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基于Bluetooth和智能手机的无绳电话
应用方案

JIN Chun (金 纯)1, 2, GUO Xiao-hua (过晓华)1, 2


(1. 重庆大学(Chongqing University),400044 2. 重庆金瓯科技发展有限责任公司(Chongqing JINOU Science and Technology Development Co. , Ltd),400039)

本项目受重庆市自然科学基金项目支持,项目编号为CSTC,2005BB2220




该论文发表于《计算机应用研究》2007年第1期

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金纯

过晓华

重庆市石桥铺科园三路106#高新区创业园-208#

400039

重庆

023-60508604
13527473292

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基于Bluetooth和智能手机的无绳电话应用方案

[ 摘要]本文从接入点结合Bluetooth智能手机出发,设计一种无绳电话应用方案。从功能上讲相当于Bluetooth无绳电话。不过是以一种应用方式,并以智能手机为平台建立。本文首先,论述了智能手机和Bluetooth技术,然后在这基础上提出了本应用方案。最后,重点阐述了方案的关键技术。
[关键字] 蓝牙? 智能手机? 接入点? 无绳电话

Cordless telephone application project based on Bluetooth and SmartPhone
[Abstract] starting for access point and Bluetooth SmartPhone, the article designs one kind of cordless telephone application project. Function of it equals to Bluetooth cordless telephone. But it's one kind of application on SmartPhone. At first, the article discusses SmartPhone and Bluetooth technology, after that, putting forward this application project, at last, expatiating key technology of the project.
[Key words] Bluetooth, SmartPhone, access point, cordless telephone

1 智能手机
1.1 智能手机

智能手机定义:具有开放操作系统,并能支持第三方软件的安装及应用的手机。这里的开放操作系统主要有Palm OS、Windows mobile、Symbian and Linux。

1.2 智能手机硬件结构
智能手机硬件主要有三大部分组成:通信子系统、应用子系统和电源管理子系统。这三部分各自有自己的职责。但从总体来讲是以应用子系统为核心,其它子系统及外围电路只是它的组成部分。当然,通信子系统主要管理语音与数据通信。电源管理子系统保证可靠而又尽可能的合理的给整个系统供电。具体如图1。
智能手机硬件结构框图
图1 智能手机硬件结构框图


1.3 智能手机系统结构
智能手机系统结构主要分以下几个层次:最底层为硬件(主要包括:处理器、内存、等其它设备如Bluetooth);有了硬件层后就可以在其上建立软件平台,但是为了能支持第三方应用,所以应该建立一个开放的的操作系统(如智能等)。其次,还要相应的硬件驱动即设备驱动程序;当操作系统建立后,为了使操作系统更加便于使用,还应该提供相应的GUI(如高端设备:Qt/embedded;低端设备:MiniGUI等),还有JVM和Brew是为便于第三方进行应用开发而提供的手机应用软件开发环境。文件系统库是相应的数据库文件便于数据管理;最上的两层主要与应用有关。桌面主控程序主要对系统中的各种应用进行合理的控制。这里的应用主要有互联网、Office 、多媒体、PIM等等。具体如图2。
智能手机系统基本结构
图2 智能手机系统基本结构


1.4 智能手机的应用
随着技术的不断发展,手机已不再仅仅为了移动通话服务。手机的应用已有了空前的发展。而且随着这种趋势的发展,手机将会合并MP3,PDA等手持移动信息设备。随着应用领域的不断扩大,手机的性能也需要不断提高。就如这里所说的智能手机。
作为智能手机的主要应用如下:移动通话、发送及接收信息功能(包括短信、彩信)、个人事务管理(日程表、任务、记事本、画板、闹钟、时间、语音记事等)、上网、娱乐、收发电子邮件、计算器、阅读器、媒体播放器、Bluetooth无线连接、播放TV等应用。智能手机的应用还在不断的发展,从当前发展趋势看,新应用主要围绕以下三个方面展开(1)多"域"网络接入能力。(2)多媒体计算机能力。(3)智能处理与控制能力。

2 Bluetooth技术
2.1 Bluetooth技术的概况[1]
Bluetooth是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。 其目标是实现最高数据传输速度1Mb/s, 以时分方式进行全双工通信,其基带协议是电路交换和分组交换的组合。
Bluetooth是无线数据和语音传输的开放式标准,它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm~10m,如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术,使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625μs,基带符合速率为1Mb/s。Bluetooth支持64kb/s实时语音传输和数据传输,语音编码为CVSD,发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW,并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于Bluetooth采用无线接口来代替有线电缆连接,具有很强的移植性,并且适用于多种场合,加上该技术功耗低、对人体危害小,而且应用简单、容易实现,所以易于推广。

2.2 Bluetooth技术的市场及应用[4]
短距离无线Bluetooth技术已经嵌入到了许多消费装置中,从笔记本电脑、手机到汽车都可以看到Bluetooth的踪影。同时Bluetooth在操作系统方面也得到了强有力的支持,2002年第三季度微软宣布在Windows XP支持Bluetooth,而在此之前已经有Pocket PC、Windows CE.Net、苹果电脑的Mac OS X操作系统、Palm与多数手机操作系统增加了对Bluetooth的支持。
Bluetooth入侵企业的首要渠道会来自手机、笔记本电脑与PDA。2003年预计出货的Bluetooth装置数量将在1亿台至1.25亿台之间,META预计到2005年前,出货量每年将增加75%。手机市场使用了80%以上的Bluetooth芯片。在2003年,大约有20%的手机在出货时安装了Bluetooth芯片,META预计在2006年前这一数字将上升到50%。个人电脑专用Bluetooth与笔记本电脑Bluetooth芯片是2004年的重头戏,这是由于使用者希望通过无线进行移动装置同步化的缘故。Bluetooth的崛起,也会引发移动电子邮件的需求。

3 新无绳电话应用[2]方案
3.1 方案概况
本方案是有Bluetooth技术与智能手机技术相结合。通过利用Bluetooth的短距离无线通信技术与智能手机的开方性特点(即支持第三方软件安装及应用)而构建。本方案主要包括两个方面:固定电话用手机打和固定电话用手机接。这两个方面的具体过程如下图3和图3。
3.2 固定电话用手机打
本部分主要阐述使用手机打电话的新过程,以前用手机打电话,只会涉及到图3中标有"1"的那条路线(说明:图3中,凡是用虚线连接的表示虚拟的,即只表示段到段的连接,具体线路是由移动电话网络或Bluetooth短距离无线通信技术决定;实线代表有物理连接。),即手机拨号后,就会在空中寻找与手机本身对应的网络(可以是GPRS、GSM或CDMA即图3中所提到的G/C网)。而本过程就在原有的基础上增加了图3中标有"0"的那条路线。而且这个部分(即"0"部分)还要先于"1"部分。具体的就是当用手机拨号后,手机会通过内附的Bluetooth芯片先检测其附近(即Bluetooth技术规定的范围内,一般为10cm-10m)是否有接入点(与固定电话物理连接)。如果有并且判断合法(即本智能手机可以使用本接入点),就使用图3中标有"0"的那条路线,而接入点和固定电话是有物理连接的,所以,本次通话相当于是用固定电话打的,只是表面上用的是手机而已。否则,就还是使用图3中标有"1"的那条路线。一般一个接入点可同时支持n个(最大7个)图3中所示的智能手机。

3.3 固定电话用手机接
本部分主要阐述固定电话接听的新过程。以前在接听固定电话时,可以直接用固定电话或者无绳电话。而本过程就在原来的基础上,增加一个图3中的接入点设备,当固定电话被呼叫时,信号也会通过接入点,然后利用接入点中内附的Bluetooth芯片对接入点周围短距离范围内进行检测,如果发现周围有Bluetooth的手机并判断合法,就把信号通过Bluetooth技术,转接到手机。这样就可以使用手机接听固定电话了。否则,就按原来的方法接听固定电话。
固定电话用手机打和固定电话用手机接流程示意图
图3 固定电话用手机打和固定电话用手机接流程示意图

3.4 关键技术
3.4.1 接入点技术
整个接入点主要由网关控制???、电话线路接口??楹虰luetooth收发??樽槌桑ㄈ缤?)。网关控制??槭钦鐾厝砑脑诵衅教?。操作系统运行于此硬件平台之上,而所有应用软件又运行于操作系统之上;电话线路接口??槭峭睾偷缁巴慕涌?,由线路切换继电器、电话线接口芯片、DTMF(Dual-Tone MultiFrequency)接收电路、DTMF发送电路和FSK解调及振铃接收电路组成;Bluetooth收发??榘˙luetooth射频电路、基带处理电路和PCM编解码电路,通过处理器的UART1和网关控制??橄嗔?。语音信号通过PCM编解码器和电话接口芯片连接。处理器把Bluetooth??榻邮盏降氖萃ü檎唤馐臀?、挂机、拨号、来电显示等命令,并通过数据线控制电话语音接收与拨叫电路的各种操作。
接入点组成??榭蛲?
图4 接入点组成??榭蛲?

3.4.2 智能手机与接入点通信技术
智能手机与接入点通信技术都是由智能手机的应用软件[3]来完成。本应用软件要实现的功能如下:
(1)、当用户按拨打电话时,系统就触发了一个中断,这个中断主要是使系统先去检测其Bluetooth设备是否在图4中所示的接入点设备上登记,如果登记了,说明这次拨打可以从接入点设备,再经过电话线路拨出。然后使Bluetooth与接入点上的Bluetooth相连接。并且设置状态为"0"。如果没有登记,说明当前位置没有能连接的接入点,所以状态设置为"1"。用户具体拨号电话后,具体走哪条线路,由以上所设的状态值来执行。
(2)、"0"状态时,在逻辑部分的接收过程,首先由电话线路传来的数据过来,传给接入点的PCM编解码器,在由PCM编解码器传给Bluetooth??椋ㄈ缤?)。Bluetooth??樾纬葿luetooth包后,发送到智能手机的Bluetooth设备上。再由Bluetooth传给听筒。
(3)、"0"状态时, 在逻辑部分的发送过程,当用户在讲话时,语音经麦克风的声电转换以后送入电源集成电路,经内部的音频放大以后,从电源集成电路输出放大的模拟音频信号。该信号在送到PCM编解码器并在其内部完成PCM编码。从其输出PCM信号送到语音编码器,在语音编码器内经语音数据线和地址线将话音数据送到中央处理器,语音数据流在中央处理器完成信道编码以后,经中央处理器送到Bluetooth设备。Bluetooth设备接收语音数据后,转换为Bluetooth数据包,再经过Bluetooth发送到接入点的Bluetooth设备。

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结束语

随着智能手机技术的不断发展,智能手机将不断集成各相关应用,从而不断的拓宽智能手机的功能。而Bluetooth在手机产业链的中的发展也在不断的拓宽。所以,运用智能手机结合Bluetooth设备进行短距离无线应用开发将是智能手机应用开发的一个重要方向。


参考文献


[1]. 金纯. 蓝牙技术[M]. 电子工业出版社. 2001(12).
[2]. The Bluetooth Specification. http://www.bluetooth.org/specifications.htm.
[3]. 傅曦,齐宇,徐骏. Windows Mobile手机应用开发[M]. 人民邮电出版社. 2005(6).
[4]. 李静. 蓝牙应用开发指南--近程互联解决方案[M]. 科学出版社. 2003(6).

作者简介如下:

金纯(1966-),男(汉族),重庆,留美博士;重庆大学软件学院(Software Engineering Institute of Chong qing University)教授,研究生导师;重庆金瓯科技发展有限公司董事长;重庆市蓝牙无线技术研究所创始人并任所长;重庆邮电学院客座教授;美国Illinois University 博士;归国前美国微软资深软件工程师与项目主管,参与Oracle、SQL Server、Hotmail等大型项目并因在Hotmail项目中表现杰出获比尔·盖茨亲授奖牌;归国后主持开发国内第一套蓝牙开发平台、蓝牙网关、蓝牙通用无线接口???、蓝牙耳机等系列产品;主编国内第一部蓝牙技术专著:《蓝牙技术》、《802.11b无线局域网》;参与863项目:"基于'蓝牙'技术的工业现场设备、监控网络及其关键技术研究";主要研究方向:计算机软件、广播电视技术、无线局域网、蓝牙。400039

过晓华(1979-),男(汉族),江苏无锡;重庆大学 软件学院 软件工程专业硕士研究生,研究方向为嵌入式系统。400044

 

一门兴隆
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