发明内容
本发明为克服现有技术所存在的技术问题和功能局限,本发明要解决的技术问题是提供一种双卡双待手机及其SIM卡初始化方法,既能实现两个SIM卡同时待机,又不增加GSM通讯模块。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种双卡双待手机,使用一套GSM通讯电路、一个天线、单一存储器、两套SIM卡接口电路和一个模拟开关,以及一套其他控制电路,
所述GSM通讯电路包括射频电路和基带处理器,所述射频电路包括射频收发芯片、射频功率放大器和天线开关,其中该天线开关集成到前端模块中,所述基带处理器包括GSM信号处理器和通用嵌入式CPU,
所述天线与射频电路、基带处理器顺次连接;所述天线与所述射频电路的前端模块是通过阻抗线连接,该阻抗线传输自空间接受或手机发射的射频信号;所述前端模块到所述的射频收发芯片采用阻抗线传输接受的射频信号,该前端模块通过控制线的控制信号对手机处于接收模式还是发送模式以及发送的频段进行控制;在所述的射频收发芯片内部进行信号的转换后将处理后的信号通过I/O线传输至所述的通用嵌入式CPU;该通用嵌入式CPU通过数据总线与所述的GSM信号处理器进行数据传输;
所述的存储器与所述的通用嵌入式CPU直接采用地址和数据总线连接,以传输信号;
所述的通用嵌入式CPU与所述SIM卡通过所述的模拟开关相连,该模拟开关将该通用嵌入式CPU传出的时钟和数据信号切换成两路,分别提供给所述两个SIM卡;
所述的通用嵌入式CPU通过键盘接口接出的行列数据对键盘操作情况进行读取,
所述的通用嵌入式CPU通过差分数据线与所述的音频电路相连;
马达通过通用数据输入输出接口GPIO与所述的通用嵌入式CPU相连。
所述的基带处理器采用展讯公司的SPREADTRUM 6600D芯片。
所述的射频收发芯片采用芯科实验室有限公司的SI 4210,所述的射频功率放大器采用采用芯科实验室有限公司的SI 4300。
所述的存储器采用存储器采用三星公司的NOR+SRAM FLASH。
所述的GSM信号处理器采用中星微公司的PM+VC0529。
所述的其它控制电路包括T-flash卡,该T-flash卡与所述的通用嵌入式CPU之间通过一个SPI总线数据传输接口相连。
所述的其它控制电路包括I/O接口电路,该I/O接口电路与所述的通用嵌入式CPU的连接包括USB差分数据线、以及耳机的音频信号线。
所述的LCD接口电路包括液晶显示模块、摄像头,所述的GSM信号处理器与该摄像头及液晶显示模块均通过数据总线传输信号。
所述的所述其它控制电路包括电源功率模块、键盘、音频电路和LCD接口电路。
一种上述双卡双待手机的SIM卡初始化方法,包括下列步骤:
步骤(1)上电开机;
步骤(2)应用层模块读取手机固定存储设备保存的当前待机模式信息;
步骤(3)三种用户模式判断,如果是SIM1单待机,转步骤6;如果是SIM2单待机,转步骤5;如果SIM1和SIM2双待机,转步骤4;
步骤(4)应用层模块启动SIM1协议栈和SIM2协议栈;
步骤(4.1)进入双卡双待待机模式开机流程;
步骤(4.2)如果收到SIM1和SIM2的卡状态通知,同时启动步骤5.2和步骤6.2;如果否,重复步骤4.2,等待直到收到SIM1和SIM2的卡状态 通知;
步骤(5)应用层模块启动SIM2协议栈;
步骤(5.1)进入SIM2中单待机开机流程;
步骤(5.2)协议层模块判断SIM2卡状态是否使能,如果是,转步骤5.4;如果否,转步骤5.3;
步骤(5.3)提示请插入SIM2卡,转步骤7;
步骤(5.4)SIM卡管理层的SIM2任务模块初始化SIM2中保存的数据;
步骤(6)应用层模块启动SIM1协议栈;
步骤(6.1)进入SIM1中单待机开机流程;
步骤(6.2)协议层模块判断SIM1卡状态是否使能,如果是,转步骤6.4;如果否,转步骤6.3;
步骤(6.3)提示请插入SIM1卡,转步骤7;
步骤(6.4)SIM卡管理层的SIM1任务模块初始化SIM1中保存的数据;
步骤(7)结束。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过软件和硬件的同步配合设计,该GSM移动终端在只有一个单独的GSM通讯模块下,能够同时支持两个SIM卡,并且两个SIM同时待机。并且该双卡双待手机不增加GSM通讯模块,而且不增加新的天线,从而有较小的手机体积,降低了手机成本。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明需要硬件设计和软件设计同步配合,下面从硬件和软件的角度对本发明进行说明。
请参阅图1和图3所示的本发明的硬件平台。本发明手机硬件上使用一套GSM通讯电路、一个天线、单一存储器、两套SIM卡接口电路,以及一套其他控制电路。各部分的功能如下:
所述GSM通讯电路包括射频电路和基带处理器。
基带处理器:包括GSM信号处理器和通用嵌入式CPU。所述的基带处理器BBIC采用展讯公司的SPREADTRUM 6600D芯片。该GSM信号处理器是数字信号处理芯片(Digital Signal Processing,以下简称DSP),选用中星微公司的PM+VC0529。
GSM信号处理器完成的功能:
语音编解码,完成语音信号和数字信号之间的转换;
信息编解码,改善传输过程中由噪声和干扰造成的误差,提高系统可靠性;
信号调制与解调,完成数字信号和模拟信号之间的转换;
自适应均衡:解决由多径衰落引起的时延扩展造成的高速传输时码元间的干扰性。
嵌入式CPU:
完成所有控制工作,包括通讯流程处理、手机界面处理、附件管理等。
射频电路:主要包括射频收发芯片和射频功率放大器、天线开关等,完成基带信号和射频信号之间的调制和解调。其中该天线开关集成到前端模块FEM中,该前端模块还有一些匹配电路。所述的射频收发芯片采用芯科实验室有限公司的SI 4210,所述的射频功率放大器采用采用芯科实验室有限公司的SI 4300。
存储器:包括闪存FLASH,存放手机软件资源以及提供程序运行空间。当需要提高程序运行速度时,该存储器也可还包括RAM。该存储器采用三星公司的NOR+SRAM FLASH。
模拟开关:由于基带芯片只提供一个SIM卡接口,因此需要模拟开关进行切换。
其它控制电路:包括电源功率模块、音频电路、键盘、I/O接口电路和LCD(液晶显示器)接口电路等。该电源功率模块包括提供手机电源的部分和电源管理模块。LCD接口电路包括液晶显示模块和摄像头。
请参阅图5。图5是本发明的硬件连接关系图。所述天线与射频电路、基带处理器顺次连接。
所述天线ANT与所述射频电路的前端模块FEM的引脚序号1ANT是通过阻抗线连接,该阻抗线传输自空间接受或手机发射的射频信号。
所述前端模块FEM的引脚序号28到所述的射频收发芯片(以下简称Transceiver)的引脚序号29采用阻抗线传输接受的射频信号,该前端模块FEM通过控制线的控制信号对手机处于接收模式还是发送模式以及发送的频段进行控制。该引脚序号28为天线开关的接收端DCS/RX、GSM850/GSM900/RX,经射频滤波器RF Filter后连接收发器Tranceiver;引脚序号29为Tranceiver上接收天线开关输出的信号接口RFIDP、RFIDN、RFIEP、RFIEN,这是射频传输的四条差分线。
在Transceiver内部进行信号的转换后将处理后的信号通过4条I/O线传输至通用嵌入式CPU,即基带芯片(Base Band,以下简称BB),Transceiver的引脚序号6和BB的引脚序号7相连,序号6为BQN、BQP、BIN、BIP,传输四条IQ线RX/TXQN、RX/TXQP、RX/TXIN、RX/TXIP。序号7为RX/TXIN、RX/TXIP、RX/TXQP、RX/TQN,是四条IQ线RX/TXQN、RX/TXQP、RX/TXIN、RX/TXIP的BB接口。其中BQN、BQP、BIN、BIP为基带芯片上的引脚标号,与基带芯片上的引脚标号RX/TXIN、RX/TXIP、RX/TXQP、RX/TQN相连。其中IQ是同步求积分,in-phasequadrature。
BB的引脚序号15通过数据总线与DSP的引脚序号23进行数据传输。15为BB上连接DSP的数据总线接口EMD0~EMD15。23为DSP上连接BB的数据总线接口CPU_DO~CPU_D7和CPU_ADDRO~CPU_ADDR7。
所述的存储器做了兼容,即可以采用另外一种存储器,主要是为了防止缺货。其引脚序号16与BB的引脚序号8直接采用地址和数据总线连接,以传输信号。引脚序号8为16条数据总线D[00:15]的接口,EMD0~EMD15。引脚序号16为16条数据总线D[00:15]的接口,DQ0~DQ15。
BB的引脚序号10与SIM卡接口电路引脚序号18的通过一个模拟开关相连,该模拟开关将BB传出的时钟和数据信号切换成两路,分别提供给所述两个SIM卡。引脚序号18为SIM卡上IO接口。引脚序号10为BB上与SIM卡传输数据的SIMDA0,经过模拟开关后与SIM卡连接。该SIMDA0是基带芯片上的引脚标号。
BB通过键盘接口接出的行列数据对键盘操作情况进行读取,引脚序号13为BB上连接键盘的数据接口KEYOUT0~KEYOUT5和KEYIN0~KEYIN3。21为键盘的接口。
所述的其它控制电路包括I/O接口电路,该外部接口与BB的连接包括DM、DP两根USB差分数据线,下载时使用,以及耳机的麦克风MIC和听筒Receiver音频信号线。
19为18PIN上的13、11PIN,传送耳机上Receiver和Mic的接收发送信号。该18PIN为采用的数据连接器,当中的11,13两个管脚传送听筒和麦克的信号。11为BB上的引脚U0RXD0、U0TXD0。
12为BB上与受话器SPEAKER的数据传输接口,即引脚EARP、EARN/HEAD-L,经音频功放驱动Speaker;该12引脚序号还连接Receiver上的引脚AUXSPN/HEAD_R、AUXSPP,以及连接Mic上的引脚MICP、MICN。
20为音频功放的IN+、IN-,经放大后从VO+、VO-输出驱动Speaker和Receiver上的1、2pin,以及Mic上的1、2pin。
所述的其它控制电路包括I/O接口电路,该外部接口与BB的连接包括下载用的DM、DP两根USB差分数据线,以及耳机的麦克风MIC和听筒Receiver音频信号线。
BB通过两对分别从手机和耳机上的MIC传输的差分数据线接收音频信号,通过一对差分线经分别经过三个音频功放驱动五个SPEAKER,并通过一对差分线向Receiver传送数据。其中三个音频功放是音频电路的一部分,是其中的一个芯片。
马达Motor通过通用数据输入输出接口GPIO与所述的通用嵌入式CPU相连。引脚序号14为BB上连接MOTOR的MTCK0接口。引脚序号22经三极管、二极管连接Motor。所述的MTCK0是BB上的引脚标号,与马达相连。
所述的其它控制电路包括T-flash卡,该T-flash卡与BB之间通过一个外围串行接口(SPI)相连。引脚序号9为SPI总线BB端的数据接口PA4/BOOT和U2RXD。17为SPI总线BB端的数据接口CMD和DAT0。
所述PA4/BOOT和U2RXD是BB上的引脚标号,负责与T-FLASH传输信号;所述CMD和DAT0是FLASH上的引脚标号,与PA4/BOOT和U2RXD通过SPI总线相连。
所述的LCD接口电路包括液晶显示模块(LCD Module,以下简称LCM)、摄像头,BB与该摄像头及液晶显示模块均通过数据总线传输信号。引脚序号24为DSP上连接前后摄像头的数据总线接口CS_D0~CS_D7。引脚序号25为DSP上连接LCM的数据总线接口LCD_D0~LCD_D15。引脚序号26为后摄像头的19,21,22,20,18,16,14,12pin和前置摄像头的柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit,简称FPC)上的Y0~Y7,该Y0~Y7是FPC上的引脚标号,数据从这几个引脚传输。引脚序号27为DSP连接LCM的数据总线接口,经四个电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)滤波器连接FPC上的引脚DB1_DB17。
图中引脚序号2为DCS/TX,GSM850/GSM900/TX。引脚序号3为RFOH,RFOL。引脚序号4为RFIH,RFIL。引脚序号5为RFOH,RFOL。所述DCS/TX为开关上数字通信系统(Digital Communication System,简称DCS)频段的输出引脚,GSM850/GSM900/TX为开关上GSM频段的输入引脚。RFOH为功放上DCS的输出引脚,RFOL为功放上GSM端的输出引脚。DCS/TX与RFOH,GSM850/GSM900/TX与RFOL是通过射频阻抗线连接在一起的。
以上是本发明硬件部分,下面介绍软件实现部分。
请参阅图2和图4,软件框架中各部分的功能如下:
协议第一层Layer1:提供芯片和高层软件间的接口,直接控制芯片。
协议第二层Layer2:完成数据传输和流量控制。
无线资源管理(Radio Resources,简称RR):完成无线资源管理。
任务管理模块(Mobility Management,简称MM):完成手机鉴权以及移动性管理。
呼叫控制(Call control,简称CC):和手机呼叫相关的管理。
SMS:短消息业务管理。
附加业务(Sup.Services,简称SS):附加业务管理,如呼叫转移、号码显示等。
由于所有GSM手机必须遵守欧洲电信标准化委员会(ETSI)制定的GSM国际标准协议。而该协议制订的时候只考虑一个手机一张SIM卡的方式,因此,要支持两张SIM卡同时在线,本发明需要做下面的更改设计:
1、网络选择:因GSM是一个全球移动通讯网络,手机可以在不同的国家,不同的运营商之间自由漫游,因此,手机开机以后,首先要选择一个合适的GSM网络进行驻留并接受网络提供的各种业务。
为了实现双卡双待,两张SIM卡都必须同时选择网络并驻留,接受各自的网络信息。
2、小区选择
手机完成网络选择之后,就需要寻找网络允许的所有广播控制信道(Broadcast Control Channel,以下坚持BCCH)频点,并选择一个最合适的进行驻留,小区选择是为了让手机在当前网络下,选择一个最合适的服务小区,并把该小区作为自己的主要服务小区,通过该小区和他人进行通讯。
根据两张SIM卡所属运营商情况,分为两种情况:
A两张SIM卡属于同一运营商,可以只搜寻并选择一次BCCH,两个卡都在同一小区驻留。但若小区不允许第二张SIM驻留,可以选择同时切换到临近小区,或两张卡分别驻留不同小区,适当时候再同时切换到最优小区。
B两张SIM分别属于不同运营商,则需要分别独立完成小区选择和驻留。
3、小区重选:小区重选是手机在空闲模式下,因为位置移动,信号变化等因素引起的重新选择服务小区的过程。
根据两张SIM所属运营商情况,分为两种情况:
A两张SIM卡属于同一运营商,可以由任意一张SIM卡完成相邻小区测量工作,另外一张SIM共享测量数据。若需要重选,则可以共同切换服务小区,若新小区暂时接纳一张SIM卡,另外一张SIM则在适当时候再次发起小区切换。
B两张SIM分别属于不同运营商,则需要分别独立完成小区重选工作
4、位置区更新
当手机从一个位置区移动到另一个位置区,这时,手机发现其存储器中的位置区识别码(LAI,Location Area Identity)发生变化,需要向网络重新登记。
根据两张SIM所属运营商情况,分为两种情况:
A两张SIM卡属于同一运营商,可以由任意一张SIM卡完成测量工作,另外一张SIM卡共享测量数据。若需要位置区更新,则可以共同切换。
B两张SIM卡分别属于不同运营商,由于两个网络的位置区定义不同,位置区更新将独立完成。
另外,由小区参数T3212定义的周期性位置区更新,不管是同一运营商的SIM卡还是不同运营商的SIM卡,都有独立完成网络重新登记工作。小区参数T3212即GSM无线参数中的周期位置更新定时器。GSM系统中发生位置更新的原因主要有两类,一种是移动台发现其所在的位置区发生变化,另一种是网络规定移动台周期地进行位置更新,周期位置更新的频度是由网络控制的,而周期长度则由参数T3212来确定。
5、主叫
当一张卡进行正常呼叫时,另外一张卡处于休眠状态。一旦呼叫完成,休眠卡开始重新找网流程。若网线状态没有变化,则不做任何操作;若网络状态发生变化(移动,信号漂移,时间消逝等))则需要重选,切换或登记。
6、被叫
两张卡都需要监视寻呼信道(PCH,Paging Channel),根据两张SIM卡所属运营商情况,分为两种情况:
A两张SIM卡属于同一运营商,由于可以监视同一个BCCH,因此,只需要根据IMSI计算情况,直接监视相应的寻呼窗口。
国际移动用户识别码(international mobile subscriberidentity,简称IMSI)是国际上为唯一识别一个移动用户所分配的号码,每张SIM卡里都存有这样一个全球唯一的标志号。
B两张SIM分别属于不同运营商,需要分别监视两个BCCH信道。若寻呼窗口能够错开,则分别接受各自寻呼信息;若寻呼窗口刚好一致,则其中一张SIM卡要启动小区重选流程,直到寻呼窗口错开并且信号良好。若上诉条件不能满足,则采用乒乓法分时接收。
7:短消息
短消息数据量较小,并且实时性要求不高,所以两种SIM独立完成。
上述软件设计中的核心问题是管理两张SIM卡。软件方面控制待机的三种模式。在硬件方面通过一个模拟开关在两张SIM卡之间进行切换。
请参阅图6。图6是本发明双卡双待开机的SIM卡初始化流程图。
本发明双卡双待手机的SIM卡初始化方法包括下列步骤:
步骤(1)上电开机;
步骤(2)应用层模块读取手机固定存储设备保存的当前待机模式信息,所述手机固定存储设备可以是手机FLASH等。
步骤(3)三种用户模式判断,如果是SIM1单待机,转步骤6;如果是SIM2单待机,转步骤5;如果SIM1和SIM2双待机,转步骤4;
步骤(4)应用层模块启动SIM1协议栈和SIM2协议栈;
步骤(4.1)进入双卡双待待机模式开机流程;
步骤(4.2)如果收到SIM1和SIM2的卡状态通知,同时启动步骤5.2和
步骤6.2;如果否,重复步骤4.2,等待直到收到SIM1和SIM2的卡状态通知;
步骤(5)应用层模块启动SIM2协议栈;
步骤(5.1)进入SIM2中单待机开机流程;
步骤(5.2)协议层模块判断SIM2卡状态是否使能,如果是,转步骤5.4;如果否,转步骤5.3;
步骤(5.3)提示请插入SIM2卡,转步骤7;
步骤(5.4)SIM卡管理层的SIM2任务模块初始化SIM2中保存的数据;
步骤(6)应用层模块启动SIM1协议栈;
步骤(6.1)进入SIM1中单待机开机流程;
步骤(6.2)协议层模块判断SIM1卡状态是否使能,如果是,转步骤6.4;如果否,转步骤6.3;
步骤(6.3)提示请插入SIM1卡,转步骤7;
步骤(6.4)SIM卡管理层的SIM1任务模块初始化SIM1中保存的数据;
步骤(7)结束。
请参阅图7。图7是本发明双卡双待SIM卡管理流程图。Applicaton Layer:即应用层,完成人机交互。实现了对SIM1卡和SIM2卡中读取的信息的显示和管理,包括电话本、短消息、通话记录、运营商信息等。协议栈的启动也是在应用层在开机初始化的时候完成的。
开机初始化应用层时,通过访问手机固定存储设备中保存的当前待 机模式信息来控制两张卡对应的SIM1任务和SIM2任务的动态创建以及协议层的相应初始化处理。
Protocol Layer:协议层,包括协议接口层。该层向上提供给应用层访问SIM1和SIM2卡协议层的接口,处理应用层访问SIM1和SIM2的请求;通过向应用层发送系统消息传递SIM1和SIM2相关的信息和数据。向下通过SIM卡管理层提供的访问接口来访问SIM1和SIM2,获取相应信息和数据。
协议层完成对应用层请求消息的编码,并对SIM卡管理层发送过来的消息内容进行解码,并将解码后的数据和信息整理后通过信号传递给应用层。
协议层还完成SIM1和SIM2状态的切换和控制。
SIM Manager Layer:SIM卡管理层,主要由SIM1任务、SIM2任务及SIM驱动(即driver)组成。协议层欲访问SIM1卡时,向SIM1任务发送信号,请求访问SIM1卡,SIM1任务在收到信号请求之后,通过SIM driver来控制读写SIM1卡中的信息;同样协议层欲访问SIM2卡时,向SIM2任务发送信号,请求访问SIM2卡,SIM2任务在收到信号请求之后,通过SIM driver来控制读写SIM2卡中的信息。
图7中所示SIM1卡和SIM2卡分别表示物理上的两张卡:SIM卡1和SIM卡2。
上电之后,当应用层初始化时,通过读取手机固定存储设备保存的当前待机模式来启动或关闭SIM1和SIM2相应的协议栈。以双卡双待模式为例:在启动协议栈的时候会创建SIM1任务和SIM2任务,在创建SIM1任务和SIM2任务之后,协议层会分别给SIM1任务和SIM2任务发送初始化SIM卡的请求,SIM1任务和SIM2任务在收到初始化请求之后通过控制SIM driver来读取SIM1和SIM2中的数据,并向协议层汇报SIM1和 SIM2的状态及数据信息,协议层在收到SIM1和SIM2的状态和数据信息之后,对数据信息进行解析,并根据获取的状态向应用层上报系统消息通知应用层SIM1和SIM2状态;应用层根据协议层发来的不同的消息来发起跟SIM卡相关的应用初始化,向协议层发请求读取短消息、电话本、通话记录等数据。
综上所述,本发明实现一种新的GSM通讯终端,该移动终端只有一个单独的GSM通讯模块,但同时支持两个SIM卡,并且两个SIM卡同时待机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应为本发明的技术范畴。