專利名稱：具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置及擴(kuò)展方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)信息裝置及其擴(kuò)展方法，特別涉及一種運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)之上，基于嵌入式處理器和通信模塊，具有開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的多媒體移動(dòng)信息裝置(以下簡(jiǎn)稱為嵌入式移動(dòng)信息裝置)，也涉及到針對(duì)該裝置的特有的擴(kuò)展方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的新型移動(dòng)信息裝置，如移動(dòng)電話，掌上電腦，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等。這些移動(dòng)信息裝置大多是由各個(gè)生產(chǎn)廠商自行制訂接口標(biāo)準(zhǔn)，往往彼此不兼容，同時(shí)，為了防止泄露自己的技術(shù)秘密，各廠商大多將這些裝置設(shè)計(jì)成完全封閉的體系。這樣一種完全封閉的體系使移動(dòng)信息裝置的功能只能由內(nèi)部已經(jīng)固化好的應(yīng)用程序設(shè)置決定，無(wú)法再進(jìn)行升級(jí)，用戶也無(wú)法根據(jù)自己的個(gè)性化需要和移動(dòng)電子商務(wù)的特殊需求來(lái)改變或定制應(yīng)用程序。毫無(wú)疑問(wèn)，這會(huì)給用戶帶來(lái)了相當(dāng)大的不便。
嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)為上述問(wèn)題的解決帶來(lái)了機(jī)遇。嵌入式系統(tǒng)是指由微處理器芯片實(shí)現(xiàn)的小型專門化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的“器件”，典型的如微控制器、微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等。現(xiàn)有的手機(jī)、PDA等均屬于手持的嵌入式產(chǎn)品，VCD機(jī)、機(jī)頂盒等也屬于嵌入式產(chǎn)品，而像車載GPS系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、網(wǎng)絡(luò)冰箱等同樣都采用嵌入式系統(tǒng)。
對(duì)于目前發(fā)展迅速的手持嵌入式產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其最關(guān)鍵的核心技術(shù)就是嵌入式操作系統(tǒng)。目前，現(xiàn)有的針對(duì)移動(dòng)信息裝置的嵌入式操作系統(tǒng)主要有以微軟公司的Win CE，Palm公司的Palm OS為代表的專用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和以開(kāi)放源代碼為特征的Linux操作系統(tǒng)。
相比較而言，Linux操作系統(tǒng)由于其源代碼完全公開(kāi)，人們可以任意修改，以滿足自己的應(yīng)用，并且發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)也很容易，并且極大提升了操作系統(tǒng)整體安全性，很難將后門置入Linux中，所以尤其適合軍方和政府在安全性非常關(guān)鍵的一些場(chǎng)合。
Linux遵從GPL版權(quán)，無(wú)須為每例應(yīng)用交納許可證費(fèi)，具有價(jià)格上的巨大優(yōu)勢(shì)。另外，Linux有大量的免費(fèi)的優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具，且都遵從GPL，是開(kāi)放源代碼的；有大量的應(yīng)用程序和硬件驅(qū)動(dòng)程序可用，其中大部分都遵從GPL，是開(kāi)放源代碼和免費(fèi)的，可以稍加修改后應(yīng)用于用戶自己的系統(tǒng)；有龐大的開(kāi)發(fā)人員群體，軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本不高。它還具有優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，這在Internet時(shí)代尤其重要。
本嵌入式移動(dòng)信息裝置的發(fā)明人針對(duì)Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和產(chǎn)品的實(shí)際需要，開(kāi)發(fā)出了適合于本嵌入式移動(dòng)信息裝置的操作系統(tǒng)，并將之命名為eMotion OS，它已獲得軟件著作權(quán)登記。該系統(tǒng)基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，100％兼容Embedded Linux Consortium平臺(tái)規(guī)范。eMotion OS天然具有了Linux操作系統(tǒng)架構(gòu)輕、模塊化、多任務(wù)、容易量身修改等優(yōu)點(diǎn)，具有安全穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、占有最小空間，同時(shí)具有高度的可定制性和可移植性，作為多任務(wù)、多線程、多用戶的操作系統(tǒng)，支持多種文件系統(tǒng)，多種設(shè)備驅(qū)動(dòng)，多種進(jìn)程通訊方式和眾多的開(kāi)發(fā)人員儲(chǔ)備，并且對(duì)Linux上的大量應(yīng)用程序是ABI二進(jìn)制完全兼容的。上述操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成功為本發(fā)明所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置的順利運(yùn)行提供了軟件上的支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)市場(chǎng)上對(duì)開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)移動(dòng)信息裝置的需求，提供一種具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置。該裝置是一種平臺(tái)類產(chǎn)品，主要是為第三方作二次開(kāi)發(fā)提供技術(shù)平臺(tái)。它采用業(yè)界流行的嵌入式處理器和通訊模塊，并在自主開(kāi)發(fā)的基于Linux的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，具有極強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于上述具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法。該方法可以使本嵌入式移動(dòng)信息裝置的功能根據(jù)實(shí)際需要得到擴(kuò)展，而這種擴(kuò)展是根據(jù)功能擴(kuò)展的實(shí)際需要增加新的驅(qū)動(dòng)程序。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于其包括一個(gè)中央處理器，系統(tǒng)總線，一個(gè)LCD控制器及液晶屏、一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器，一個(gè)程序存儲(chǔ)器、一個(gè)電源控制器、一個(gè)鍵盤控制器和至少一個(gè)通用接口；該LCD控制器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、電源控制器、鍵盤控制器和通用接口分別通過(guò)該系統(tǒng)總線與中央處理器連接；該中央處理器為基于SoC結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器；該程序存儲(chǔ)器為Flash，該內(nèi)部存儲(chǔ)器為SDRAM。
一種基于上述具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)在計(jì)算機(jī)上將支持新功能的程序與實(shí)現(xiàn)本裝置基本功能的操作系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)新的操作系統(tǒng)；(2)將步驟(1)獲得的新的操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼；(3)將步驟(2)獲得的二進(jìn)制碼寫(xiě)入本嵌入式移動(dòng)信息裝置的Flash中；(4)重新啟動(dòng)本嵌入式移動(dòng)信息裝置。
本發(fā)明所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置具有極強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。它在提供移動(dòng)用戶基本通訊功能的基礎(chǔ)上，利用其強(qiáng)大的計(jì)算能力及內(nèi)嵌的通訊?？?，還可以為用戶提供多媒體信息處理，娛樂(lè)、游戲及移動(dòng)辦公，網(wǎng)絡(luò)瀏覽及郵件收發(fā)等功能，從而滿足移動(dòng)用戶對(duì)信息的獲取和處理的需求。與之配套的擴(kuò)展方法不會(huì)使本裝置的操作系統(tǒng)增加不必要的驅(qū)動(dòng)程序，操作系統(tǒng)始終保持在最精簡(jiǎn)的模式，從而使整個(gè)裝置的運(yùn)行效率和工作速度始終保持最高。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置的硬件總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為存儲(chǔ)器接口的連接示意圖。
圖3為L(zhǎng)CD控制器的連接示意圖。
圖4為音頻控制器的一個(gè)實(shí)施例的連接示意圖。
圖5為無(wú)線通信模塊的接口示意圖。
圖6為USB控制器的連接示意圖。
圖7為網(wǎng)卡控制器的連接示意圖。
圖8為電源控制器進(jìn)行系統(tǒng)供電的示意圖。
圖9是通用接口的示意圖。
圖10為PCMCIA接口的連接示意圖。
圖11為JTAG調(diào)試接口的連接示意圖。
圖12為數(shù)字相機(jī)接口的連接示意圖。
圖13為MMC/SD接口的連接示意圖。
圖14為本發(fā)明所述的嵌入式移動(dòng)信息裝置運(yùn)行時(shí)采用的嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)的體系架構(gòu)圖。
圖15為基于本嵌入式移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
前已述及，本嵌入式移動(dòng)信息裝置是一個(gè)平臺(tái)類產(chǎn)品。如圖1所示，它包括CPU、液晶屏、內(nèi)部存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、鍵盤、多媒體卡、LCD控制器、USB控制器、串口控制器、藍(lán)牙控制器、紅外控制器、電源控制器、網(wǎng)卡控制器、音頻控制器和無(wú)線通信模塊，此外，它還具有四個(gè)通用接口。CPU接入系統(tǒng)總線，液晶屏經(jīng)過(guò)LCD控制器也接入系統(tǒng)總線中。上述的內(nèi)部存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、鍵盤、多媒體卡、電源控制器和四個(gè)通用接口也接入系統(tǒng)總線。它們和前述的CPU、液晶屏、LCD控制器一起組成一個(gè)最小系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是第三方進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。第三方在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，根據(jù)所欲開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的實(shí)際需要通過(guò)系統(tǒng)總線增加新的模塊，從而增加相應(yīng)的功能，如上面所提到的USB控制器、串口控制器、藍(lán)牙控制器、紅外控制器、網(wǎng)卡控制器、音頻控制器和無(wú)線通信模塊等都是可以選擇安裝的。第三方在開(kāi)發(fā)具體產(chǎn)品時(shí)，例如開(kāi)發(fā)成一個(gè)具有無(wú)線上網(wǎng)功能和手寫(xiě)識(shí)別功能的PDA，則根據(jù)PDA產(chǎn)品的實(shí)際需要，通過(guò)總線連接實(shí)現(xiàn)PDA功能的具體模塊，如USB控制器、藍(lán)牙控制器、紅外控制器、網(wǎng)卡控制器、音頻控制器和無(wú)線通信模塊等，同時(shí)還加上手寫(xiě)識(shí)別模塊，并將液晶屏換成可進(jìn)行手寫(xiě)識(shí)別的觸摸屏。在本嵌入式移動(dòng)信息裝置中，在系統(tǒng)總線上已經(jīng)預(yù)留有上述的USB控制器、串口控制器、藍(lán)牙控制器、紅外控制器、網(wǎng)卡控制器、音頻控制器和無(wú)線通信模塊的接口，同時(shí)，為了功能擴(kuò)展的需要，還留有四個(gè)通用接口。這四個(gè)通用接口可以接新增的功能擴(kuò)展模塊，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的擴(kuò)展。關(guān)于這一點(diǎn)，下面還將詳細(xì)說(shuō)明。
上述的CPU為基于SoC結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器，其內(nèi)部集成有SDRAM，內(nèi)嵌藍(lán)牙協(xié)議。它可以是Intel公司提供的PXA250處理器或者后續(xù)的PXA261或PXA262微處理器，其最高主頻可達(dá)400MHz。隨著Intel在無(wú)線通訊市場(chǎng)上投入力度的加大，其基于xScale核的嵌入式處理器PXA250以及后續(xù)的PXA261和PXA262已被多數(shù)設(shè)計(jì)公司所采納用來(lái)進(jìn)行嵌入式移動(dòng)信息裝置和Smartphone的設(shè)計(jì)。這就使得各大移動(dòng)信息裝置生產(chǎn)商可以在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)下進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。因此，我們可以基于這樣一個(gè)嵌入式處理器開(kāi)發(fā)出一個(gè)能提供基本的功能，同時(shí)又具有良好擴(kuò)展性的嵌入式移動(dòng)信息裝置基礎(chǔ)平臺(tái)，別的廠商在這一平臺(tái)上還可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并根據(jù)市場(chǎng)需要添加各種新的功能，最終成為滿足市場(chǎng)需求的移動(dòng)信息裝置產(chǎn)品。
上述的程序存儲(chǔ)器為Flash，它的作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的硬盤。而內(nèi)部存儲(chǔ)器為SDRAM，它用于程序運(yùn)行。圖2為存儲(chǔ)器接口的連接示意圖。SDRAM至多劃分為四個(gè)區(qū)0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)，各區(qū)分別與PXA250存儲(chǔ)控制器接口連接。緩沖收發(fā)器(BUFFER AND TRANSCEIVERS)通過(guò)數(shù)據(jù)線MD<31:0>和地址線MA<23:0>與PXA250存儲(chǔ)控制器接口連接。用于連接FLASH/ROM/SRAM的6個(gè)靜態(tài)存儲(chǔ)接(STATIC BANK)也與PXA250存儲(chǔ)控制器接口連接。上述的Flash是32M，使用nCS<0>，在空間啟始地址0x00000000。上述的SDRAM大小為64M，使用nSDCS<0>，空間啟始地址0xA0000000。
圖3為L(zhǎng)CD控制器的連接示意圖。系統(tǒng)總線接LCD DMA控制器，該控制器將控制信號(hào)輸入INPUT FIFOS。INPUT FIFOS處理后，向調(diào)色RAM輸出的編碼像素?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)色RAM處理后的原色像素?cái)?shù)據(jù)和直接來(lái)自INPUTFIFOS的原色像素?cái)?shù)據(jù)處理后形成串行信號(hào)，經(jīng)OUTPUT FIFOS輸出到顯示端。Pxa250可驅(qū)動(dòng)各種形式的LCD，包括彩色或單色LCD，STN或TFT。Pxa250驅(qū)動(dòng)STN-LCD無(wú)需輔助電路，驅(qū)動(dòng)TFT-LCD需外加時(shí)續(xù)控制電路，灰度驅(qū)動(dòng)電路；LCD驅(qū)動(dòng)內(nèi)部各寄存器起始地址0x4400 0000。
圖4為音頻控制器的一個(gè)實(shí)施例的連接示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，所使用的音頻控制器為AC97接口。觸摸屏和音頻裝置接AC97解碼器，并連接AC97控制器單元。AC97接口外接音頻解碼器。該音頻解碼器連接音頻輸出放大及音頻輸入預(yù)置放大電路，其AD功能用于觸摸屏的輸入。在本實(shí)施例中，選用Philips公司芯片UCB1400，用以完成音頻輸入、輸出轉(zhuǎn)換及觸摸屏AD轉(zhuǎn)換輸入，完成MP3播放、放映Flash時(shí)的聲音播放、錄音輸入、觸摸屏AD轉(zhuǎn)換等功能。
圖5為無(wú)線通信模塊的接口示意圖。本實(shí)施例中，Pxa250的全功能串口FF-TXD、FF-RXD、FF-DTR、FF-DSR、FF-RTS、FF-CTS分別與無(wú)線通信模塊的接 RXD、TXD、DSR、DTR、CTS、RTS相連接。該無(wú)線通信模塊采用Wavecom公司W(wǎng)ISMO2C-2無(wú)線調(diào)制解調(diào)器或其更新產(chǎn)品。調(diào)制解調(diào)器可以外接狀態(tài)指示燈、喇叭、麥克風(fēng)及蜂鳴器等外圍設(shè)備，從而完成GPRS無(wú)線上網(wǎng)、通話、收發(fā)短信、收發(fā)傳真、來(lái)電震鈴等功能。上述Pxa250的全功能串口各數(shù)據(jù)的起始地址是0x4010 0000。
圖6為USB控制器的連接示意圖。本實(shí)施例中的USB控制器工作于客戶端模式，使用一個(gè)IO口GPIOn來(lái)檢測(cè)是否有主機(jī)與之連接，使用另一個(gè)IO口GPIOx來(lái)提供主機(jī)所需的連接信號(hào)?？刂芔SB控制器操作過(guò)程的各寄存器起始地址是0x4060 0000。此USB控制器提供的USB接口用于大量數(shù)據(jù)、程序的下載。
圖7為網(wǎng)卡控制器的連接示意圖。網(wǎng)卡的地址信號(hào)MAO-25、數(shù)據(jù)信號(hào)MDO-31、READY信號(hào)、INT1及INT2輸入Pxa250。Pxa250向網(wǎng)卡輸出數(shù)據(jù)信號(hào)MDO-31、NCSO-5、NOE、NEW、NPWE、RESET信號(hào)。網(wǎng)卡接口分配有一個(gè)靜態(tài)存儲(chǔ)地址空間(nCS1～nCS5)，并提供有兩條中斷請(qǐng)求控制線INT1及INT2，用于網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)的讀取。本實(shí)施例中，網(wǎng)卡選取SMC公司的“91C96”芯片。
圖8為電源控制器進(jìn)行系統(tǒng)供電的示意圖。電池電壓經(jīng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后，輸出0.8~1.1v到Pxa250。電池電壓經(jīng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后，輸出3.3v用于系統(tǒng)供電。電池電壓經(jīng)LCD電荷泵調(diào)節(jié)后輸出5v、12v及-12v，用于LCD的供電。電池電壓直接對(duì)無(wú)線調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行供電。本系統(tǒng)可以使用充電控制芯片對(duì)電池充電進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖9是通用接口的示意圖。這一通用接口是這樣的它具有40根針，分為兩排排列，每排為20根。其中位于上面一排的20根針中，其左右兩端的兩根針為電源端，而位于下面一排的20根針中，其左右兩端的兩根針為GND。中間的36根針中，有上下兩排各10根針接JTAG仿真口的20個(gè)管腳，旁邊的上下兩排各2根針接圖6所示的USB接口，以實(shí)現(xiàn)USB接口功能，中間有8根針為地址線。外接的新設(shè)備可以通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的連接。如果不是標(biāo)準(zhǔn)接口，也可以利用JTAG仿真口實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的連接，從而體現(xiàn)出接口的通用性。由于地址線只有一組，地址是唯一的，JTAG仿真口和USB接口不會(huì)發(fā)生地址上的沖突。
本嵌入式移動(dòng)信息裝置中的鍵盤控制器、多媒體卡、藍(lán)牙控制器、紅外控制器等都是標(biāo)準(zhǔn)組件，連接方式也是標(biāo)準(zhǔn)的公知技術(shù)，在此不累述。為了實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展，它還可以通過(guò)總線連接PCMCIA接口，JTAG調(diào)試接口，數(shù)字相機(jī)接口，MMC/SD接口等，下面分別加以說(shuō)明。
圖10為PCMCIA接口的連接示意圖。該P(yáng)CMCIA接口電路采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為公知技術(shù)，在此不累述。該P(yáng)CMCIA接口外加緩沖器以驅(qū)動(dòng)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。該P(yáng)CMCIA使用PSKTSEL尋址，空間啟始地址0x20000000，用于外擴(kuò)展Wireless LAN模塊、Compact Flash卡等設(shè)備。
圖11為JTAG調(diào)試接口的連接示意圖。該JTAG調(diào)試接口的端口3連接MAX823專用IC復(fù)位電路的MR端，以提供nTRST信號(hào)。該JTAG調(diào)試接口可以外接電平轉(zhuǎn)換電路，用以從PC機(jī)串口向系統(tǒng)的FLASH寫(xiě)入程序。
圖12為數(shù)字相機(jī)接口的連接示意圖。數(shù)字相機(jī)的接口CLK、FRM、RXD、TXD分別連接Pxa250的SSP接口上的SSP-SCLK、SSP-SFRM、SSP-TXD、SSP-RXDT。而且，Pxa250的SSP-EXTCLK接口與振蕩器連接。由于Pxa250沒(méi)有專用數(shù)字相機(jī)接口，所以可選SSP接口為一種解決方案。SSP接口最高速率為1.8432MHz，可設(shè)置為SPI接口與外置數(shù)字相機(jī)相連。
圖13為MMC/SD接口的連接示意圖。Pxa250設(shè)置有專用MMC接口，同時(shí)可連接成Sd接口。此部分用于完成與嵌入式卡的接口功能。此接口是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，所以不再累述。
上文對(duì)本嵌入式移動(dòng)信息裝置所涉及的硬件部分作了介紹，下面對(duì)本裝置所使用的嵌入式操作系統(tǒng)以及與之相配套的擴(kuò)展方法作一說(shuō)明。
圖14為本發(fā)明所述的嵌入式移動(dòng)信息裝置運(yùn)行時(shí)采用的嵌入式操作系統(tǒng)的體系架構(gòu)圖。該操作系統(tǒng)共由10個(gè)模塊層組成。其具體描述如下結(jié)構(gòu)(1)是硬件抽象層。硬件抽象層是構(gòu)架在硬件基礎(chǔ)平臺(tái)(0)之上的，采用驅(qū)動(dòng)程序的方式提取出一層公共的硬件模式和編程接口。硬件抽象層作為系統(tǒng)調(diào)用被以上各層結(jié)構(gòu)所用。硬件抽象層可以使用結(jié)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些具體的硬件功能。
結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)組成了操作系統(tǒng)層。結(jié)構(gòu)(2)是實(shí)時(shí)性內(nèi)核，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)性相關(guān)的各種實(shí)時(shí)性響應(yīng)。結(jié)構(gòu)(3)是非實(shí)時(shí)性內(nèi)核，即傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)內(nèi)核，用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種非實(shí)時(shí)性功能，例如各種豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)是整個(gè)嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的核心之一，采用共享內(nèi)存方式通信，調(diào)用硬件抽象層的接口，充分利用硬件功能，并且為軟件系統(tǒng)各層結(jié)構(gòu)提供動(dòng)態(tài)系統(tǒng)調(diào)用和編程接口。結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)可以使用結(jié)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些具體的操作系統(tǒng)功能。
結(jié)構(gòu)(4)是協(xié)議對(duì)話層。協(xié)議對(duì)話層構(gòu)架在由結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)組成的操作系統(tǒng)之上，包含各協(xié)議棧，所有協(xié)議棧都是可以動(dòng)態(tài)加載的。這些協(xié)議都是指構(gòu)架在傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議之上的應(yīng)用級(jí)協(xié)議。協(xié)議對(duì)話層是應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)化的紐帶，采用結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成底層通訊，并且為系統(tǒng)各層結(jié)構(gòu)提供動(dòng)態(tài)連接庫(kù)和應(yīng)用編程接口。協(xié)議對(duì)話層可以使用結(jié)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些具體的協(xié)議棧。
結(jié)構(gòu)(5)是應(yīng)用構(gòu)架層。應(yīng)用構(gòu)架層可以構(gòu)架在結(jié)構(gòu)(4)協(xié)議對(duì)話層之上，也可以直接構(gòu)架在結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)組成的操作系統(tǒng)之上。應(yīng)用構(gòu)架層是所有應(yīng)用功能的組成框架，包括系統(tǒng)資源管理器，應(yīng)用程序管理器，應(yīng)用程序信息數(shù)據(jù)庫(kù)和多語(yǔ)言映射等。應(yīng)用構(gòu)架層通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用或動(dòng)態(tài)連接庫(kù)來(lái)使用結(jié)構(gòu)(2)和結(jié)構(gòu)(3)組成的操作系統(tǒng)或協(xié)議對(duì)話層(4)，并且提供給各種應(yīng)用以應(yīng)用模式或編程接口。應(yīng)用構(gòu)架層可以使用結(jié)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些具體的應(yīng)用功能。
結(jié)構(gòu)(6)，結(jié)構(gòu)(7)，結(jié)構(gòu)(9)是構(gòu)架在結(jié)構(gòu)(5)應(yīng)用框架層之上的具體應(yīng)用模塊。例如，同時(shí)支持無(wú)線應(yīng)用協(xié)議與超文本傳輸協(xié)議的瀏覽器，用于解釋?xiě)?yīng)用程序的虛擬機(jī)等等。結(jié)構(gòu)(8)代表與結(jié)構(gòu)(6)，結(jié)構(gòu)(7)類似的其他應(yīng)用程序模塊。結(jié)構(gòu)(6)，結(jié)構(gòu)(7)，結(jié)構(gòu)(8)，結(jié)構(gòu)(9)都遵從結(jié)構(gòu)(5)的應(yīng)用框架，采用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)和系統(tǒng)編程接口的調(diào)用來(lái)訪問(wèn)協(xié)議會(huì)話層與操作系統(tǒng)層。結(jié)構(gòu)(6)，結(jié)構(gòu)(7)，結(jié)構(gòu)(8)，結(jié)構(gòu)(9)可以使用結(jié)構(gòu)(10)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些特殊的應(yīng)用。
結(jié)構(gòu)(10)是一些公共的控件和編程接口，例如文件的串行化編程接口等。結(jié)構(gòu)(10)可以被結(jié)構(gòu)(1)到結(jié)構(gòu)(9)的某些結(jié)構(gòu)所采用，也可以被結(jié)構(gòu)(1)到結(jié)構(gòu)(9)的全部結(jié)構(gòu)所用，極大的方便了系統(tǒng)調(diào)試的需要。
本嵌入式操作系統(tǒng)是模塊式的、硬實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，服務(wù)于空間占有量較小和移動(dòng)的32位嵌入式移動(dòng)裝置，在此基礎(chǔ)上可以開(kāi)發(fā)豐富的應(yīng)用程序和服務(wù)。它的內(nèi)核支持可搶占式硬實(shí)時(shí)調(diào)度，通過(guò)對(duì)事件的確定響應(yīng)可靠的執(zhí)行時(shí)間敏感的任務(wù)。為了體現(xiàn)嵌入式設(shè)備的高效性、對(duì)外界輸入、或者動(dòng)作的迅捷，它配備了由優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)調(diào)度器。Linux中有三個(gè)不利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的弊病1、中斷封鎖時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；2、非搶占式的Linux內(nèi)核；3、耗盡式的、機(jī)會(huì)均等的進(jìn)程調(diào)度策略。針對(duì)上面三個(gè)問(wèn)題，本操作系統(tǒng)中把內(nèi)核中的sched.c替換成了rtsched.c，對(duì)于不同的進(jìn)程，實(shí)時(shí)調(diào)度器根據(jù)進(jìn)程是否有實(shí)時(shí)性需求不同對(duì)待。對(duì)于無(wú)實(shí)時(shí)性需求進(jìn)程，仍按Linux原有的進(jìn)程調(diào)度策略進(jìn)行調(diào)度；而對(duì)于實(shí)時(shí)性進(jìn)程，則按照優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)的原則在時(shí)間片和資源分配上進(jìn)行更加高響應(yīng)速度的調(diào)度，如搶占式。本操作系統(tǒng)采用關(guān)鍵應(yīng)用內(nèi)核線程化，可以讓關(guān)鍵應(yīng)用線程運(yùn)行在內(nèi)核模式，優(yōu)化性能，提高關(guān)鍵應(yīng)用的性能和實(shí)時(shí)性。因?yàn)楸静僮飨到y(tǒng)改良的實(shí)時(shí)性支持、豐富的嵌入式功能、增強(qiáng)的Internet性能和先進(jìn)的應(yīng)用程序服務(wù)，開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)與之配套的SDK創(chuàng)建或定制的智能無(wú)線裝置設(shè)備。
圖15為基于本嵌入式移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法的流程圖。對(duì)于本嵌入式移動(dòng)信息裝置而言，其功能的擴(kuò)充除了在硬件方面增加新的功能模塊外，在軟件上也要增加相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)的基于Windows操作系統(tǒng)的信息裝置如計(jì)算機(jī)而言，其增加設(shè)備驅(qū)動(dòng)的方式是將驅(qū)動(dòng)程序輸入操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，配置和管理。由于操作系統(tǒng)要識(shí)別如此眾多的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，因此其自身數(shù)據(jù)量十分龐大，往往有數(shù)百兆，而其中的絕大部分基本上是無(wú)用的。這就造成了計(jì)算機(jī)的速度變慢，運(yùn)行效率降低。而對(duì)于本嵌入式移動(dòng)信息裝置而言，這種模式顯然是不可取的。因?yàn)楸狙b置中的程序存儲(chǔ)器是Flash，其容量有限，加之本裝置是面對(duì)第三方進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，需要擴(kuò)展的功能是有限的，也是固定的。而本操作系統(tǒng)是基于Linux的，它采用如前所述的嚴(yán)格分層管理和模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)本裝置的基本功能而言，其所用的“最小”操作系統(tǒng)可以很小，只要幾兆即可，而針對(duì)新的功能的驅(qū)動(dòng)則是根據(jù)需要隨時(shí)添加到這個(gè)“最小”系統(tǒng)中，因此，本嵌入式移動(dòng)信息裝置擴(kuò)展方法的具體步驟是如下所示(1)在計(jì)算機(jī)上將支持新功能的程序與實(shí)現(xiàn)本裝置基本功能的操作系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)新的操作系統(tǒng)；(2)將步驟(1)獲得的新的操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼；(3)將步驟(2)獲得的二進(jìn)制碼寫(xiě)入本嵌入式移動(dòng)信息裝置的Flash中；(4)重新啟動(dòng)本嵌入式移動(dòng)信息裝置。
對(duì)于新增功能是通過(guò)增加新的功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的情況，除了首先在本裝置上增加新的硬件功能模塊之外，上述步驟(1)中的支持新功能的程序即為新功能模塊的驅(qū)動(dòng)程序。
對(duì)于新增功能是通過(guò)原有應(yīng)用程序升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的情況，上述步驟(1)中的支持新功能的程序?yàn)樵袘?yīng)用程序的升級(jí)程序。這樣也能實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。
通過(guò)上述的擴(kuò)展方法，本裝置所使用的操作系統(tǒng)始終可以保持在與裝置功能一一對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)留有無(wú)用的和過(guò)時(shí)的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。因此，本操作系統(tǒng)始終保持在最精簡(jiǎn)的模式，從而使整個(gè)裝置的運(yùn)行效率和工作速度始終保持最高。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的特定例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)的描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明所述方法的精神和范圍的情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而易見(jiàn)的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于其包括一個(gè)中央處理器，系統(tǒng)總線，一個(gè)LCD控制器及液晶屏、一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器，一個(gè)程序存儲(chǔ)器、一個(gè)電源控制器、一個(gè)鍵盤控制器和至少一個(gè)通用接口；該LCD控制器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、電源控制器、鍵盤控制器和通用接口分別通過(guò)該系統(tǒng)總線與中央處理器連接；該中央處理器為基于SoC結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器；該程序存儲(chǔ)器為Flash，該內(nèi)部存儲(chǔ)器為SDRAM。
2.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于該通用接口具有40根針，分為兩排排列，每排為20根，其中一排的20根針中，其左右兩端的兩根針為電源端，另一排的20根針中，其左右兩端的兩根針為地；中間的36根針中，上下兩排各10根針組成JTAG仿真口，上下兩排其余的各2根針組成USB接口，其余有8根針為地址線。
3.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于該系統(tǒng)總線上還接有USB控制器、串口控制器、藍(lán)牙控制器、紅外控制器、網(wǎng)卡控制器、音頻控制器和無(wú)線通信模塊中的一個(gè)或者數(shù)個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于該液晶屏可以由觸摸屏替代。
5.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于該系統(tǒng)總線上還接有一個(gè)JTAG調(diào)試接口。
6.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置，其特征在于該裝置所使用的操作系統(tǒng)為基于Linux的eMotion OS 2.0操作系統(tǒng)。
7.一種基于如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)在計(jì)算機(jī)上將支持新功能的程序與實(shí)現(xiàn)本裝置基本功能的操作系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)新的操作系統(tǒng)；(2)將步驟(1)獲得的新的操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼；(3)將步驟(2)獲得的二進(jìn)制碼寫(xiě)入本嵌入式移動(dòng)信息裝置的Flash中；(4)重新啟動(dòng)本嵌入式移動(dòng)信息裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的嵌入式移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法，其特征在于，該方法步驟(1)中的支持新功能的程序?yàn)樾碌墓δ苣K的驅(qū)動(dòng)程序。
9.如權(quán)利要求7所述的嵌入式移動(dòng)信息裝置的擴(kuò)展方法，其特征在于，該方法步驟(1)中的支持新功能的程序?yàn)樵袘?yīng)用程序的升級(jí)程序。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有嵌入式開(kāi)放平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)信息裝置及其擴(kuò)展方法。它包括一個(gè)中央處理器，系統(tǒng)總線，一個(gè)LCD控制器及液晶屏、一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器，一個(gè)程序存儲(chǔ)器、一個(gè)電源控制器、一個(gè)鍵盤控制器和至少一個(gè)通用接口；該LCD控制器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、電源控制器、鍵盤控制器和通用接口分別通過(guò)該系統(tǒng)總線與中央處理器連接；該中央處理器為基于SoC結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器；該程序存儲(chǔ)器為Flash，該內(nèi)部存儲(chǔ)器為SDRAM。該裝置可以滿足移動(dòng)用戶對(duì)信息的獲取和處理的需求。與之配套的擴(kuò)展方法使操作系統(tǒng)始終保持在最精簡(jiǎn)的模式，從而使整個(gè)裝置的運(yùn)行效率和工作速度始終保持最高。
文檔編號(hào)G06F9/318GK1514379SQ03136090
公開(kāi)日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者劉巖, 章鋒, 王濤, 劉 巖 申請(qǐng)人:北京普天慧訊信息技術(shù)有限公司