文波，周淵平

　　（四川大學 電子信息學院，四川 成都 610065）

       摘要：Android是一種基于Linux的開源操作系統(tǒng),它具有十分豐富的應(yīng)用。文章提出了將搭載有Android系統(tǒng)的主板TQ210和雙音多頻撥號芯片MT8880通過主板上的攝像頭B接口連接起來，設(shè)計一個可以在Android系統(tǒng)上接聽和撥打有線電話的應(yīng)用,然后在 Linux 內(nèi)核中編寫驅(qū)動程序，并在 HAL層和JNI層中生成動態(tài)庫文件，實現(xiàn)在Android平臺上通過有線接聽和撥打電話的功能。經(jīng)過測試,該設(shè)計方案能成功接聽和撥打電話。

　　關(guān)鍵詞：Android; 有線電話; MT8880; HAL; JNI

0引言

　　隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，移動通信經(jīng)歷了從第一代到第四代的飛速發(fā)展，目前，5G通信已經(jīng)進入測試階段。然而移動通信的每一次改變，通信頻率幾乎是成倍增加，使得每一個基站的信號覆蓋率會越來越小，這樣就會要求建立更多的基站，但是在城市里，居民不可能同意在自己的小區(qū)及小區(qū)附近建立基站，所以可以大膽預(yù)測，當5G通信到來時，室內(nèi)的信號將會比較弱，手機通話質(zhì)量會大大降低，這樣使得輻射也會大大增加，通話穩(wěn)定性將會顯著降低。所以本文提出了一種在搭載有Android4.0系統(tǒng)的主板TQ210上撥打有線電話的方法，既可以克服手機在室內(nèi)信號差的不足，又可以在主板上完成手機所具有的所有功能，這樣在室內(nèi)就可以完全不用手機。

1硬件系統(tǒng)設(shè)計

　　1.1硬件框架

　　硬件系統(tǒng)由主板TQ210與MT8880模塊及其外圍電路構(gòu)成，如圖1所示。主板TQ210采用了三星公司推出的S5pv210微處理器［1］，從圖1中可以看出主板TQ210的外圍電路十分齊全。只需要將TQ210開發(fā)板的GPIO接口與MT8880模塊連接起來，就可以實現(xiàn)在搭載有Android系統(tǒng)的主板上接聽和撥打電話的功能。

　　1.2MT8880模塊簡介

　　MT8880收發(fā)芯片是具有微處理器接口的、功能較豐富的雙音多頻(DTMF)芯片。它的發(fā)送部分采用行列計數(shù)器及頻率穩(wěn)定性較高的D/A轉(zhuǎn)換器，可以發(fā)出16種雙音多頻DTMF信號；接收部分能接收16個DTMF信號，并把DTMF信號分離及解碼，以4位并行二進制方式輸出［2］。MT8880芯片的功耗非常低，集成度相當高且定時準確，可以調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動抑制撥號音和調(diào)整信號增益，還帶有標準的數(shù)據(jù)總線，可以與TTL電平兼容，并可方便地進行編程控制［3］。

       1.2.1引腳排列與功能

　　MT8880芯片引腳排列如圖2所示。該芯片有20個引腳，其中1腳為運放的同向輸入引腳；2腳為運放的反向輸入引腳；3腳為運放增益選擇端；4腳為基準電壓輸出端；5腳為電源地；6腳為DTMF時鐘/振蕩器輸入，采用3.579 545 MHz的時鐘信號；7腳為時鐘輸出引腳；8腳為輸出DTMF信號引腳；9腳為讀寫控制端；10腳為片選引腳；11腳為寄存器選擇引腳，當為低電平時，控制數(shù)據(jù)寄存器的讀寫，當為高電平時，控制狀態(tài)寄存器和控制寄存器的讀寫；12腳為系統(tǒng)時鐘輸入；13腳為中斷處理請求端；14~17腳為數(shù)據(jù)線，控制DTMF信號的發(fā)送和接收；18腳為滯后前輸出，當檢測到有效音頻時，就變?yōu)楦唠娖?，信號條件不足時又立刻返回低電平；19腳為滯后輸出/保護后輸出；20腳為電源正極，為該芯片提供所需電壓［4］。

　　1.2.2信號音判斷原理

　　信號音主要由撥號音、忙音及回鈴音組成，其中撥號音是連續(xù)脈沖信號，忙音和回鈴音的頻率相同，都在425 Hz~475 Hz，但它們通斷時間并不一樣，回鈴音在1 s時間為通，4 s時間為斷開，而忙音則是以0.7 s為一個周期，在一半的時間接通，一半的時間斷開。若要判斷信號音，應(yīng)該在撥號后將MT8880芯片設(shè)置為呼叫處理模式，MT8880的呼叫處理濾波器是一個帶通濾波器，當信號輸入端有信號音輸入時，在IRQ/CP就輸出一高電平，此時電話呼叫過程中的各種信號音經(jīng)MT8880濾波，限幅后得到方波，并由MT8880芯片的IRQ引腳輸出，判斷該引腳上的信號就知道為何種信號音。

　　在本次編程中，撥完電話號碼后，就讓MT8880芯片工作在CP模式，并開啟中斷及定時器，采用下降沿觸發(fā)，計數(shù)時間為5 s，判斷步驟如下：

　　(1)若計數(shù)值小于256則為撥號音，進入其他狀態(tài)并繼續(xù)檢測。若計數(shù)值還是小于256，則說明還是在通話中，一直檢測，直到計數(shù)值大于256后就掛斷電話，因為此時對方已經(jīng)掛斷了電話。

　　(2)如果計數(shù)值在1 024~1 791之間，則為忙音，直接掛斷電話。

　　(3)若計數(shù)值在256~1 023，則為回鈴音，等待對方接聽，并繼續(xù)進入CP模式檢測。

　　1.2.3MT8880模塊與主板連接原理

　　由于TQ210主板上并沒有直接可用的GPIO口，經(jīng)過查閱電路圖發(fā)現(xiàn)攝像頭接口CAMERA_B的引腳與GPIO口復用，它使用了GPJ0口的全部引腳和GPJ1口的部分引腳。若要將此接口作為GPIO口，只需要將原來配置的攝像頭驅(qū)動中對GPJ1、GPJ0引腳的初始化代碼去掉，然后在自己寫的驅(qū)動中對這些引腳初始化成所需的功能即可。圖3為MT8880模塊輸入輸出接口與開發(fā)板的GPIO接口對接圖，其中D0~D3為數(shù)據(jù)線，當打電話時，把這4個腳配置為輸出，當接電話時，把這4個腳配置為輸入，為以后做來電顯示做準備。具體每個腳的功能見表1。

2軟件設(shè)計

　　Android系統(tǒng)的底層是Linux［5］，所以所有的軟件設(shè)計都是在Ubuntu14.04系統(tǒng)上完成的，要使該芯片能夠正常工作，則必須要在Linux內(nèi)核中編寫相應(yīng)的驅(qū)動文件，在HAL層和JNI層生成動態(tài)庫文件以及在應(yīng)用層編寫應(yīng)用程序［6］。

　　2.1MT8880驅(qū)動開發(fā)

　　在/opt/EmbedSky/TQ210/Kernel_3.0.8_TQ210_for_Linux_v1.4/drivers/char目錄下新建一個tq210_mt8880.c，然后在tq210_mt8880.c文件里編寫好程序后并保存，修改該目錄下的Kconfig文件，在終端執(zhí)行命令make menuconfig時可以看到剛剛新增的配置選項，最后修改該目錄下的Makefile文件，然后在make menuconfig中選擇剛才加上的菜單，重新編譯內(nèi)核，如果成功，則內(nèi)核就已經(jīng)包含了最新加進去的MT8880驅(qū)動了。

　　2.2HAL層開發(fā)

　　硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer,HAL)是建立在Linux驅(qū)動之上的一套動態(tài)庫。這套動態(tài)庫是屬于Linux內(nèi)核層之上的系統(tǒng)運行庫層［7］。

　　Android系統(tǒng)的HAL層是為了避開Linux的GPL束縛，保護一些硬件供應(yīng)商的知識產(chǎn)權(quán)而提出的，HAL層用于控制硬件的動作，而Linux 驅(qū)動程序僅僅完成一些簡單的數(shù)據(jù)交互作用，甚至把硬件寄存器空間直接映射到user space［8］。目前HAL存在兩種架構(gòu)，位于libhardware_legacy目錄下的“舊HAL架構(gòu)”和位于hardware的libhardware目錄下的“新HAL架構(gòu)”。主板TQ210采用了“新HAL架構(gòu)”。新HAL架構(gòu)如圖4所示。

　　編寫HAL層代碼步驟如下：

　　(1)首先在TQ210_Android_4.0.4_V1.4/hardware/Libhardward/include下創(chuàng)建MT8880.h頭文件，編寫頭文件源碼并保存。

　　(2)然后在/opt/EmbedSky/TQ210/TQ210_Android_4.0.4_V1.4/device/embedsky/tq210目錄下創(chuàng)建libMT8880文件夾，在該文件夾中新建MT8880.c文件，在該文件里編寫源碼，然后保存該文件，最后在該文件夾下創(chuàng)建Android.mk文件并編寫該文件的源碼，然后保存該文件。

　　(3)最后在終端輸入相關(guān)命令進行編譯，將在目錄下生成的MT8880.tq210.so文件復制到主板上的system/lib/hw目錄下，當然也可以放在其他目錄下。

　　2.3JNI層開發(fā)

　　JNI的全稱為Java Native Interface,它是Java平臺的一部分，并允許Java代碼與其他語言寫的代碼進行交互，使得在JVM(Java虛擬機)內(nèi)部運行的Java字節(jié)碼能夠與其他語言(比如C、C++等)進行交互操作［9］，圖5為JNI層在Android中的位置關(guān)系圖。

　　在/opt/EmbedSky/TQ210/TQ210_Android_4.0.4_V1.4/packages/apps中創(chuàng)建MT8880文件夾，用來存放jni源碼，在該文件夾中新建文件MT8880Service.cpp,編寫源碼并保存，這里需要注意的是函數(shù)的前置Java_com_embedsky_MT8880_MT8880Activity_決定了創(chuàng)建應(yīng)用程序使用的包名。其次創(chuàng)建Android.mk文件，編寫源碼并保存。最后在終端輸入相關(guān)命令進行編譯，將生成的libMT8880.so文件復制到主板對應(yīng)的目錄中［10］。

3測試及結(jié)果

　　在本次測試中，將TQ210開發(fā)板(搭載Android4.0系統(tǒng))與MT8880模塊及其外圍電路通過開發(fā)板上的CAMERA_B接口連接起來，并把電話線接到MT8880上的RJ11接口上，然后打開開發(fā)板上的通訊錄APP，點擊按鈕進行撥號。經(jīng)過測試，該裝置能順利撥通要打的電話，并且語音質(zhì)量良好，測試結(jié)果如圖6~圖8所示。

4結(jié)論

　　本文實現(xiàn)了在Android系統(tǒng)上通過MT8880芯片撥打和接聽有線電話的功能，并且該方案既有抗干擾能力強、輻射小、保密性強的通信特點，又具有Android平臺的所有特性。如果將手機上的通訊信息同步到該系統(tǒng)上，然后直接在該系統(tǒng)上撥出要打的電話號碼，即可完全實現(xiàn)無線與有線的融合，把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，這樣該設(shè)計方案將更加完美。

　　參考文獻

　?。?］ 廣州天嵌計算機科技有限公司.TQ210用戶硬件手冊［Z］.2012.

　?。?］ 李傳南，王劍剛，李寶華.單片機與DTMF信號收發(fā)芯片MT8880的直接接口設(shè)計［J］.電子與自動化,1999(2):23-24.

　?。?］ 張立臣.DTMF信號收、發(fā)芯片MT8888原理及應(yīng)用［J］.國外電子元器件,2001(9):30-31.

　　［4］ 董守田，徐風文.DTMF收發(fā)芯片MT8888的應(yīng)用［J］.農(nóng)機化研究,2003(2):216-217.

　?。?］ 宋寶華.Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解(第二版)［M］.北京：人民郵電出版社，2013.

　?。?］ 李剛.瘋狂Android講義［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

　?。?］ 李寧. Android開發(fā)權(quán)威指南［M］. 北京：人民郵電出版社,2011.

　　［8］ 韋德瓊.基于Android系統(tǒng)的驅(qū)動模塊的設(shè)計和實現(xiàn)［D］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2012.

　?。?］ 施月玲,宣凱,張海平,等.JNI技術(shù)在Android平臺融合通信終端的應(yīng)用［J］.杭州電子科技大學學報(自然科學版)，2015，28（2）:41-44.

　?。?0］ 杜江，周淵平.基于Android的電話撥號功能［J］.計算機系統(tǒng)應(yīng)用,2014,23(12):245-248.