率穩(wěn)定性較高的D/A轉(zhuǎn)換器，可以發(fā)出16種雙音多頻DTMF信號(hào),；接收部分能接收16個(gè)DTMF信號(hào),，并把DTMF信號(hào)分離及解碼，以4位并行二進(jìn)制方式輸出［2］,。MT8880芯片的功耗非常低,，集成度相當(dāng)高且定時(shí)準(zhǔn)確，可以調(diào)整雙音頻模式的占空比,，能自動(dòng)抑制撥號(hào)音和調(diào)整信號(hào)增益,，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線，可以與TTL電平兼容,，并可方便地進(jìn)行編程控制［3］。

       1.2.1引腳排列與功能

　　MT8880芯片引腳排列如圖2所示,。該芯片有20個(gè)引腳,，其中1腳為運(yùn)放的同向輸入引腳；2腳為運(yùn)放的反向輸入引腳,；3腳為運(yùn)放增益選擇端,；4腳為基準(zhǔn)電壓輸出端；5腳為電源地,；6腳為DTMF時(shí)鐘/振蕩器輸入,，采用3.579 545 MHz的時(shí)鐘信號(hào)；7腳為時(shí)鐘輸出引腳,；8腳為輸出DTMF信號(hào)引腳,；9腳為讀寫(xiě)控制端；10腳為片選引腳,；11腳為寄存器選擇引腳,，當(dāng)為低電平時(shí)，控制數(shù)據(jù)寄存器的讀寫(xiě),，當(dāng)為高電平時(shí),，控制狀態(tài)寄存器和控制寄存器的讀寫(xiě)；12腳為系統(tǒng)時(shí)鐘輸入,；13腳為中斷處理請(qǐng)求端,；14~17腳為數(shù)據(jù)線，控制DTMF信號(hào)的發(fā)送和接收,；18腳為滯后前輸出,，當(dāng)檢測(cè)到有效音頻時(shí),，就變?yōu)楦唠娖剑盘?hào)條件不足時(shí)又立刻返回低電平,；19腳為滯后輸出/保護(hù)后輸出,；20腳為電源正極，為該芯片提供所需電壓［4］,。

　　1.2.2信號(hào)音判斷原理

　　信號(hào)音主要由撥號(hào)音,、忙音及回鈴音組成，其中撥號(hào)音是連續(xù)脈沖信號(hào),，忙音和回鈴音的頻率相同,，都在425 Hz~475 Hz，但它們通斷時(shí)間并不一樣,，回鈴音在1 s時(shí)間為通,，4 s時(shí)間為斷開(kāi)，而忙音則是以0.7 s為一個(gè)周期,，在一半的時(shí)間接通,，一半的時(shí)間斷開(kāi)。若要判斷信號(hào)音,，應(yīng)該在撥號(hào)后將MT8880芯片設(shè)置為呼叫處理模式,，MT8880的呼叫處理濾波器是一個(gè)帶通濾波器，當(dāng)信號(hào)輸入端有信號(hào)音輸入時(shí),，在IRQ/CP就輸出一高電平,，此時(shí)電話(huà)呼叫過(guò)程中的各種信號(hào)音經(jīng)MT8880濾波，限幅后得到方波,，并由MT8880芯片的IRQ引腳輸出,，判斷該引腳上的信號(hào)就知道為何種信號(hào)音。

　　在本次編程中,，撥完電話(huà)號(hào)碼后,，就讓MT8880芯片工作在CP模式，并開(kāi)啟中斷及定時(shí)器,，采用下降沿觸發(fā),，計(jì)數(shù)時(shí)間為5 s，判斷步驟如下：

　　(1)若計(jì)數(shù)值小于256則為撥號(hào)音,，進(jìn)入其他狀態(tài)并繼續(xù)檢測(cè),。若計(jì)數(shù)值還是小于256，則說(shuō)明還是在通話(huà)中,，一直檢測(cè),，直到計(jì)數(shù)值大于256后就掛斷電話(huà)，因?yàn)榇藭r(shí)對(duì)方已經(jīng)掛斷了電話(huà),。

　　(2)如果計(jì)數(shù)值在1 024~1 791之間,，則為忙音,，直接掛斷電話(huà)。

　　(3)若計(jì)數(shù)值在256~1 023,，則為回鈴音,，等待對(duì)方接聽(tīng)，并繼續(xù)進(jìn)入CP模式檢測(cè),。

　　1.2.3MT8880模塊與主板連接原理

　　由于TQ210主板上并沒(méi)有直接可用的GPIO口,，經(jīng)過(guò)查閱電路圖發(fā)現(xiàn)攝像頭接口CAMERA_B的引腳與GPIO口復(fù)用，它使用了GPJ0口的全部引腳和GPJ1口的部分引腳,。若要將此接口作為GPIO口,，只需要將原來(lái)配置的攝像頭驅(qū)動(dòng)中對(duì)GPJ1、GPJ0引腳的初始化代碼去掉,，然后在自己寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)中對(duì)這些引腳初始化成所需的功能即可,。圖3為MT8880模塊輸入輸出接口與開(kāi)發(fā)板的GPIO接口對(duì)接圖，其中D0~D3為數(shù)據(jù)線,，當(dāng)打電話(huà)時(shí),，把這4個(gè)腳配置為輸出，當(dāng)接電話(huà)時(shí),，把這4個(gè)腳配置為輸入,，為以后做來(lái)電顯示做準(zhǔn)備。具體每個(gè)腳的功能見(jiàn)表1,。

2軟件設(shè)計(jì)

　　Android系統(tǒng)的底層是Linux［5］,，所以所有的軟件設(shè)計(jì)都是在Ubuntu14.04系統(tǒng)上完成的,，要使該芯片能夠正常工作,，則必須要在Linux內(nèi)核中編寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)文件，在HAL層和JNI層生成動(dòng)態(tài)庫(kù)文件以及在應(yīng)用層編寫(xiě)應(yīng)用程序［6］,。

　　2.1MT8880驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)

　　在/opt/EmbedSky/TQ210/Kernel_3.0.8_TQ210_for_Linux_v1.4/drivers/char目錄下新建一個(gè)tq210_mt8880.c,，然后在tq210_mt8880.c文件里編寫(xiě)好程序后并保存，修改該目錄下的Kconfig文件,，在終端執(zhí)行命令make menuconfig時(shí)可以看到剛剛新增的配置選項(xiàng),，最后修改該目錄下的Makefile文件，然后在make menuconfig中選擇剛才加上的菜單,，重新編譯內(nèi)核,，如果成功，則內(nèi)核就已經(jīng)包含了最新加進(jìn)去的MT8880驅(qū)動(dòng)了,。

　　2.2HAL層開(kāi)發(fā)

　　硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer,HAL)是建立在Linux驅(qū)動(dòng)之上的一套動(dòng)態(tài)庫(kù),。這套動(dòng)態(tài)庫(kù)是屬于Linux內(nèi)核層之上的系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層［7］。

　　Android系統(tǒng)的HAL層是為了避開(kāi)Linux的GPL束縛,，保護(hù)一些硬件供應(yīng)商的知識(shí)產(chǎn)權(quán)而提出的,，HAL層用于控制硬件的動(dòng)作,，而Linux 驅(qū)動(dòng)程序僅僅完成一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交互作用，甚至把硬件寄存器空間直接映射到user space［8］,。目前HAL存在兩種架構(gòu),，位于libhardware_legacy目錄下的“舊HAL架構(gòu)”和位于hardware的libhardware目錄下的“新HAL架構(gòu)”。主板TQ210采用了“新HAL架構(gòu)”,。新HAL架構(gòu)如圖4所示,。

　　編寫(xiě)HAL層代碼步驟如下：

　　(1)首先在TQ210_Android_4.0.4_V1.4/hardware/Libhardward/include下創(chuàng)建MT8880.h頭文件，編寫(xiě)頭文件源碼并保存,。

　　(2)然后在/opt/EmbedSky/TQ210/TQ210_Android_4.0.4_V1.4/device/embedsky/tq210目錄下創(chuàng)建libMT8880文件夾,，在該文件夾中新建MT8880.c文件，在該文件里編寫(xiě)源碼,，然后保存該文件,，最后在該文件夾下創(chuàng)建Android.mk文件并編寫(xiě)該文件的源碼，然后保存該文件,。

　　(3)最后在終端輸入相關(guān)命令進(jìn)行編譯,，將在目錄下生成的MT8880.tq210.so文件復(fù)制到主板上的system/lib/hw目錄下，當(dāng)然也可以放在其他目錄下,。

　　2.3JNI層開(kāi)發(fā)

　　JNI的全稱(chēng)為Java Native Interface,它是Java平臺(tái)的一部分,，并允許Java代碼與其他語(yǔ)言寫(xiě)的代碼進(jìn)行交互，使得在JVM(Java虛擬機(jī))內(nèi)部運(yùn)行的Java字節(jié)碼能夠與其他語(yǔ)言(比如C,、C++等)進(jìn)行交互操作［9］,，圖5為JNI層在Android中的位置關(guān)系圖。

　　在/opt/EmbedSky/TQ210/TQ210_Android_4.0.4_V1.4/packages/apps中創(chuàng)建MT8880文件夾,，用來(lái)存放jni源碼,，在該文件夾中新建文件MT8880Service.cpp,編寫(xiě)源碼并保存，這里需要注意的是函數(shù)的前置Java_com_embedsky_MT8880_MT8880Activity_決定了創(chuàng)建應(yīng)用程序使用的包名,。其次創(chuàng)建Android.mk文件,，編寫(xiě)源碼并保存。最后在終端輸入相關(guān)命令進(jìn)行編譯,，將生成的libMT8880.so文件復(fù)制到主板對(duì)應(yīng)的目錄中［10］,。

3測(cè)試及結(jié)果

　　在本次測(cè)試中，將TQ210開(kāi)發(fā)板(搭載Android4.0系統(tǒng))與MT8880模塊及其外圍電路通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的CAMERA_B接口連接起來(lái),，并把電話(huà)線接到MT8880上的RJ11接口上,，然后打開(kāi)開(kāi)發(fā)板上的通訊錄APP，點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行撥號(hào),。經(jīng)過(guò)測(cè)試,，該裝置能順利撥通要打的電話(huà)，并且語(yǔ)音質(zhì)量良好,，測(cè)試結(jié)果如圖6~圖8所示,。

4結(jié)論

　　本文實(shí)現(xiàn)了在Android系統(tǒng)上通過(guò)MT8880芯片撥打和接聽(tīng)有線電話(huà)的功能,，并且該方案既有抗干擾能力強(qiáng)、輻射小,、保密性強(qiáng)的通信特點(diǎn),，又具有Android平臺(tái)的所有特性。如果將手機(jī)上的通訊信息同步到該系統(tǒng)上,，然后直接在該系統(tǒng)上撥出要打的電話(huà)號(hào)碼,，即可完全實(shí)現(xiàn)無(wú)線與有線的融合，把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),，這樣該設(shè)計(jì)方案將更加完美,。

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