CN1812608A - 移动终端及其启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现以智能卡为操作系统和主要应用系统载体的移动终端的方法。与目前移动终端的区别在于，这种移动终端以智能卡为操作系统和主要应用系统的载体，即移动终端的操作系统和主要应用系统是存储在智能卡上的，而不是存储在移动终端的存储器上。在这种模式下，移动终端由智能卡驱动，移动终端可以被认为是智能卡的外部设备。此技术使得移动运营商可以随卡销售移动终端的操作系统；使得移动终端具有统一的体系结构和操作系统；使得移动终端用户可以复用、增减移动终端的附件，如显示屏，摄像头等；使得移动增值服务商可以在统一的前、后台上开发应用系统。

Description

移动终端及其启动方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现以智能卡为操作系统和主要应用系统载体的移动终端及其启动方法。
技术背景
随着近几年来移动用户数目爆炸式增长、移动终端功能不断增强、以及第三代移动通信技术的来临，移动终端已逐渐成为象PC一样重要的个人信息处理设备。移动终端操作系统也逐渐成为关系到国家信息安全、自主知识产权以及信息产业深度发展的一项技术，如同个人计算机操作系统一样。
目前我国国内的手机用户超过了3亿，2003年新增手机用户超过5000万，中国移动和中国联通是目前全球排名第1和第3的移动通信运营商。
图1示出了现有技术的移动终端的系统结构简易原理图。从1图中可以看出，移动终端内部的功能模块可分为两大部分：“基带处理”(base bandprocessing)和“应用处理”(Application processing)。其中“基带处理”控制移动通信网络射频接口部分及相应的协议栈；“应用处理”部分控制与用户应用有关的部分，如视频、音频、显示器、键盘以及多媒体接口和用户接口。
“基带处理”CPU和“应用处理”CPU可以通过UART，DPRAM或其他方式相连，而这两种CPU的内部结构一般是一个CPU的核和一个数字信号处理器通过并行IO和中断方式协同工作。
手机市场和应用膨胀的一个特点是手机的多样化。手机的多样化不仅表现在手机款式和功能方面，更根本的是手机体系结构和操作系统的多样化。这种多样化一方面可以为手机用户提供更多的选择余地，但另一方面却也为移动运营商，手机用户，移动增值服务商带来诸多的困扰，主要表现在：
1、移动运营商无法掌控移动终端的技术和平台，使得他们难以方便地推广应用；难以实现以内容收费，以流量收费的消费模式；难以调节手机价格，从而扩大用户群；在手机功能越来越强，手机病毒和其它安全性威胁一定会随之而来的情形下，难以以技术手段解决安全性威胁。
2、移动增值服务商必须面对多样化的手机体系结构和操作系统，为同样的服务提供不同的版本，大大增加了开发，维护和支持的成本。
3、手机用户要为多样化的手机付出昂贵的价格；要适应和熟悉不同手机的用户界面和使用经验；会因为更换手机，而必须放弃一些服务或因为一些服务而必须更换手机；对手机的附件及其功能不能任意选择和复用。
所以从移动运营商，手机用户，移动增值服务商的角度来说，手机需要有统一的体系结构和操作系统。或者更确切地说，移动运营商，手机用户，移动增值服务商需要强有力的技术手段来推动手机体系结构和操作系统的统一。
发明内容
本发明的目的是以智能卡作为移动终端操作系统和主要应用系统的载体，以智能卡驱动整个移动终端，把移动终端作为智能卡的外部设备。
本发明的另一个目的是以智能卡承载移动终端操作系统和主要应用系统的方式，使得移动运营商可以随智能卡销售手机的操作系统和主要应用系统，从而以技术手段推动手机体系结构和操作系统的统一。
为了实现上述目的，本发明提供了一种移动终端，包括：
用于处理所述移动终端的基带信号的基带信号处理器；用于向所述移动终端输入或从所述移动终端输出相关数据的输入输出装置；用于存储所述移动终端的相关数据的存储装置；以及可拆卸地安装在所述移动终端上的智能卡；其特征在于所述移动终端还包括：
总线控制器，连接至所述移动终端和所述智能卡，用于在所述智能卡和所述移动终端的其他装置之间进行数据交换；
所述智能卡承载有用于操作所述移动终端的其他装置的操作系统。
所述总线控制器包括：
基带集中控制器，用于与所述移动终端的基带信号处理器通信，实现所述智能卡与所述移动终端的基带信号处理器之间的信息交互；
输入输出集中控制器，用于与所述移动终端的输入输出装置通信，实现所述智能卡与所述移动终端的输入输出装置之间的信息交互；
存储集中控制器，用于与所述移动终端的存储装置通信，实现所述智能卡与所述移动终端的存储装置之间的信息交互；
智能卡集中控制器，用于实现所述基带集中控制器、所述输入输出集中控制器、与所述存储集中控制器与所述智能卡之间的通信。
所述智能卡与所述移动终端的其他装置之间的通信通过双接口的随机访问存储器进行。
所述双接口的随机访问存储器的两个端口的地址和数据总线分别与所述基带信号处理器以及所述基带集中控制器相连。
所述存储装置可以包括下述之一：包括外部扩展的ROM、RAM、闪存、ScanDisk、MMC、U-Disk。
所述总线控制器还用于接收来自所述移动终端的用户接口装置的中断信号，并将所述中断信号转交给所述智能卡上的操作系统进行处理。
所述用户接口装置可以为下述之一：麦克风、键盘、手写笔、以及触摸屏。
本发明通过使用具有高速总线接口的智能卡和能够控制这种智能卡与外部总线通信的总线控制器，使得智能卡可以通过外部总线与基带控制器、显示器、键盘、麦克风、扬声器等移动终端设备通信，从而驱动整个移动终端。
本发明使用的智能卡还具有足够的计算能力和存储能力，使得它足以承载移动终端的操作系统，并为移动终端的操作系统提供运行环境。
本发明与现有的移动终端相比，具有如下优势：
1、移动终端的操作系统和主要应用系统承载于智能卡之上，从而使运营商可以通过售卡的方式随卡销售移动终端的操作系统和主要应用系统；
2、标准的，安全的，以智能卡为载体的操作系统，可以最大程度解决安全性难题，为运营商提供安全运营环境；
3、使移动终端的用户可以任意选择和复用附件及其功能；以及
4、使移动增值服务商可以只为统一的移动终端操作系统开发服务，从而降低开发、维护和支持的成本。
附图说明
图1是现有技术中移动终端的系统结构简易原理图；
图2是本发明的以智能卡作为移动终端操作系统和主要应用系统的载体的移动终端系统结构原理图；
图3是本发明中的“终端/智能卡总线控制器”的系统结构原理图；
图4是本发明中的移动终端的上电启动工作流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
如图2所示，是根据本发明的以智能卡作为移动终端操作系统和主要应用系统的载体的移动终端系统结构原理图。
该移动终端包括：
基带信号处理器，用于处理所述移动终端的基带信号；
输入输出装置，用于向所述移动终端输入或从所述移动终端输出相关数据；
存储装置，用于存储所述移动终端的相关数据；
智能卡，可拆卸地安装在所述移动终端上；以及
总线控制器，连接至所述移动终端和所述智能卡，用于在所述智能卡和所述移动终端的其他装置之间进行数据交换。
该智能卡承载有用于操作所述移动终端的其他装置的操作系统。
比较已有的和新的体系结构，可以发现在新的结构中，现有结构的“基带处理”部分几乎没有太大的变化，但“基带处理”与“应用处理”部分的通信要通过一个“终端/智能卡总线控制器”来完成。新结构中的“应用处理”可以直观的认为是将现有的“应用处理”CPU和相关操作系统代码由智能卡和智能卡中的相关代码取代。同样，这一部分与“基带处理”的交互通信由“终端/智能卡总线控制器”完成。
“终端/智能卡总线控制器”由四大模块组成，包括：“基带集中控制器(Baseband Control Hub)”，“输入/输出集中控制器(I/O Control Hub)”，“智能卡集中控制器”(Smart Card Control Hub)，和“存储集中控制器(MemoryControl Hub)”。
“终端/智能卡总线控制器”与“基带处理”部分的通信要通过模块“基带集中控制器”来协调。具体的通信方式可以是UART，DRAM或其他方式。
“终端/智能卡总线控制器”负责新的体系机构下，智能卡以及在智能卡上运行的操作系统和作为智能卡外部设备的手机之间通信。通信控制方式主要采用总线控制和中断方式。“终端/智能卡总线控制器”中的模块，“输入/输出集中控制器”接受来自各种用户接口设备、中断信号，如来自麦克风、键盘、手写笔、触摸屏的中断信号，并将所得到的控制信息和数据，通过另一个模块，“智能卡集中控制器”转交给智能卡上的操作系统进行处理。另一方面“智能卡集中控制器”能将智能卡上的操作系统命令、数据或地址信息，通过“输入/输出集中控制器”传递给相应的用户接口设备，比如将多媒体相关数据传递给扬声器。
“终端/智能卡总线控制器”还通过“存储集中控制器”，负责新的体系机构下，对所有存储设备的管理。存储设备具体包括外部扩展的只读存储器(ROM)，RAM或闪存(FLASH)，以及用户可以自由插拔的各种存储卡，如ScanDisk，多媒体卡(MMC MultiMedia Card)，U盘(U-Disk)等等。“存储集中控制器”可以接受，通过“智能卡集中控制器”传来的，来自智能卡上的操作系统的命令、数据或地址信息，对各种存储设备进行数据访问和控制，并根据以上命令，将访问到的数据和控制信息，通过“智能卡集中控制器”传递给智能卡上的操作系统。移动终端可以是移动电话等。
如图3所示，是根据本发明的“终端/智能卡总线控制器”的系统结构原理图。
“终端/智能卡总线控制器”是本发明的体系结构中硬件的枢纽，协调“基带处理”和“应用处理”两大部分的工作。如图所示，“终端/智能卡总线控制器”由四大模块组成，包括：
“基带集中控制器(Baseband Control Hub)”，用于与所述移动终端的基带信号处理器通信，实现所述智能卡与所述移动终端的基带信号处理器之间的信息交互；
“输入/输出集中控制器(I/O Control Hub)”，用于与所述移动终端的输入输出装置通信，实现所述智能卡与所述移动终端的输入输出装置之间的信息交互；
“存储集中控制器(Memory Control Hub)”，用于与所述移动终端的存储装置通信，实现所述智能卡与所述移动终端的存储装置之间的信息交互；以及
“智能卡集中控制器(Smart Card Control Hub)”，用于实现所述基带集中控制器、所述输入输出集中控制器、与所述存储集中控制器与所述智能卡之间的通信。
在“终端/智能卡总线控制器”负责的新体系机构下，智能卡以及在智能卡上运行的操作系统和作为智能卡外部设备的手机之间通信，特别地，它负责“基带处理”部分和承载于智能卡上的操作系统之间通信。具体的通信方式可以是UART，双接口的随机访问存储器(DPRAM Dual Port RAM)或其他方式。当通信方式采用DPRAM时，DPRAM的两个端口的地址和数据总线(可以复用)分别与移动终端的“基带处理”部分和“终端/智能卡总线控制器”的“基带集中控制器”向来，使用目前常用的DPRAM共享协议，即可以进行通信和数据的共享。
“终端/智能卡总线控制器”负责新的体系机构下，接受来自各种用户接口设备的中断信号，如来自麦克风、键盘、手写笔、触摸屏的中断信号，并将所有需要的数据，转交给智能卡上的操作系统进行处理。具体而言，当用户使用这些外部设备时，如按键，书写或点击触摸屏时，这些设备产生中断信号，“终端/智能卡总线控制器”中的“输入/输出集中控制器”接受到中断信号和相关的数据，并把他们传递给智能卡上的操作系统，操作系统根据中断类型和相关的数据，进入相应的中断服务例程，处理用户的请求。“输入/输出集中控制器”负责将智能卡操作系统命令、数据或地址信息，传递给相应的用户接口设备，比如将多媒体相关数据传递给扬声器。
“终端/智能卡总线控制器”中的“存储集中控制器”主要协调手机所带各种存储区，和智能卡所带各种存储区的协调工作，进行地址/数据/命令的解释、存取和控制；存储设备具体包括外部扩展的ROM，RAM或FLASH，以及用户可以自由插拔的各种存储卡，如ScanDisk，MMC(MultiMedia Card)，U-Disk等等。“存储集中控制器”可以接受，通过“智能卡集中控制器”传来的，来自智能卡上的操作系统的命令、数据或地址信息，对各种存储设备进行数据访问和控制，并根据以上命令，将访问到的数据和控制信息，通过“智能卡集中控制器”传递给智能卡上的操作系统。
“终端/智能卡总线控制器”中的“智能卡集中控制器”负责智能卡与其他几个集中控制器之间的通信和控制。具体而言，“智能卡集中控制器”把智能卡与“基带处理”之间的通信和控制信息，比如DPRAM的地址/数据和协议转递给“基带集中控制器”或从“基带集中控制器”得到相应的地址/数据和协议信息；“智能卡集中控制器”得到来自“输入/输出集中控制器”的中断信号和相关数据，并把它们传递给承载在智能卡上的操作系统。“智能卡集中控制器”也将来自智能卡上的操作系统的控制输入/输出设备的数据传递给“输入/输出集中控制器”；“智能卡集中控制器”还把来自智能卡上的操作系统的对外部存储设备进行操作和控制的数据传递给“存储集中控制器”，并把来自“存储集中控制器”的数据传递给智能卡上的操作系统。
总之，作为总线控制器，它协调控制每一个连接在总线上的设备，包括承载操作系统的智能卡，保障命令、数据和地址信息的畅通流动。
“终端/智能卡总线控制器”的初始化由每次手机开机上电后进行，由新的体系结构下的手机的启动程序(BootLoader)控制。
本发明中的移动终端的上电启动工作流程：
本发明中的移动终端的上电启动由终端上的启动程序(BootLoader)来完成，其主要任务是对终端的各种硬件部件进行初始化，测试软硬件协同并把相关的终端的软件和硬件参数传递给承载终端操作系统和主要应用系统的智能卡。
具体而言，本发明中的移动终端的启动程序的流程由图4所示，包括以下步骤：
步骤S1，检查所述移动终端的硬件和固件设置；
步骤S2，装载设置中断服务程序和装置驱动程序；
步骤S3，初始化所述移动终端的总线控制器，并进行电源管理；
步骤S4，进行上电自检；
步骤S5，显示系统设置；
步骤S6，将检测到的装置的信息传送给所述终端的智能卡，将控制权交给所述智能卡。
其主要功能包括：
上电自检(POST，Power-On self Test)包括对存储设备、显示设备、键盘或其他输入设备，承载操作系统的智能卡，“基带处理”部分等等，并把相关信息传递给承载终端操作系统和主要应用系统的智能卡，其中对各种存储设备的检测包括：类型、容量、速度时显示器设备的检测包括显示模式(单/彩显)，显示分辨率，频率界限等等。在这一过程结束后，卡上的操作系统就会了解系统所处的外部设备环境，从而可以自动配置驱动程序，当不能发现相应的驱动程序时，会提醒用户通过网上下载；
初始化上述各种设备及其他相关控制器；
提供基本的硬件中断服务控制功能；
支持各种外部设备的即插即用；
支持来自用户的设置，比如用户可以将设备的类型等信息固定下来，或把“即插即用”和“自动设备检测”关闭，这样手机不会再花时间做设备检测，而已使用户有更短手机启动时间；
支持启动程序本身的动态更新。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1、一种移动终端，包括：用于处理所述移动终端的基带信号的基带信号处理器；用于向所述移动终端输入或从所述移动终端输出相关数据的输入输出装置；用于存储所述移动终端的相关数据的存储装置；以及可拆卸地安装在所述移动终端上的智能卡；其特征在于所述移动终端还包括：
总线控制器，连接至所述移动终端和所述智能卡，用于在所述智能卡和所述移动终端的其他装置之间进行数据交换；
所述智能卡承载有用于操作所述移动终端的其他装置的操作系统。
2、如权利要求1所述的移动终端，其特征在于所述总线控制器包括：
基带集中控制器，用于与所述移动终端的基带信号处理器通信，实现所述智能卡与所述移动终端的基带信号处理器之间的信息交互；
输入输出集中控制器，用于与所述移动终端的输入输出装置通信，实现所述智能卡与所述移动终端的输入输出装置之间的信息交互；
存储集中控制器，用于与所述移动终端的存储装置通信，实现所述智能卡与所述移动终端的存储装置之间的信息交互；
智能卡集中控制器，用于实现所述基带集中控制器、所述输入输出集中控制器、与所述存储集中控制器与所述智能卡之间的通信。
3、如权利要求2所述的移动终端，其特征在于所述智能卡与所述移动终端的其他装置之间的通信通过双接口的随机访问存储器进行。
4、如权利要求3所述的移动终端，其特征在于所述双接口的随机访问存储器的两个端口的地址和数据总线分别与所述基带信号处理器以及所述基带集中控制器相连。
5、如权利要求2所述的移动终端，其特征在于所述存储装置可以包括下述之一：包括外部扩展的只读存储器、随机访问存储器、闪存、多媒体卡、U盘。
6、如权利要求1所述的移动终端，其特征在于所述总线控制器还用于接收来自所述移动终端的用户接口装置的中断信号，并将所述中断信号转交给所述智能卡上的操作系统进行处理。
7、如权利要求6所述的移动终端，其特征在于所述用户接口装置可以为下述之一：麦克风、键盘、手写笔、以及触摸屏。
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