CN104393888A - 基于td-lte技术的无线通信手持终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于TD-LTE技术的无线通信手持终端，终端电路包括控制单元、EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键键盘；控制单元分别与EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键连接；控制单元由微处理器DM3730及存储芯片、摄像头、补光灯、重力传感器、GPS、TF卡，连接构成；具有指挥调度功能齐全，快速传输数据、高质量、音频、视频和图像优势，可实现高速数据传输，可传输视频业务，具有完全兼容的接入TD-LTE专网的能力，采用高性能CPU，选配DSP芯片，可传输大数据信号并对其进行各种分析和压缩处理、编解码处理，系统稳定性极高。

Description

基于TD-LTE技术的无线通信手持终端

技术领域

本发明涉及无线通信设备，特别涉及一种基于TD-LTE技术的无线通信手持终端。

背景技术

目前，4G技术在不断的发展,4G的传输速率更快，可以满足宽带宽的视频通话、大数据传输。4G技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像。4G能够以100Mbps以上的速度下载，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。很明显，4G有着不可比拟的优越性。同时把4G技术应用到轨道交通、铁路等行业，也是势在必行。

发明内容

鉴于上述4G技术在不断的发展的需求，本发明的目的就是研制一种能够快速建立通话、快速传输数据、高质量、音频、视频和图像,适应于轨道交通、铁路通信等行业需求的，基于TD-LTE技术的无线通信终端设备—手持台，以此适应市场的需求。

本发明采取的技术方案是：基于TD-LTE技术的无线通信手持终端，包括终端电路，其特征在于：终端电路包括控制单元、EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键键盘；

控制单元分别与EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键连接；

所述控制单元由微处理器DM3730及存储芯片、摄像头、补光灯、重力传感器、GPS、TF卡，连接构成；

EM350模块采用华为公司生产的TD-LTE制式的Mini PCIe语音数据模块EM350模块；

所述终端电路处理无线通信信号处理的方法和过程为：

1）、语音通话过程:控制单元通过程序命令控制EM350模块打开麦克，EM350模块把麦克的声音信号经过处理之后通过天线传输出去，与此同时控制单元控制液晶屏进行相应的语音通话界面更新；

2）视频通话过程：控制单元打开摄像头，进行画面录制并显示到液晶上，同时给EM350模块程序命令，把视频数据传送给EM350模块,EM350模块把数字信号转化为模拟信号，通过天线传输出去；

来自于天线即无线数据接口的语音或视频信号，经EM350模块接收，经EM350模块进行模拟到数字的处理，语音信号通过扬声器外放，同时EM350模块给控制单元一些命令，进行界面更新，视频信号，EM350模块把声音部分直接外放，把视频画面传送给控制单元，控制单元通过液晶显示出来；

用户通过操作UI界面产生相应的AT命令，由控制单元将AT命令存储在EM350模块ActionBuffer即AT命令缓存器的缓存中，在控制单元的定时器的作用下每隔一段时间就会通过串口交付EM350模块作处理；

EM350模块将接收到的网络侧的消息传递给串口，这些字节流形式的消息被存储在EM350模块ActionBuffer即AT命令缓存器的缓存中，然后被处理成一条条有具体意义的报文再进一步处理：

当控制单元收到EM350模块的AT命令的情况下：控制单元能触发界面的改变，

当控制单元要发起语音或视频通话情况下：控制单元能触发EM350模块的下一步操作；

控制单元主要进行呼叫控制、数据的存储、对外通信、液晶的控制显示、按键扫描、各单元的开关、内置MIC、耳机和扬声器控制；

手持台对射频模块EM350模块的调用是通过JNI封装调用实现，根据串口的收发进行AT命令的交互，应用APP通过解析射频单元的命令，进行当前状态的确认，同时更新界面。

有益效果是：本发明的特点是：手持台为用户提供可靠的话音、视频和数据信息传送服务，保证手台使用者与调度员或其他手台使用者的正常通话与视频通话，满足日常的调度指挥。并有短信业务、语音业务、录音业务、视频业务，频繁的界面切换和声音提示；采用高分辨率和大屏幕的液晶屏，实现界面之间更新时的大量的数据刷新。

本发明与其它手持台相比，具有指挥调度功能比较齐全，快速传输数据、高质量、音频、视频和图像优势。可实现高速数据传输，单用户吞吐量8Mbps（上行最大数据率），2Mbps(下行最大数据率)，可传输视频业务，具有完全兼容的接入TD-LTE专网的能力，采用高性能CPU，可选配DSP芯片，不仅可以传输大数据信号，也可以对其进行各种分析和压缩处理、编解码处理。采用android操作系统，系统经过深度优化，稳定性极高。

附图说明

图1、是本发明整机硬件框图；

图2、是控制单元框图；

图3、是开关机电路图；

图4、是电源单元框图；

图5、是软件总体框架图；

图6 、是应用层方案。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和实施例详细描述：

如图1所示，基于TD-LTE技术的无线通信手持终端，包括终端电路，终端电路包括控制单元、EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键键盘；

控制单元分别与EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键连接；

所述控制单元由微处理器DM3730及存储芯片、摄像头、补光灯、重力传感器、GPS、TF卡，连接构成；

EM350模块采用华为公司生产的TD-LTE制式的Mini PCIe语音数据模块EM350模块；

所述终端电路处理无线通信信号处理的方法和过程为：

1）、语音通话过程:控制单元通过程序命令控制EM350模块打开麦克，EM350模块把麦克的声音信号经过处理之后通过天线传输出去，与此同时控制单元控制液晶屏进行相应的语音通话界面更新；

2）视频通话过程：控制单元打开摄像头，进行画面录制并显示到液晶上，同时给EM350模块程序命令，把视频数据传送给EM350模块,EM350模块把数字信号转化为模拟信号，通过天线传输出去；

来自于天线即无线数据接口的语音或视频信号，经EM350模块接收，经EM350模块进行模拟到数字的处理。语音信号通过扬声器外放，同时EM350模块给控制单元一些命令，进行界面更新。视频信号，EM350模块把声音部分直接外放，把视频画面传送给控制单元，控制单元通过液晶显示出来。

用户通过操作UI界面产生相应的AT命令，由控制单元将AT命令存储在EM350模块ActionBuffer即AT命令缓存器的缓存中，在控制单元的定时器的作用下每隔一段时间就会通过串口交付EM350模块作处理；

EM350模块将接收到的网络侧的消息传递给串口，这些字节流形式的消息被存储在EM350模块ActionBuffer即AT命令缓存器的缓存中，然后被处理成一条条有具体意义的报文再进一步处理：

当控制单元收到EM350模块的AT命令的情况下：控制单元能触发界面的改变，

当控制单元要发起语音或视频通话情况下：控制单元能触发EM350模块的下一步操作。

控制单元主要进行呼叫控制、数据的存储、对外通信、液晶的控制显示、按键扫描、各单元的开关、内置MIC、耳机和扬声器控制。

手持台对射频模块EM350模块的调用是通过JNI封装调用实现，根据串口的收发进行AT命令的交互，应用APP通过解析射频单元的命令，进行当前状态的确认，同时更新界面。

整机大体分为EM350模块、控制单元、电源单元、对外接口部分以及一些外设，配件主要有充电器、数据线、耳机。

EM350模块主要进行呼叫处理和数据的传输功能；基带单元主要进行呼叫控制，数据的存储，对外通信，液晶的控制显示，按键扫描，各单元的开关控制；内置MIC、耳机和扬声器。

EM350模块是一块TD-LTE制式的Mini PCIe语音数据模块，该模块集成到终端中，作为LTE Modem使用，提供无线数据接口，实现集群语音通话以及空口数据传输功能。

如图 2 所示 ，是控制单元框图，主要功能是呼叫控制，数据的存储，对外通信，液晶的控制显示，按键扫描，各单元开关控制。

（1）CPU选用Ti的微处理器DM3730作为主控芯片。DM3730高性能、低功耗、低价格的16/32位ARM Cortex™-A8 内核的微控制器芯片，主频最高达1GHz；具有分开的32KB指令cache、 32KB数据cache和256KB L2 Cache ；片上包含64KB RAM; 32KB ROM；支持图形加速；支持Thumb-2指令集。DM3730处理器提供了丰富的外设接口。

（2）MCP选用MICRON公司的MCP存储器MT29C4G96MAZAP，集成了512MB的nandflash（16位）和512MB的SDRAM DDR（32位），nandflash通过GPMC总线实现数据访问，DDR则是使用SDRAM controller（SDRC）实现数据访问。具有存储容量大，运行速度快、价格低廉的优势。

（3）液晶

采用深圳亚视科技的2.4寸液晶，分辨率为320×240，工作电压2.5-3.3V，工作温度－20℃～+60℃，储存温度－30℃～+70℃。

（4）摄像头

后置摄像头由东莞光阵显示器制品有限公司生产，采用OV3640芯片，300W像素，焦距3.78mm，视场角65.5度，光圈2.8，镜头4P，相面尺寸1/4，畸变<1.0%。模拟电压（AVDD）2.8V，GPIO口数字电压（DOVDD）2.8V，核工作电压（DVDD）1.5V。

前置摄像头由东莞光阵显示器制品有限公司生产，采用OV7675芯片，30W像素，焦距2.1mm，视场角64.5度，相面尺寸1/9，光圈2.8，镜头2P，畸变<0.5%。模拟电压（AVDD）2.8V，GPIO口数字电压（DOVDD）2.8V，核工作电压（DVDD）1.5V

（5）LED补光灯驱动器

白光LED驱动芯片为Sipex公司的SP7685，最大输出电流1.2A，输入电压范围2.7V到5.5V，最高操作频率2.4M，10-pin，3mm x 3mm DFN。可以工作在Flash（照相机补光灯）和Torch（照明、录像）两种工作模式，并具有Flash模式2.6分后自动关闭和大电流保护、高温保护功能。

（6）音频

输入端具有话筒、内置上MIC和内置下MIC三种，输出具有内置喇叭、内置听筒和外部耳机。在接入耳机话筒时，内置MIC和扬声器功能无效。去掉外部耳机话筒时内部MIC和扬声器重新开启。

耳机和扬声器音频功放选用Analog Devices的SSM2301，D类功放，供电电压支持2.5V-5.0V，最大功率可到1.4W。

（7）传感器

重力传感器，选用BOSCH公司的BM250，实现检测倾角和重力加速度的功能。

如图 3 所示，开开关机电路由三极管N21A、三极管N21B、三极管N19A、三极管N19B、二极管以及电阻、电容构成，

三极管N21A的三极连接后接地；

三极管N21 B的基极连接电阻R81一端，电阻R81另一端为ON/OFF端，ON/OFF端连接开关机按键；

ON/OFF端连接二极管VD4A一端，二极管VD4A另一端为PW_SW端， PW_SW 端为连接无线通信手持终端电路的CPU的一个I/O端口的连接点；

三极管N21 B的集电极连接电阻R75，通过电阻R75连接三极管N19A的基极；

三极管N21 B的发射极为VBAT端，VBAT端连接电池，电阻R76连接在三极管N21 B的发射极和基极之间；

三极管N19A的基极经电阻R78连接PWR_ON端，经电阻R75连接VCHG端，经电阻R86连接地端，VCHG端为连接充电器端；

PWR_ON端和PW_SW 端分别作为连接无线通信手持终端电路的CPU的I/O端口的连接点；

三极管N19A的集电极经电阻R74连接三极管N19B的基极，三极管N19A的集电极与三极管N19B的发射极之间连接二极管VD2A，三极管N19B的集电极为输出高电平的PSU_EN端， 三极管N19B的集电极经电阻R77接地。

在关机状态下持续按住开关机键2秒，N21B导通， BUTTON_ON输出高点平，将N19A和N19B2个三极管导通，PSU_EN输出高电平使能TPS62091芯片，输出3.3V供给各个电路，手持台开机，2秒后CPU启动PWR_ON输出高电平用于保持PSU_EN信号。

在开机状态下，持续按下开关机键2秒，CPU检测到PW_SW关机信号，去使能PWR_ON 信号将手持台关机。

如图3所示，开关机电路，在关机状态下持续按开关机键2秒，N2A导通，BUTTON_ON输出高点平，将N1的2个三极管导通，PSU_EN输出高电平使能TPS62091芯片，输出3.3V供给各个电路，手持台开机，CPU启动后输出PWR_ON输出高电平用于保持PSU_EN信号，同样，在充电状态下，VCHG或VUSB电压也可手持台开机。

在开机状态下，持续按下开关机键2秒，CPU检测到关机信号，去使能PWR_ON 信号将手持台关机。

如图 4 所示 ，是电源单元框图，TPS65930是用于OMAP™系列的电源管理芯片，它包括电源管理控制器、USB高速传输控制、LED驱动控制、模数转换（ADC）、实时时钟（RTC）和嵌入式时钟管理（EPC），TPS65930还包括完整的两路数模转换音频信号和两个ADC双语音频道、一路标准的音频采样率（I2S™ ）/时分复用（TDM）接口，可以在立体声下行通道播放标准的音频。

电源芯片采用TI的TPS62091开关电源芯片。此电源芯片为固定3.3V输出，电流最大支持到3A，满足整机供电需求。其效率可达95%，并且还具有欠压锁定和空载休眠功能。

充电管理芯片采用MICROCHIP的MCP73837。此充电管理芯片专门为单节锂离子/锂聚合物电池设计。支持交流适配器和USB端口电源自动切换选择，最大充电电流为1000mA。芯片内部集成了功率晶体管、电流检测、反向放电保护，最大限度地简化了外围电路设计。此外MCP73837还有充电过温截止，充电电压正常指示功能。

如图5 软件总体框架图，软件采用android系统，深度定制，Android基于Linux操作系统，由硬件、系统内核、系统服务和应用程序四大部分组成。其中，内核(Kerne1)是最核心的部分。其主要作用在于与硬件进行交互，实现对硬件的编程控制和接口操作。

Android内核是在标准Linux内核的基础上修改而成。为了适应嵌入式硬件环境和移动应用程序的开发。Android对标准Linux内核进行了一定的修改。

和标准的Linux内核一样，Android内核主要实现内存管理、进程调度、进程间通信功能。

设备驱动模块包括 前置摄像头驱动、后置摄像头驱动、LED补光灯驱动、TF卡驱动、键盘驱动、MCP驱动、液晶驱动

描述说明：

（1）底层驱动：主控芯片DM3730的SPI驱动、IO端口驱动、定时器驱动、内部ADC驱动、UART驱动；

（2）扫描键盘驱动、单独按键驱动、液晶驱动、外部串行Flash驱动；

（3）整机参数存储：存储整机设置参数；

存储通信录；

存储呼叫记录；

存储短信记录；

存储预制短信；

（4）休眠控制：控制整机进入或退出休眠状态；

（5）自检单元：整机的自检与测试状态；

（6）输入法单元：支持数字、字母、符号输入法；

（7）对外通信模块：实现对外的数据交互；

（8）AT命令通信模块：实现对EM350的命令控制和数据交互；

如图6 应用层流程图，手持台对射频模块EM350的调用是通过JNI封装调用实现，根据串口的收发进行AT命令的交互，应用APP通过解析射频单元的命令，进行当前状态的确认，同时更新界面。

应用层流程归纳为：用户通过操作UI界面产生相应的AT命令，AT命令被缓存在EM350ActionBuffer中，在定时器的作用下每隔一段时间就会通过串口交付EM350作处理。EM350将接收到的网络侧的消息传递给串口，这些字节流形式的消息被缓存在readBuffer中，然后被处理成一条条有具体意义的报文再进一步处理：有的能触发界面的改变，有的能触发EM350的下一步操作。

本发明可实现的功能如下：

1双工个呼功能

2 组呼叫功能

3 短消息功能

4 紧急呼叫功能。

5可以在终端和终端之间或终端与中心之间传递图片、视频文件

6终端根据内置的GPS模块来获取自己的定位信息。

7终端通过分组数据业务来定时向中心发送的自己的GPS位置信息。

8跌倒报警

9可以实现对语音、分组数据进行加密处理。

10 手持台软件预置记事本功能、通讯录功能、照相功能、摄像功能、录音功能。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (1)

1.基于TD-LTE技术的无线通信手持终端，包括终端电路，其特征在于：终端电路包括控制单元、EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键键盘；

控制单元分别与EM350模块、电源单元、对外接口、液晶显示屏、音量旋纽、PTT即快速建立呼叫按键、MIC和按键连接；

所述控制单元由微处理器DM3730及存储芯片、摄像头、补光灯、重力传感器、GPS、TF卡，连接构成；

EM350模块采用华为公司生产的TD-LTE制式的Mini PCIe语音数据模块EM350模块；

所述终端电路处理无线通信信号处理的方法和过程为：

1）、语音通话过程:控制单元通过程序命令控制EM350模块打开麦克，EM350模块把麦克的声音信号经过处理之后通过天线传输出去，与此同时控制单元控制液晶屏进行相应的语音通话界面更新；

2）视频通话过程：控制单元打开摄像头，进行画面录制并显示到液晶上，同时给EM350模块程序命令，把视频数据传送给EM350模块,EM350模块把数字信号转化为模拟信号，通过天线传输出去；

来自于天线即无线数据接口的语音或视频信号，经EM350模块接收，经EM350模块进行模拟到数字的处理，语音信号通过扬声器外放，同时EM350模块给控制单元一些命令，进行界面更新，视频信号，EM350模块把声音部分直接外放，把视频画面传送给控制单元，控制单元通过液晶显示出来；

用户通过操作UI界面产生相应的AT命令，由控制单元将AT命令存储在EM350模块ActionBuffer即AT命令缓存器的缓存中，在控制单元的定时器的作用下每隔一段时间就会通过串口交付EM350模块作处理；

EM350模块将接收到的网络侧的消息传递给串口，这些字节流形式的消息被存储在EM350模块ActionBuffer即AT命令缓存器的缓存中，然后被处理成一条条有具体意义的报文再进一步处理：

当控制单元收到EM350模块的AT命令的情况下：控制单元能触发界面的改变，

当控制单元要发起语音或视频通话情况下：控制单元能触发EM350模块的下一步操作；

控制单元主要进行呼叫控制、数据的存储、对外通信、液晶的控制显示、按键扫描、各单元的开关、内置MIC、耳机和扬声器控制；

手持台对射频模块EM350模块的调用是通过JNI封装调用实现，根据串口的收发进行AT命令的交互，应用APP通过解析射频单元的命令，进行当前状态的确认，同时更新界面。