掌上电脑集成无线通信功能的设计及实现
摘要：带无线通信功能的掌上电脑（HPC）是掌上设备xx应用中的一个重要方面。参考GSM手机的设计，介绍了WISMO2C GSM无线双频模块的具体功能和接口，提出了在基于Intel SA1110处理器的掌上电脑中集成WISMO2C双频无线模块设计方案及其具体实现。 目前，掌上设备的无线上网大多是通过手机实现的，其中功能较为强大的典型代表是摩托罗拉的A6188。但手机不甚强大的CPU、较小内存、较小的显示屏和非常有限的负荷能力等制约着它作为上网终端的广泛使用。与手机相比，掌上电脑在这一方面却能凸现其特有的优势：功能强大运行速度高的CPU、较大的内存、相对于手机的大屏幕彩色显示产及易于操作的触摸屏等。另外，掌上电脑功能也通过增强无线接入网络的能力得到了极大的扩展。考虑到国内现有GSM网络资源产及业务的丰富性，利用现有的GSM模块，便于快速而高可靠地在掌上电脑上集成无线通信功能。而目前无线技术经历两代的发展，正向3G宽带移动通信系统网络演进，宽带接入方式的提出为掌上电脑在不久的将来通过无线方式进行移动宽带多媒体应用提供了诱人的前景。当前作为GSM网络向3G演进过渡的GPRS已经能为用户提供量大可达164kbps的传输速率。因此在掌上设备中加入无线通信模块是大势所趋，也是掌上设备发展到一个新阶段的标志。 带集成无线通信功能的一款基于Intel SA1110处理芯片的掌上电脑，考虑到运行网络软件应用程序复杂性，采用主频为206MHz的Intel SA110作为处理芯片是合适的。除了无限模块功能接口外，掌上电脑还实现了一个USB接口、PCMCIA接口、320×240彩色液晶显示和触摸屏接口、音频编/解码接口、SIM卡、红外产及快捷功能键接口等。在掌上电脑设计中使用了32M字节的程序/数据存储器，便于扩展网络应用程序。使用的操作系统为类Linux嵌入式实时操作系统THOS[1]，配合相应的底层驱动，可实现通过无线模块对Internet的访问。 WISMO2C是WAVECOM推出的符合E-GSM900/GSM1800（或E-GSM900/GSM1900）标准的第二代无线双频无线模块。其中尺寸而紧凑（58.3mm×32.2mm×60mm），使用3.6V标准电源，具备EGSM/2W、DCS/1W发射功率，并对模块本身采取了xx的电磁屏蔽措施。数字基带处理部分采用0.35μm混合VLSI COMS工艺，模块的功能接口描述如图2所示。 SIM卡直接选用符合GSM11.12规范的3V SIM卡。3V SIM卡并不提供C4、C8管脚。但由于该模块提供了SIM卡检测输入引脚SIM_PREP，所以选择带有卡检测输入的SIM Plug in卡座，卡插入后在SIM_PREP脚上给出低电平信号，使模块能正确进入工作状态。而且，在GSM11.11中定义5V SIM卡接口中第6脚C6为编程电压Vpp，而GSM11.12定义3V SIM卡以及基于3V的移动终端（ME）都不提供对该功能的支持，为保持兼容将该引脚接WISMO2C的输出VCC_MODULE。 音频接口利用自带偏置的SPK2以及MIC2接口，通过电容以及电感组成的滤波网络后直接输出或与掌上电脑的音频部分相连接。 GSM模块与掌上电脑系统集成的方案如图4所示。GSM模块与掌上电脑母板的通信主要通过串口完成。由于SA1110 I/O端口为标准3.3V CMOS电平，而WISMO2C为3V CMOS电平，为解决电平接口不一致的问题，同时避免板间干扰，将SA1110的UART3端口经RS-232电平转换后再与GSM模块的RS-232对接连接。SA1110提供的串行接口只能提供TXD和RXD，而GSM模块还要求使用RI、CD、RTS、CTS、DSR和DTR等信号。为此，使用SA1110的GPIO引脚连接这些信号。SA1110提供了28个可编程的GPOO引脚[4][5]，每个引脚可以通过对GPIO引脚方向控制寄存器（GPDR）的编程配置为输入或者输出，并能通过设置上升沿/下降沿检测使能寄存器（REDER/FEDER）检测相应管脚的信号突变，实现对无线模块输出的监控。 电磁干扰（EMI）是掌上电脑与无线模块集成中的难点。在本设计中，HPC中CPU芯片{zg}工作频率达到206MHz，而采用的SDRAM也工作在100MHz上，GSM模块的工作频率在900/1800MHz，相当于前者的4倍，发射功率峰值达到2W。如果处理不当，将互相成为对方的重大干扰源。系统中还存在液晶、背光等多种需要脉冲高压的电路。如何克服射频干扰确保整个系统的正常工作，是一个首要的也是最重要的问题。主要从以下几个方面采取了必要措施。 |
