嵌入式蓝牙PSTN语音接入点的设计与实现

每个驱动都有一个称为file_operations的数据结构,包含指向驱动程序内部大多数函数的指针。当系统引导时,驱动程序初始化函数将file_operations结构的指针送给内核,内核就可以通过该指针访问驱动程序内的函数。因而,这些函数就是进入驱动程序的基本入口点。当用户程序执行系统调用时,将导致驱动程序内相应的函数被调用。

2.2 需求分析

嵌入式蓝牙PSTN语音接入点的硬件设计中,电话线路接口模块、蓝牙收发模块是外扩的模块,需要在μClinux内核为基提供支持。

蓝牙收发模块通过MCF5272的串口2和网关控制模块相连,因而直接使用μClinux自带的串口驱动程序就可以完成对此模块的控制;而电话线路接口模块通过GPIO口以及外部中断线与网关控制模块相连,必须由我们自由提供驱动程序。

2.3 FSK来电显示芯片驱动的设计与实现

FSK来电显示驱动的主要任务就是完成FSK来电显示信息的接收,总工作流程如图4所示。其主要功能由设备驱动程序基本入口点中的open、release、read、ioctl、select函数,以及设备初始化函数、中断处理函数、下半部分处理函数、定时器超时处理函数完成。下面对其中一些关键的函数进行简要介绍。

（1）read函数

read、write称为对设备的I/O操作。当用户进程对设备执行I/O操作时,设备可能并不具备进行I/O操作的条件。这些情况下,用户进程可以选择继续等待,即通过interruptible_sleep_on()函数让用户进程进入睡眠状态;也可以选择不等待,立即返回。这就产生一两种类型的I/O操作,即阻塞型I/O和非阻塞型I/O。我们的驱动同时支持阻塞型和非阻塞型的读操作。

（2）ioctl函数

设备特殊文件之所以特殊就是因为它代表一个设备,可以通过它对设备的属性进行设置,这和对设备的I/O操作不同。我们通过ioct1函数来实现,ioct1的实质就是向设备发送命令来改变设备的属性。在实现此驱动的过程中发现,FSK来电显示芯片在没有真正的FSK数据的时候也会受到干扰,使数据线上有电平的跳动,从而产生不应该产生的中断对系统的性能造成影响,因而提供了2个ioct1命令给用户进程,来控制FSK中断的打开与关闭。

（3）select函数

为了使用户进程可以使用I/O多路转接技术,在驱动程序中实现了select函数。当用户进程执行select系统调用的时候,每一个加入select测试集合的设备的select函数都被调用,如果其中任何一个或多个设备可以进行要求的I/O操作,则select返回;否则,通过select_wait()函数让用户进程进入睡眠状态,直到有任何一个设备可以进行要求的I/O操作或超时为止。

（4）中断处理函数及下半部分处理函数

FSK来电显示芯片只有1根数据线连接到CPU的GPIO口上。这根数据线的每一字节数据都以0开始、以1结束,中间是8位的ASCII码,最低位最先发送,在没有数的时候数据线一直保护高电平。由于FSK来电显示数据具有这种特殊的格式,把这根数据线同时接到CPU的外部中断线上,并设置为下降沿触发,这样每来1字节数据就会产生一次中断。FSK数据帧由若干字节这样的数据组成。FSK数据速率是1.2kb/s,因而1个bit延续约0.83ms。这样收一个字节的数据就需要耗费约8.3ms的时间。显然在中断处理程序里面接收数据是不合适的,所以在中断处理程序中只调用mark_up函数标记数据的到来,而把接收及处理数据的任务留到下半部分程序中完成。

下半部分程序负责接收1字节的FSK来电显示数据,由于1字节数据中可能有多个下降延,所以在进入处理函数后首先要关闭FSK中断,然后每0.83ms读一次GPIO口,接收一位的数据,收完1字节数据后要打开FSK中断,以接收下一字节的数据。

根据本次FSK中断是否为此次通信的每一个中断,可以判断本次接收的是否为FSK数据帧的第一个字节,如果是,那么将启动一个内核定时器,其超时时间设为1s（因为一个FSK数据帧的传输时间不会超过1s）。在定时器超时后,内核将调用定时器超过时处理函数,提取出主叫用户的电话号码,并通过wake_up函数唤醒任何等待读此设备的用户进程。

2.4 DTMF语音拨号、来电显示驱动的设计与实现

由于DTMF芯片要提供双音多频拨号的功能,所以与FSK芯片驱动相比,DTMF芯片驱动中多了一个write函数。DTMF芯片的多音多频拨号部分有2根线和CPU相连：1根数据线、1根时钟线。Write函数实际上就是根据芯片的写时序把用户进程发来的数据传送到芯片上去。

相比于FSK来电显示信息的接收而言,DTMF来电显示信息的接收就比较容易了。DTMF来电显示芯片提供了1根中断信号线和4根并行数据线,每次中断来只需要读并行信号线,并进行简单的解码、缓存工作就可以了。此外为了方便,把摘、挂机,抬高、拉低静音等命令者包含此驱动的iotcl命令集中了;和FSK驱动一样,为了防止干扰对DTMF来电显示信息的影响,也在iotcl命令提供了打开、关闭DTMF来电显示中断的命令。