項鐵堯，莊陽濱，林(lín)孝康 (清華大(dà)學電子工程系，北(běi)京100084)

【摘要】設計了(le)采用(yòng)CP4FSK調制解調方式的(de)以ARM 9和(hé)ADF7021處理(lǐ)器爲核心的(de)數字對(duì)講機實驗平台方案。

開發了(le)啓動引導程序、OEM适應層、外圍設備驅動在内的(de)闆級支持包，完成了(le) Windows Embedded CE系統的(de)移植。

設計和(hé)開發了(le)調制解調系統與嵌入式處理(lǐ)器之間的(de)雙串行接口和(hé)相關驅動程序。最後，完成實驗平台硬件系統的(de) 設計和(hé)制作，并對(duì)其進行測試。

【關鍵詞】數字對(duì)講機；Windows Embedded CE;ARM;闆級支持包；CP4FSK調制 【中圖分(fēn)類号】TN929.3 【文獻标識碼】A

Research and Development of Experiment Platform for Digital Walkie-talkie

XIANG Tie-yao，ZHUANG Yang-bin, LIN Xiao-kang (Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

【Abstract】A digital walkie-talkie scheme using CP4FSK modulation based on ARM 9 and ADF 7021 processors is designed. Board support package is developed, consisting of boot loader, OEM adaption layer and peripheral hardware drivers. Windows Embedded CE operating system is transplanted. Bi-serial interface and related drivers between modulation system and embedded processor are developed. At last, the hardware system of the experiment platform is completed and tested.

【Key words】 digital walkie-talkie； Windows Embedded

1 引言

2007年9月(yuè)，原信息産業部無線電管理(lǐ)局發布了(le) 《數字對(duì)講機系統設備無線射頻(pín)技術指标要求》（試 行），正式啓動了(le)中國對(duì)講機數字化(huà)進程[1]。當前确定 的(de)數字對(duì)講機射頻(pín)信道間隔爲12.5 kHz與6.25 kHz,

分(fēn)别對(duì)應二時(shí)隙TDMA與FDMA，各指标與P25和(hé) DMR/DPMR标準基本兼容[2]。在2008年2月(yuè)的(de)首屆數 字對(duì)講機應用(yòng)與發展論壇中，各廠家提出了(le)包括半雙 工語音(yīn)、單呼與組呼、分(fēn)組數據業務等全新功能，更加 符合指揮調度的(de)苛刻要求。包括交通(tōng)運輸、公共安全、

水(shuǐ)利林(lín)業和(hé)大(dà)型企業等專業對(duì)講的(de)重點使用(yòng)領域，均 對(duì)數字對(duì)講機在同一平台上滿足多(duō)種無線通(tōng)信需求 的(de)能力表示出濃厚的(de)興趣。

2 CP4FSK調制解調

CP4FSK是一種有記憶非線性恒包絡調制。與目 前常用(yòng)的(de)GMSK調制方式相比較，具有頻(pín)譜效率高(gāo)、臨 道幹擾小的(de)特點；與非恒包絡調制方式如QPSK相比 較，采用(yòng)CP4FSK調制方式的(de)系統中的(de)功率放大(dà)器可(kě)

電聲技雄2010年第34卷第03期19
CE ； ARM ； board support package ； CP4FSK modulation

工作在c類狀态，減少了(le)功耗。因此這(zhè)種調制解調方 式非常适用(yòng)于數字對(duì)講機系統。

CP4FSK調制信号的(de)産生原理(lǐ)如圖1所示。
數據 數據映射 數據 低通(tōng)  FM 信号
 (2-4映射）  濾波  調制 

圖1 CP4FSK調制原理(lǐ)

爲了(le)獲得(de)窄帶輸出的(de)信号頻(pín)譜和(hé)好的(de)鄰道功率特 性，同時(shí)具有較好的(de)抗幹擾性能，預調濾波器使用(yòng)平方 根升餘弦濾波器進行低通(tōng)濾波。其頻(pín)率響應爲

大(dà)小的(de)SRAM中。這(zhè)要求啓動引導程序的(de)大(dà)小不能超 過4 000 Byte。因此，需要采用(yòng)二級結構。第1級啓動 引導程序負責把第2級加載到内存之中，然後退出，把 系統控制權交給第2級•’第2級啓動引導程序負責實 現其餘的(de)各種功能，最終把系統鏡像文件加載到内存 之中，然後把系統控制權交給Nk.exe;Nk.exe負責加載 各種驅動和(hé)服務，最終完成系統的(de)整個(gè)啓動過程。

4.2.1第1級啓動引導程序

第1級啓動引導程序涉及大(dà)量處理(lǐ)器指令操作， 由于與處理(lǐ)器關系密切，需要使用(yòng)彙編語言和(hé)C語言 混合編寫。按照(zhào)執行順序包括如下(xià)7個(gè)步驟：

(1)屏蔽所有中斷。系統啓動過程中不需要也(yě)未 載入中斷服務程序，此時(shí)進入中斷狀态意味著(zhe)異常。所 以在NBoot中全程關閉中斷。

(2)設置CPU與系統總線的(de)時(shí)鐘(zhōng)頻(pín)率與分(fēn)頻(pín)比。

(3)設置SDRAM的(de)運行參數寄存器，包括刷新間 隔與方式、地址與片選的(de)建立時(shí)間與保持時(shí)間、數據訪 問周期、訪問延遲、突發模式等。

(4)分(fēn)别進入CPU各運行模式，并初始化(huà)其堆棧， 載入中斷向量表。

(5)初始化(huà)串口，主要用(yòng)來(lái)輸出調試信息。

(6)初始化(huà) NAND FLASH。

(7)通(tōng)過循環将第2級啓動引導程序的(de)二進制代 碼從FLASH中複制到RAM中的(de)指定地址，并跳轉到 其入口地址，開始執行。

4.2.2第2級啓動引導程序

第2級啓動引導程序完成的(de)主要工作有：内存管 理(lǐ)單元的(de)初始化(huà)、串口初始化(huà)、硬件系統初始化(huà)、執行 存儲的(de)或者下(xià)載的(de)系統鏡像等功能。最終程序指針跳 轉到Nk.exe的(de)StartUp處，進而啓動WinCE操作系統。 4.3 OEM适配層

OEM适配層是系統内核非常重要的(de)一部分(fēn)，它直 接負責與硬件進行交互，是操作系統與硬件聯結的(de)紐 帶。實際上，Nk.exe就是由OEM适配層和(hé)其他(tā)的(de)一些 靜态庫編譯而來(lái)的(de)。

OEM适配層的(de)主要模塊如下(xià)：

(1) OEM适配層程序入口 StartUp，主要用(yòng)于初始 化(huà)内存管理(lǐ)單元、初始化(huà)一級内存分(fēn)頁表、完成物(wù)理(lǐ)地 址和(hé)虛拟内存地址的(de)映射、跳轉到系統内核入口。

(2)闆級初始化(huà)模塊，主要用(yòng)于初始化(huà)LCD、緩存 Cache初始化(huà)、調用(yòng)中斷初始化(huà)函數。

(3)各種中斷處理(lǐ)函數，包括中斷初始化(huà)、中斷使
能、中斷禁止、中斷完成、中斷處理(lǐ)、計時(shí)器初始化(huà)。

(4) I/O控制、CPU空閑控制等模塊。

4.4外圍設備驅動程序 4.4.1驅動程序實現的(de)基本方式

在Windows Embedded CE中，設備驅動程序是一 個(gè)動态鏈接庫，它提供底層硬件與操作系統及運行在 目标設備上的(de)應用(yòng)程序之間的(de)一個(gè)抽象層。驅動程序 公開一套已知名稱的(de)函數并提供初始化(huà)硬件和(hé)與之通(tōng) 信的(de)規則。父進程可(kě)通(tōng)過調用(yòng)LoadLibrary或 LoadDriver函數來(lái)加載驅動程序。

4.4.2驅動程序的(de)動态加載

在開發驅動程序時(shí)，有一個(gè)很頭疼的(de)問題是驅動 程序調試流程非常繁瑣。一般要有如下(xià)4個(gè)步驟：

(1)修改驅動程序并編譯生成DLL文件；

(2)把DLL文件打包加入操作系統鏡像文件中去；

(3)把鏡像下(xià)載到目标設備；

(4)啓動系統，加載驅動程序，進行測試。

根據集成開發環境、開發工作站性能、系統組成、

目标設備配置等因素的(de)不同，以上各步驟可(kě)能都要花 費數分(fēn)鐘(zhōng)時(shí)間，加在一起的(de)話(huà)，時(shí)間就不短了(le)。如果程 序開發遇到阻礙，需要反複調試時(shí)，這(zhè)種時(shí)間上面的(de)損 耗是非常驚人(rén)的(de)。

采用(yòng)流驅動的(de)動态加載方式進行調試，則可(kě)以節 省大(dà)量的(de)時(shí)間。

實現動态加載，需要使用(yòng)函數ActiveDevice()或者 ActiveDeviceEx()。它的(de)作用(yòng)是令設備驅動可(kě)用(yòng)。在使 用(yòng)該函數時(shí)，隻要給出注冊表中的(de)路徑字符串。所以，

要想很方便地動态加載任意一個(gè)驅動，把驅動的(de)相關 注冊表信息放到HKEY_LOCAL_MACHINE下(xià)，主要内 容包括前綴、動态鏈接庫、目錄、順序等信息即可(kě)。

5調制解調系統控制程序

在嵌入式處理(lǐ)器和(hé)調制解調模塊之間的(de)通(tōng)信，通(tōng) 過雙串行接口來(lái)實現：數據傳輸由SPI接口實現；控制 指令傳輸由GPIO來(lái)實現；外部中斷由專門的(de)SWD引 腳來(lái)實現。

S3C2440處理(lǐ)器中對(duì)于SPI接口和(hé)GPIO以及外

部中斷引腳的(de)控制和(hé)訪問都是通(tōng)過設置S3C2440内部 寄存器來(lái)實現的(de)。

5.1 S3C2440處理(lǐ)器内部寄存器的(de)設置

S3C2440中0x40000000以下(xià)的(de)物(wù)理(lǐ)地址空間，被 分(fēn)配給ROM，RAM，SRAM，SDRAM這(zhè)些存儲器了(le) c

0x48000000以上的(de)空間，則被分(fēn)配給内部寄存器。因

雄聲技2010年第34卷第03期21
根據測試結果可(kě)以看出本系統性能良好，達到了(le) 預期要求。

5結語

筆者采用(yòng)計算(suàn)機通(tōng)用(yòng)聲卡實現的(de)虛拟音(yīn)頻(pín)分(fēn)析儀 的(de)設計，系統性能好、成本低、界面簡潔明(míng)了(le)、功能靈 活，便于功能擴展與升級，需要增加功能隻需添加相應 函數即可(kě)。利用(yòng)MIC IN接口配備标準傳聲器還(hái)可(kě)以 對(duì)标準聲源的(de)一些性能進行測量。

參考文獻

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作者簡介

劉雷，碩士，助理(lǐ)工程師，主要從事音(yīn)視頻(pín)儀器的(de)計量檢定 工作；

毛傑，本科，助理(lǐ)工程師，主要從事技術保障工作。

[責任編輯]史麗麗 [收稿日期]2010-01-13
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圖9 正弦波在頻(pín)譜圖裏的(de)顯示界面