1、 本科毕业论文 (科研训练、毕业设计 ) 题 目：嵌入式车载电话系统 姓 名： 学 院：软件学院 系：软件工程系 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师（校内）： 职称： 指导教师（校外）： 职称： 年 月本科生毕业论文 i 嵌入式车载电话系统 摘要 车载电话是最经几年来随着移动通讯技术的发展和汽车的普及而逐渐发展成熟的一种新的科技产品，它的出现降低了驾驶汽车过程中接听电话所带来的危险性。 本论文所 讨论的系统基于现有的成熟的 GSM 网络平台，具有友好的人机交互接面，实现了一般移动电话的语音通话功能和短信息发送功能。系统在硬件上采用基于三星公司 S3c2410处理器的嵌入式实验板，该
2、处理器带有完整功能的 MMU 能够运行标准的 ARM-Linux 内核；GSM 通讯模块采用 SIMCOM 公司的 SIM300 GSM/GPRS 三频模块。在软件方面，安装了Qtopia 桌面环境，并使用 Qt/Embeded 设计用户界面，使用户操作更方便快捷；在嵌入式实验板上移植了 SQLite 轻型数据库，简化了程序设计。 整个系统具有良好的可扩 展性，我们可以很容易的在当前实现的系统上添加自动发送短信报警、 GPRS 上网等功能。 关键词 GSM 嵌入式系统 车载电话 Qt/Embedded SQLite Linux 本科生毕业论文 ii Abstract Automobile te
3、lephone is a kind of new technical product which appears along with the development of motion communication technology and the popularization of automobile,and it reduce the risk brought from the process which driver answer telephone when driving. This thesis discuss the system which is based on exi
4、sting GSM network platform,has friendly graphical user interface,and realize the function of common mobile phone such as telephone conversation and send/receive short message.The hardware platform using in this system is UP-NET-ARM2410-S training board, of which the microprocessor is S3c2410,that co
5、ntain complete MMU,can run standary ARM-Linux kernel; GSM module is SIM300 Tri-band GSM/GPRS module which is producted by SIMCOM Ltd.In software,Qtopia is install in training board and Qt/Embedded is used to designed GUI,to make operation more easily,besides that SQLite database is tranplant to simp
6、lify program design. This system has great expansibility, which make us more easily add new features such as wireless communications with GPRS and guarding against theft and alarm. Keywords GSM Embedded system Automobile telephone Qt/Embedded SQLite, Linux 本科生毕业论文 iii 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2
7、国内外研究状况 . 2 1.3 论文研究的内容和目的 . 2 第二章 嵌入式车载电话的总体设计方案 . 4 2.1 嵌入式车载电话的硬件平台 . 4 2.1.1 硬件平台总体架构 . 4 2.1.2 S3c2410 处理器简介 . 5 2.1.3 GSM/GPRS 模块简介 . 6 2.2 嵌入式车载电话的软件开发环境 . 6 2.2.1 Linux 操作系统在 ARM 嵌入式领域的应用 . 6 2.2.2 Gcc 编译器 . 7 2.2.3 Gnu make 工具 . 8 2.2.4 Qt/Embedded 图形界面 . 8 2.2.4.1 Qt/Embedded 图形界面简介 . 8 2.
8、2.4.2 Qt/Embedded 的交叉编译和移植 . 9 2.2.4.3 Qtopia 桌面系统的交叉编译和移植 . 11 2.2.5 SQLite 数据库的交叉编译和移植 . 12 第三章 嵌入式车载电话的软件设计与实现 . 14 3.1 嵌入式车载电话的软件整体框架 . 14 3.2.1 SIM300 模块的 AT 指令介绍 . 14 3.2.2 GSM 监听和控制模块的实现 . 16 3.2.3 后台进程与各个人机界面模块间通讯与数据传输的实现 . 17 3.3 SQLite 板上数据库系统的设计 . 18 3.3.1 SQLite C/C+ API 介绍 . 18 3.3.2 数据
9、库中表的结构 . 19 3.4 用户界面的设计与实现 . 20 3.4.1 电话呼叫 /接听模块的人机界面 . 20 3.4.2 短消息收发模块的人机界面 . 21 3.4.3 电话本模块的人机界面 . 22 第四章 实验测试结果 . 23 4.1 电话功能的测试 . 23 4.2 短信功能的测试 . 24 4.3 电话本功能的测试 . 26 第五章 总结 . 28 致谢 . 29 参考文献 . 30 本科生毕业论文 iv Contents Chapter 1 Introduction . 1 1.1 Topic background . 1 1.2 Research condition .
10、2 1.3 Purpose and content of this thesis . 2 Chapter 2 Design proposal of the whole system . 4 2.1 Hardware of the telephone system . 4 2.1.1 Hardware framework. 4 2.1.2 Introduction to S3c2410 processor. 5 2.1.3 Introduction to GSM/GPRS module. 6 2.2 Software development environment . 6 2.2.1 Using
11、 Linux OS in embedded system. 6 2.2.2 Introduction to Gcc compiler. 7 2.2.3 Introduction to Gnu make tools. 8 2.2.4 Qt/Embedded GUI. 8 2.2.4.1 Introduction to Qt/Embedded GUI . 8 2.2.4.2 How to cross-compile and transplant Qt/Embedded . 9 2.2.4.3 How to cross-compile and transplant Qtopia . 11 2.2.5
12、 How to cross-compile and transplant SQLite. 12 Chapter 3 How to design the software of the whole system . 14 3.1 Software framework . 14 3.2.1 Introduction to SIM300 and AT command. 14 3.2.2 How to control GSM/GPRS module. 16 3.2.3 How to communicatioin between each module. 17 3.3 Design of SQLite
13、database . 18 3.3.1 Introduction to SQLite C/C+ API. 18 3.3.2 Table in database. 19 3.4 Design of UI . 20 3.4.1 UI of telephone module. 20 3.4.2 UI of SMS module. 21 3.4.3 UI of phonebook module. 22 Chapter 4 Test result . 23 4.1 Test the function of telephone module . 23 4.2 Test the function of SM
14、S module . 24 4.3 Test the function of phonebook module . 26 Chapter 5 Summary . 28 Ackonwlegement . 29 Reference . 30 本科生毕业论文 1 第一章 绪论 1.1 课题背景 随着我国经济的发展和科技的进步，人民生活水平的不断提高，汽车和手机都已经走进平常百姓的生活之中。司机在驾车的同时以手持方式使用手机所导致的交通事故率与酒后驾车不相上下，顾而我国于 2004 年 5 月 1 日出台的新交通安全法对驾驶人员开车打手机做了严格的交通法律法规限制。在这种情况下车载电话的出现，兼顾了行
15、车的安全和移动通讯的实时性，在欧美等发达国家和地区已经作为轿车的标准配置而被广泛应用。本论文基于成熟的GSM 移动通信网络平台，使用 GSM 专用芯片设计，研制一套具有语音、短信收发等功能的车载移动电话系统。 相比于一般的移动电话，车载电话具有如下几个优点： 1 首先，车载电话能使驾驶人员通话更加方便。车载电话系统是固化在汽车内部的，其麦克风可固定于前车玻璃左上方处，能够确保语音采集效果；利用车内音响系统作为通话听筒，音质效果好，音量大，能到达免提功能，同时也确保通话质量。 其次，车载电话可实现来电自动接听设计，使驾驶者在手不离开方向盘就能方便接听电话。来电时，不仅车内液晶屏上能显示来电号码，
16、内部的语音系统也能播报，这样使驾驶者能清楚判别来电方。 再次，车载电话提供防盗报警接口，增强了车辆的 防盗安全性，车载电话系统设计有可以与报警系统相连接的接口。当防盗系统感应到有未经许可的人员进入汽车内部时，便通过电话系统的接口向预存的号码自动向车主发起呼叫，确保在第一时间将车辆情况通知到车主。同时，在车主可以通过拨打车载电话，监听车辆内部声音，实现远程监控功能。同时，以后还能够升级系统，利用 GPRS 传输当前车辆 GPS 定位信息给车主，使车主能够及时了解到车辆的情况，达到预警目的。 同时，车载移动电话系统也具备一般移动电话的基本功能，如通话记录查询、短消息通信、铃声设置、电话薄等。 本科
17、生毕业论文 2 1.2 国内外研究状况 1 目前市面上的车载电话一般分为两种，一种是本身不带通讯模块而配合手机使用的车载免提系统。如一汽 一汽 -大众汽车公司生产的 AudiA6 高级轿车，安装了由 Audi 公司与德国Culmann 公司合作开发的 VarioCom 车载电话系统。系统可兼容单频或双频、 GSM 或 GPRS网络。使用不同的适配器可以兼容爱立信、诺基亚、西门子、摩托罗拉共 28 款手机。这类免提系统的特点是通过手机连线或蓝牙与手机连接实现免提功能。另一种是带有通讯模块能够实现手机通讯功能的车载电话。由于其本身带有通讯模块，能够围绕通讯模块增加许多扩展功能， 比如通过电话、短信
18、报警实现防盗等等。故而第二类车载电话常常作为辅佐功能出现在各式各样的车载信息服务系统、导航系统。 经过这几年的发展，市场上的车载电话产品已经突破了原先作为汽车配件在汽车出厂时安装的局面，呈现一片繁荣的局面。如今从事车载电话研究生产的公司一般有两类：一是汽车制造商及车载电话 OEM 厂商，他们依然以汽车配件的形式制造、销售车载电话。比如本田公司研发的一套车载通信系统，配备在“雅阁”轿车上。该系统有具有先进的 VICS 系统，能够获取全日本的道路交通信息，具有通信、导航的作用。另一类是手机制造商，如诺 基亚公司发布的车载通信系统将该公司的手机“ 63101”与部分凌志车型的语音导航仪相连接。该系统
19、包括诺基亚提供的控制装置和插放手机的底座，控制装置与方向盘上安装的指令模块或选配的触屏导航仪连接，手机插放在隐藏于中心仪表盘中的底座上。系统启动后，手机号码本便可传送到仪表盘的彩屏上，届时可点触屏幕拨打电话。在传输的号码中最多有 20 个分配有语音指令，可通过语音拨打电话。将手机插放到底座后，手机可自动充电，并可通过扬声器和音响系统进行免提通话。另外，如果对导航仪屏幕上的某个区域感兴趣的话，还可以直接点该处拨打电话。这 套系统价格昂贵，在 300-350 美元左右，并且也只能使用于“ SC430” . “ LX 470”，“ GS 430”及“ LS 430”的 2003 年款等车型。 3 1
20、.3 论文研究的内容和目的 本论文设计并实现了一套基于 GSM 网络的车载移动电话系统，这套系统基于 博创兴业科技有限公司开发的 UP-NET-ARM2410-S 嵌入式教学科研平台，选用 ARM-Linux 为操作系统，采用 Qt/Embedded 编写用户界面，以实现移动电话的通话、短消息收发和电话本功能为主要的设计目标。 本科生毕业论文 3 本论文的结构如安排下： 第一章为绪论， 叙述了论文的研究背景及意义，论文研究的内容和市场上较为流行的同类产品。 第二章为嵌入式车载电话的总体设计方案，介绍了嵌入式车载电话的硬件框架、所选用的硬件模块的优点，以及开发嵌入式车载电话软件系统所使用的工具和
21、开发环境等等。 第三章为嵌入式车载电话的软件设计和实现，具体描述了嵌入式车载电话的软件系统结构，以及各个模块的设计思路和实现。 第四章为实验测试结果，展示了本系统实际演示的结果。 第五章为本篇论文总结。 本科生毕业论文 4 第二章 嵌入式车载电话的总体设计方案 2.1 嵌入式车载电话的硬件平台 2.1.1 硬件 平台总体架构 嵌入式车载电话系统采用博创兴业科技有限公司的 UP-NET-ARM2410-S 嵌入式开发平台。该平台使用 ARM920T 内核的三星 S3c2410 处理器，主频为 202MHz，核心板上带有 64M FLASH 和 64M SDRAM，支持标准的 ARM-Linux
22、内核。主板上有丰富的资源和接口： 8 寸640*480TFT 真彩 LCD、触摸屏、串口、 USB、 IDE 硬盘接口等等。 ARM 嵌入式开发平台的GSM/GPRS 扩展板采用的 GSM/GPRS 模块型号为 SIM300，是 SIMCOM 公司推出的一款GSM/GPRS 三频模块。该扩展板通过 128pin 的总线扩展插口与开发板连接。系统总体框架图如图 1-1： 图 1-1 嵌入式车载电话的硬件框架图 GSM/GPRS 扩展板上的 SIM300 芯片通过扩展板上 16C550 串口芯片与总线相连接，处理器要控制 GSM/GPRS 模块时需通过总线访问 16C550 串口芯片再进一步访问
23、GSM/GPRS 模块。在此应用 16C550 芯片，一方面是为了获得完整的 MODEM 控制，另一方面也是为了获得精确的 UART 波特率。 本科生毕业论文 5 2.1.2 S3c2410 处理器简介 三星 (Samsung)S3C2410 是一款著名的移动设备处理器产品 ,近两年由于国内嵌入式系统设计事业的迅速发展， S3C2410 在国内遍地开花，市场上可以见到许多基于它的设备。 S3c2410具有较强的处理能力，同时兼具低功耗和高集成度的特性。它所包含的功能模块如下 2： 1、内部 1.8V，存储器 3.3V，外部 IO3.3V， 16KB 数据 CACH， 16KB 指令 CACH，
24、 MMU； 2、内置外部存储器控制器（ SDRAM 控制和芯片选择逻辑）； 3、 LCD 控制器（最高 4K 色 STN 和 256K 彩色 TFT），一个 LCD 专用 DMA； 4、 4 路带外部请求线的 DMA； 5、三个通用异步串行端口（ IrDA1.0, 16-Byte Tx FIFO, and 16-Byte Rx FIFO）， 2 通道 SPI； 6、一个多主 IIC 总线，一个 IIS 总线控制器； 7、 SD 主接口版本 1.0 和多媒体卡协议版本 2.11 兼容； 8、 2 个 USB HOST ，一个 USB DEVICE（ VER1.1）； 9、 4 个 PWM 定时器
25、和一个内部定时器； 10、看门狗定时器； 11、 117 个通用 IO； 12、 24 个外部中断； 13、电源控制模式：标准、慢速、休眠、 掉电； 14、 8 通道 10 位 ADC 和触摸屏接口； 15、带日历功能的实时时钟； 16、芯片内置 PLL； 17、设计用于手持设备和通用嵌入式系统； 18、 16 32 位 RISC 体系结构，使用 ARM920T CPU 核的强大指令集； 19、 ARM 带 MMU 的先进的体系结构支持 WINCE、 EPOC32、 LINUX； 20、指令缓存（ cache）、数据缓存、写缓冲和物理地址 TAG RAM，减小了对主存储器带宽 和性能的影响； 21、 ARM920T CPU 核支持 ARM 调试的体系结构； 22、内部先进的位 控制器总线 (AMBA2.0, AHB/APB) 。
