（计算机软件与理论专业论文）基于mtk的二次开发平台的研究与实现.pdf

摘要 摘要 随着社会信息化程度的不断提高，移动通信技术的迅猛发展，使得移动终端 的竞争越来越激烈，手机的定位己经由早期的通讯设备演变为消费类电子产品， 其具备的功能也由单一的通讯功能扩展为以通讯功能为主、各种应用并重，因 此手机应用软件的开发愈发显得尤为重要。 本文结合从事的手机应用软件的设计开发工作的经历，首先简单的阐述了 手机操作系统以及无线应用协议的架构和原理，然后对m t k 软件平台的体系结 构进行了系统的分析与研究，介绍了m t k 各个模块的功能及其之间的接口与交 互，以及m m i 的运行机制，在此基础上，设计开发了一个基于m t k 基本软件 架构上的集短信支付、网络服务更新、短定时处理等模块于一体的二次开发平 台，通过重点分析了二次开发平台中的短信支付模块和手机终端与w a p 内容服 务器交互的网络模块以及短定时等模块来阐述二次开发平台架构与原理，并通 过调用二次开发平台中的网络接口、短信支付接口和短定时接口，设计并开发 了应用软件无线触控，最后把无线触控和二次开发平台移植到一个m t k 平台的 手机上进行测试，显示实现的效果。 关键词：m t k ；二次开发平台；接口；应用软件 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h er a p i dd e v e l o p m e n to f m o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ，b r i n g si n c r e a s i n g l yf i e r c ec o m p e t i t i o no fm o b i l ep h o n e s ， t h ep o s i t i o n i n go fm o b i l ep h o n e sh a sb e e nt u r n e df r o me a r l yc o m m u n i c a t i o n e q u i p m e n ti n t oc o n s u m e re l e c t r o n i c sp r o d u c t s ，t h ef u n c t i o no fi th a sb e e ne x t e n d e dt o w o r ka sc o m m u n i c a t i o nt o o l sm a i n l y 、析t hv e r i o u so fa p p l i c a t i o n st o g e t h e rf r o mt h e s i n g l ef o r m e rc o m m u n i c a t i o nf u n c t i o n i nt h i sp a p e r , a c c o r d i n gt om ye x p e r i e n c ei nd e v e l o p m e n to fm o b i l ea p p l i c a t i o n s o f t w a r e ，s i m p l yi n t r o d u c e dt h em o b i l eo sa n dt h ef r a m e w o r ka n dp r i n c i p l e so f w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o lf i r s t l y , a n dt h e nd o i n gl o t so fa n a l y s i sa n dr e s e a r c h i n g t o w a r dt h ea r c h i t e c t u r eo fm t ks o f t w a r ep l a t f o r m i nt h i sp a r t ，i td e s c r i p e da l lt h e i n t e r f a c e sa n di n t e r a c t i o nb e t w e e nt h em o d u l e so fm t k ，a n dt h er u n n i n gm a c h i n a s m o fm m i b a s e do ni t ，w eh a v ed e s i g n e das e c o n d a r yd e v e l o p e m e n tp l a t f o r m ，w h i c h i n t e g a t i n gs m sp a y m e n t ，u p d a t eo fn e t w o r ks e r v i c e s ，s h o r t t i m i n gp r o c e s sa n dm a n y o t h e rm o d u l e s b yf o c u s i n go nt h es m sp a y m e n tm u d u l ea n dt h en e t w o r ki n t e r a c t i o n m o d u l eb e t w e e nt h em o b i l et e r m i n a l sa n dw a pc o n t e n ts e r v e r , a n dt h es h o r t - t i m i n g m o d u l ea n do t h e rm o d u l e st oa n a l y z i n gt h ea r c h i t e c t u r ea n dp r i n c i p l eo ft h e s e c o n d a r yd e v e l o p m e n tp l a t f o r m w eh a v ed e s i g n e da n dd e v e l o p e dt h ew i r e l e s s t o u c h i n gc o n t r o la p p l i c a t i o ns o f t w a r eb yc a l l i n gt h en e t w o r ki n t e r f a c es m sp a y m e n t i n t e r f a c ea n ds h o r t t i m i n gi n t e r f a c e f i n a l l y , w ep o r t e dt h ew i r e l e s st o u c h i n gc o n t r o l a n dt h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tp l a t f o r mt oam o b i l eb a s e do nm t kp l a t f o r m ，d i d s o m et e s t i n ga n dd i s p l a y e dt h ee x p e c t e de f f e c t k e yw o r d s ：m t k ；s e c o n dd e v e l o pp l a t f o r m ；i n t e r f a c e ；a p p l i c a t i o ns o f t w a r e i i 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) 百疹签字日期：少d 年月2 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解壶昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ：姗 导师签名( 手写) 帅妖 签字日期：夕p 年f 月2 月签字日期：) 吖矽年月2 月 第1 章绪论 1 1 课题背景 第1 章绪论 1 9 8 7 年，我国通过进口设备在广州开通第一个模拟移动电话网开始移动通 信服务，其用户数在十年后达n l o o o 万户，之后短短四年里用户规模成为世界 第一。2 0 0 3 年1 0 月，中国移动电话用户数首次超越固定电话用户达到3 2 亿户， 普及率已达到2 4 8 。2 0 0 7 年，中国手机用户达到5 4 7 亿户，比2 0 0 6 年增长1 8 7 ， 进一步奠定了全球最大手机用户国家得地位。2 0 0 8 年第一季度，中国手机用户 继续保持旺盛得增长势头，单季度新增手机用户超过2 7 0 0 万户，月均新增用户 超过9 0 0 万户，尽管面临紧缩的货币政策、牌照制度放开等宏观政策环境调整带 来得潜在风险的同时，广大用户的消费热情并未受到太大影响，反而在一定程 度上促进了手机市场的规模兴起，手机市场整体销售量同样实现了稳定的增长， 庞大的手机消费市场，吸引着很多有经济实力的企业加入到这个市场中来，中 国手机市场正在进入新得发展阶段【2 j 。 中国的手机市场得稳步增长不仅表现在用户需求不断激发，随着消费市场 的逐步成熟和消费者对于手机功能要求的提高，普通手机的简单功能( 打接电 话、收发短信) 早已不能满足人们的需要，各种新业务如：彩屏、照相及音乐 等功能在趋于普及的基础上也已经不能满足人们的需要。伴随着手机技术的发 展、3 c 融合和2 5 g 和2 7 5 g 第二代多媒体手机的出现，催生了手机在产品、技 术等各方面正在发生一场变革。从消费层面分析，消费者对多媒体手机的需求 也越来越多，不仅限于m p 3 、自动聚焦的数码摄像功能、t v 视频输人输出功能、 j a v a 应用、动画浏览、定位、可视电话、网络浏览器、数字广播、手机游戏等 功能。用户越来越多的喜欢接触更多更新的多媒体应用，也希望以合理的价格、 稳定的性能、人性化的界面展现给终端消费者，从一定程度上讲，手机多媒体、 智能功能为未来3 g 市场的应用做好了前期准备。因此第三代手机产品的革命更 多是体现在功能应用方面，存储、传输、网络、电池等功能的应用逐渐显现作 用，特别是i p h o n e 手机在全球的推出，充分体现了3 c 的技术融合趋势【3 j ，使手 机创新功能不断增加，推动了手机功能的人性化演迸，主要表现在以下两个层 第1 章绪论 面： l 、 产品软硬件配置不断升级 首先，手机正在通过融合硬件功能创新产品，即不断融合3 c 功能，如电视 手机、节能手机等。尤其值得一提的是i p h o n e ，尽管i p h o n e 对于中国消费者来 讲，其对整个手机行业所带来得冲击和影响远远没有显现，但其对传统手机设 计理念的重新诠释，却毫无疑问地让广大消费者对创新性消费概念有了更多的 期待，手机产品与其他消费电子产品融合的趋势已经十分明朗。其次，手机逐 渐融合软件功能创新产品，通过手机应用软件为消费者提供内容服务，主要用 于满足细分市场的个性化需求，如安全手机等。 2 、 业务应用侧重实用功能 随着全球通讯产业的快速发展，移动通讯产业价值链正向业务端转移，移 动运营商开始联合手机厂商积极推广各类手机应用业务，通过融合应用业务来 创新产品开始成为手机厂商开辟蓝海的途径之一。赛迪顾问认为，长远来看， 手机的硬件功能的扩展空间已十分有限、未来手机功能的扩展将更多的来自应 用与业务。庞大的用户基数、细分市场的差异化需求，手机技术创新远快于其 他消费电子产品等特点，正在成为促进手机市场规模化发展的强大催化剂。毫 无疑问，随着消费者个性化需求的不断升级，在日益激烈的大环境下，产品技 术的升级和新业务应用的拓展速度已经开始成为关乎手机企业生存命脉的重中 之重【2 l 。 手机的诞生，改变了人类交流的方式，开创了移动通信的历史。早期的手 机砖头模样，电池组只能支持半小时的通话时长，且只具备单一的通话功能。 在手机已经走过2 0 多个春秋的今天，手机早已不仅仅只提供单一的语音服务， 而是迈进了多元化的应用时代。手机已由单一的语音通话向话音、数据、图像 综合方向演变，融合了m p 3 、p d a 、g p s 、移动视频、上网等诸多功能。现在， 手机可以用来拍照、摄像、用来播放音乐、用来玩游戏，用来收发电子邮件等 等。无论从外形上还是从功能上，手机已经和当初大相径庭，已经突破了传统 的语音电话传输功能，实现全方位信息传输，它己经成为一个集娱乐、时尚为 一体的电子消费品，承载了更多的增值服务，已经实现了多种扩展功能应用。 如联想健康$ 9 0 0 手机是一款不仅外观精致奢华，更能测量体温、湿度、紫外线 强度以及给予健康建议等扩展功能的特色手机。 作为一种通信工具手机很好地体现了它应尽的职责但是随着岁月的流逝仅 2 第1 章绪论 仅用通信终端作为手机的定义显然是狭窄的，人们已不再满足于手机单一的通 信功能了，人们想从手机那里了解到更多的资讯和获得更多的时尚娱乐。随着 技术的创新，在我们今天的生活中，手机更是一个必需的个性化的智能信息用 品和娱乐终端。手机的普及和其应用的多样化促进了手机应用软件开发技术的 发展。 1 2 课题研究的意义 m t k ( m e d i a t e k ) 联发科技的缩写，是全球十大半导体芯片设计公司之一， 统计数据表明，到目前为止，手机领域已占有我国市场近5 0 的基带芯片份额， 拥有成熟g s m g p r s e d g e 方案，也是目前中国手机芯片和方案市场上出货量 最大的厂商。它的创新性的t u r n k e ys o l u t i o n 模式( 将芯片与手机开发所需的软 件平台乃至第三方软件捆绑销售) 提供了最先进、健全的多媒体平台解决方案， 可以适应于不同的需求，不仅支持主流功能，还支持比较广泛的新功能扩展。 目前包括运营商、终端商在内的相关企业都在积极探索和开发手机的新功能， 既有立足于硬件、软件的严发创新，又有立足于软件的整合优化，以期出奇制 胜的驾驭市场。尽管m t k 的t u r n k e ys o l u t i o n 模式省去了很多的开发周期和开 发成本，但是用户已不再只满足于实现语音通讯，对外观、款式、功能的要求 达到了前所未有的高度，对于用户而言，协议层软件是不可见的，用户最直观 感受就是应用层软件所反映出来的界面和操作的简易性，应用层软件的性能对 于移动终端产品的优劣具有举足轻重的作用，这使得手机软件的设计成为一项 越来越复杂的大型的软件系统工程，由于应用层软件与通信设备的标准是相对 独立的，应用层软件中有一些常用的功能模块经常需要重复开发，为了减少软 件工程师开发工作量，可以将这些功能模块集成做成接口( 也既二次开发平台) ， 供相应的应用层软件再次开发调用。因此基于m t k 的二次开发平台研究与实现 具有现实而且长远的意义，此外，从市场效益的角度来说，不仅给公司节省了 许多开发成本，带来了可观的经济价值，同时又为软件工程师节省了许多开发 时间，使软件工程师能够把时间放在软件功能多样性和实用性的实现上。 3 第1 章绪论 3 主要开发工具介绍 1 、语言编辑器一s o u r c ei n s i g h t ： s o u r c ei n s i g h t 是一个面向项目开发的程序编辑器和代码浏览器，它拥有内 置的对c c + + ，c 撑和j a v a 等程序的分析。s o u r c ei n s i g h t 能分析源代码，并且在工 作的同时能动态维护它自己的符号数据库，自动显示有用的上下文信息。s o u r c e i n s i g h t 不仅仅是一个强大的程序编辑器，它还能显示r e f e r e n c et r e e s ，c l a s s i n h e r i t a n c ed i a g r a m s 和c a l lt r e e s 。s o u r c ei n s i g h t 提供了最快速的对源代码的导航 和任何程序编辑器的源信息、提供了快速和革新的访问源代码和源信息的能力。 与众多其它编辑器产品不同，s o u r c ei n s i g h t 能在编辑源代码的同时源代码，提 供实用的信息并立即进行分析。 s o u r c ei n s i g h t 是如今最好用的语言编辑器，支持几乎所有的语言，如c 、 c 抖、a s m 、p a s 、a s p 、h t m l 等常见的，还支持自己定义关键字，也提供了 可快速访问源代码和源信息的功能。s o u r c ei n s i g h t 不象其它的编辑器产品，它 还可以帮您分析源代码，并在您编辑的同时立刻提供给您有用的信息和分析。 2 、编译工具_ a 1 w 编译器a d s1 2 t j a d s 全称为a r md e v e l o p e rs u i t e ，是a r m 公司推出的新一代a r m 集 成开发工具。现在a d s 的最新版本是1 2 ，它取代了早期的a d s l 1 和 a d s l 0 。a d s 目前支持所有a r m 系列的处理器，可以运行在w i n d o w s 平台 和l i n u x 平台上，主要是由以下6 个部分组成： ( 1 ) 代码生成工具：代码生成是由源程序编译、汇编、连接工具集组成。a d s 的代码生成工具支持a r m 和t h u m b 的c 和嵌入式c + + 编译器，同时还 对最终生成代码做了优化，可执行文件要比同种类型的其他编译器 小2 0 。 ( 2 ) 集成开发环境：a d s 的i d e ( i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ) 采用 的是m e t r o w e r k s 公司的c o d e w a r r i o r ，内置了工程管理器、代码生成接口、 语法敏感的编辑器、源文件和类浏览器、版本控制系统接口以及文本搜 索引擎等。 ( 3 ) 调试器：a d s 中包含了三个调试器：a x d 、a d w 、a r r n s d 。a x d 是图形 化的调试工具；a d w 是与以前兼容的a r m 调试器，用在s d t 中； a r m s d 是一个命令行的工具用于辅助调试。可扩展的a d s 调试体系结构 4 第1 章绪论 可以使得用户不变换调试器就可以选择不同的调试代理，如a r m u l a t o r 、 a n g e l 、m u l t i i c e 来与目标系统相连。 ( 4 ) 指令集模拟器：a d s 内置了a r m u l a t o r 作为其指令集模拟器，对基于内 核处理器的a r m 和t h u m b 提供精确的模拟。 ( 5 ) a r m 开发包：a r m 开发包是由一些底层的例程和库组成。它可以帮助 用户快速开发基于a r m 的应用和操作系统，具体包括系统启动代码、串 口驱动程序、时钟例程、中断处理程序等。 ( 6 ) a r m 应用库：a d s 中包含了标准c 库，并对广泛使用的函数提供了源代 码，可以直接将其结合到具体的应用中，从而降低开发难度。a d s 由命 令行开发工具，a r m 时实库，g u i 开发环境( c o d ew a r r i o r 和 a x d ) ，实用程序和支持软件组成。有了这些部件，用户就可以为a r m 系列的r i s c 处理器编写和调试自己的开发应用程序了。 3 、v i s u a lc + + v i s u a lc + + 是一种c c h 语言的集成开发环境( i d e ) ，主要由集成开发环 境d e v e l o p e rs t u d i o 、m f c 和p l a t f o f i ns d k 三部分组成，具有功能强大的可视化 软件开发工具，兼有高级，和低级语言的双重性，功能强大，灵活，执行效率 高，嵌入汇编语言简单，方便实现一些底层的调用，适合一些系统级的开发， 常用于开发驱动程序和基于通信的程序，适用开发高效，短小，轻量级的c o m 组件d l l 。在多线程、网络通信、分布应用方面，v c h 有不可比拟的优势， 但最大缺点是开发效率不高。本文开发过程中，用模拟器调试时用到它【8 9 ，一o l 。 1 4 本论文的工作和结构 基于m t k 的二次开发平台研究与实现工作前后经历了三个主要阶段： 第一阶段：学习阶段。在原有嵌入式系统的理论基础上，进一步对手机这个 通信系统进行深入学习，阅读大量的m t k 教程和相应的设计与开发的文档，着 重于对m t k 的人机交互系统进行有针对性的学习，为后续的工作奠定了良好的 专业理论基础。同时，为了更好的进行软件设计，阅读h t t p 解析和移动互联 网的相关书籍和文章，并参阅软件工程的书籍，学习必要的软件设计知识。对 整个m t k 的二次开发平台的架构进行把握。 第二阶段：设计阶段。在了解了整个手机架构的前提下，对二次开发平台功 5 第1 章绪论 能和总体架构进行设计，并分解成各个模块，从而对各个模块要实现的功能和 相应的实现流程进行设计。 第三阶段：实现阶段。理论结合实践在手机软件平台m t k 平台上设计实现 二次开发平台，实现相应的模块功能接口和移植说明。 根据攻读研究生期间所完成工作，将论文结构安排如下： 第一章：绪论。简要介绍了移动通信终端设备手机的发展与手机应用软件开 发的现状以及进行此研究的必要性和实际意义。 第二章：综合介绍要基于m t k 的二次平台研究与实现涉及到的相关知识， 如嵌入式系统和嵌入式操作系统，w a p 等。 第三章：对m t k 手机平台的软件体系结构进行研究，主要从m t k 的软件架 构方面以及应用层的扩展进行阐述。 第四章：在m t k 的平台上对二次开发平台进行总体设计，主要对网络模块、 短信支付模块以及定时器等模块要实现的功能以及实现的流程进行的具体描 述。 ， 第五章：在基于m t k 的二次开发平台的的基础上通过调用短信支付接1 ：3 、 网络接口、以及短定时等接口来开发无线触控应用软件，并对这个软件进行调 试和验证。 第六章：总结课题结果、不足之处以及展望。 6 第2 章综述 2 1 嵌入式系统 第2 章综述 当前，嵌入式系统在个人数据处理、多媒体通信、在线事务处理、生产过 程控制、交通控制等各个领域内都得到了广泛的应用，各种相关的嵌入式产品 纷纷涌现。尤其是近几年，随着软件、硬件技术的提高及市场的驱动，嵌入式 系统应用越来越广泛，嵌入式处理器、嵌入式操作系统及嵌入式系统的应用领域 都出现了新变化及新的发展趋势，如：多核技术、嵌入式l i n u x 、嵌入式互联网 应用等。可以说嵌入式系统正处在一个飞速发展和激烈竞争的时代，未来的几 年里这种发展和竞争将达到白热化的程度【4 j ，嵌入式系统也将越来越引起人们的 重视，就嵌入式系统的技术和市场来说，国外发展速度极快，已经由简单走向 成熟，主要有v x w o r k 、q n x 、p a l m o s 、w i n d o w sc e 等，而国内的嵌入式操作系 统研究开发有2 种类型，一类是基于国外操作系统二次开发完成的，如海信的基 于w i n d o w sc e 的机顶盒系统；另一类是中国自主开发的嵌入式操作系统，如凯 思集团公司自主研制开发的嵌入式操作系统h o p e no s ( “女娲计划 ) 等【6 】。 嵌入式系统就是一个计算机硬件和软件的集合体，也许还包括其他一些机 械部件，它是为完成某种特定的功能而设计的【5 1 ，是一种基于微处理器、软件驱 动的可靠的实时控制系统。 互匦盈 二区里 三二 7 第2 章综述 图2 1 嵌入式系统硬件的组成 嵌入式系统是当前微电子技术和计算机技术的一个重要的分支【7 1 ，它的架构 可以分为硬件和软件两大部分。硬件部分由嵌入式处理器、存储器、输入设备、 输出设备等组成( 如图2 1 所示) ，软件部分主要是嵌入式操作系统( r t o s ) 以及 架设在其上的嵌入式应用软件。二者是一个紧密的结合体，通常会被一同编译 连接并下载到嵌入式硬件载体中从而完成系统预定的功能。嵌入式操作系统是 一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统( 包括硬、软件系统) 极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备 驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。 2 1 1 嵌入系统的分类【1 2 q 6 】 目前，据不完全统计，世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1 0 0 0 种，处理器芯片速度越来越快，性能越来越强，价格也越来越低。按照复杂程 度可以将嵌入式系统分成三类： l 、小型嵌入式系统：这些系统式采用一个8 位或者1 6 位的微控制器，硬 件和软件的复杂度赌比较小，需要进行板级设计，有的甚至用的是电池驱动， 当为这些系统开发嵌入式软件时，只要用微控制器或者处理器专用的编辑器、 汇编器和交叉汇编器，通常用c 语言来开发这些系统。 2 、中型嵌入式系统：这些系统采用一个1 6 位或者3 2 位的微控制器、d s p 或者精简指令集计算机设计的，硬件和软件的复杂度都比较大，对于复杂的软 件设计，可以使用r t o s 、源代码设计工具、模拟器、调试器和集成开发环境来 设计。 3 、复杂嵌入式系统：它的软硬件系统都非常的复杂，开发时需要协同设计， 并最终集成到最终的系统中。 目前主要的嵌入式处理器类型有p o w e r p c 、a r m 、6 8 0 0 0 、m i p s 系列等。 在m t k 的平台中实用的是a r m 处理器，它具有体积小、低功耗、低成本和高 性能等优点，可以满足本系统所要完成的功能。 2 1 2 实时操作系统与嵌入式实时操作系统【1 2 1 6 】 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应 8 第2 章综述 用程序是运行于r t o s 之上的各个任务，r t o s 根据各个任务的要求，进行资源 ( 包括存储器、外设等) 管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在r t o s 支持的系统中，每个任务均有一个优先级，r t o s 根据各个任务的优先级，动 态地切换各个任务，保证对实时性的要求。而嵌入式实时操作系统应用于实时 性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发过程是通过交叉开发来完成的， 即开发环境与运行环境是不一致。嵌入式实时操作系统具有规模小( 般在几 k 几十k 内) 、可固化使用实时性强( 在毫秒或微秒数量级上) 的特点 2 1 3 手机操作系统【1 7 1 9 1 手机做为通讯设备，是一种特殊的嵌入设备，手机开发是典型的嵌入式实时 操作系统的应用，手机操作系统( o s ) 提供了智能化的数据终端。在手机操作 系统之上开发应用程序可以避免直接和最底层硬件打交道，并能够方便的实现 许多较为复杂的功能。目前应用在手机上的操作系统主要有智能机的操作系统 p a l m o s 、s y m b i a n 、w i n d o w sc e 、l i n u x 、和a n d r o i d ，以及目前国内应用比较 广泛的的n u c l e u s 系统。 s y m b i a n 系统：s y m b i a n 系统是一个实时性的和多任务的纯3 2 位操作系统， 具有功耗低和内存占用少等特点，主要适合在手机等移动通讯设备上使用，在 经过不断的完善后，已经可以支持g p r s 、蓝牙、s y n c m l 、以及3 g 技术。而且 最重要的是它是一个标准化的开放式的平台，任何组织和个人都可以为支持 s y m b i a n 的设备开发软件。与微软产品不同，s y m b i a n 将移动设备的通用技术， 也即操作系统的内核，与图形用户界面技术分开，这样不仅能够很好的适应不 同方式输入的平台，同时也可以使厂商为自己的产品制作更加友好的操作界面。 目前为这个平台开发的i a v a 程序已经在互联网上盛行，用户可以通过安装这些 软件，扩展手机功能。 w i n d o w sm o b i l e 系统：w i n d o w sm o b i l e 系统主要包括有p o c k e tp c 、 s m a r t p h o n e 以及p o c k e tp cp h o n e 三大平台体系，w i n d o w sm o b i l e 系统能为用户 提供语音和数据以及多媒体的功能，通过连接到微软的后端服务器结合相关的 服务，从而能够成为移动商务人士或者公司用户通过小型移动电话实现移动服 务和互联网访问的主要平台。用户也可以按照自己的需要增加内存、加装摄像 头以及调制解调器等设备，实现更多的功能。缺点主要是能耗太大，不支持适 9 第2 章综述 用于手指操作的电容触屏以及多点触摸。 l i n u x 系统：l i n u x 系统是一个源代码开放的操作系统，整个操作系统是免 费的，这样就等于节省了产品的生产成本。l i n u x 操作系统的系统资源占用率较 低，性能比较稳定，而且能够与j a v a 相互融合，是其它任何一个操作系统所不 能比拟的，l i n u x + j a v a 的应用方式，能够给手机应用提供更多的拓展空间。 l i n u x 操作系统的缺点就是由于l i n u x 操作系统介入智能手机领域较晚，采用此 操作系统的手机有限，所以专为这些少量用户所制作的第三方软件还非常少， 影响了l i n u x 操作系统在智能手机领域内的势力扩张。 p a l mo s ：p a l mo s 系统是一种3 2 位的嵌入式操作系统，它的操作界面采用 的触控式，几乎所有的控制选项都排列在屏幕上，使用触控笔就可以进行所有 操作。p a l mo s 系统是一套极具开放性的手机操作系统，开发商向用户免费提供 p a l m 操作系统的开发工具，允许用户利用该工具在p a l m 操作系统的基础上编写、 修改相关软件，使支持p a l m 的应用程序丰富多彩、应有尽有，而且p a l m 操作 系统的最大优点就是本身所占的内存非常的小，也就是说基于p a l m 操作系统编 写的应用程序所占的空间也很小，缺点就是p a l mp a l m 操作系统本身不具有录 音、m p 3 播放功能等，如果需要使用这些功能，就需要另外加入第三方软件或 硬件设备才能实现。 a n d r o i d 系统：a n d r o i d 系统是g o o g l e 与开放手机联盟合作( 联盟由包括 中国移动、摩托罗拉、高通、宏达电和t m o b i l e 在内的3 0 多家技术和无线应 用的领军企业组成) 开发的基于l i n u x 平台的开源的手机操作系统。它主要包括 有操作系统、用户界面和应用程序( 移动电话工作所需的全部软件) 三部分， 并且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。 n u c l e u s 系统： 前面介绍的几种手机操作系统都市智能机上的操作系统，而n u c l e u s 系统是 比较特殊的一种手机操作系统，它只是非智能机m t k 平台手机的内核，把它拿 出来列为手机操作系统完全是由于m t k 的缘故。m t k 是现在市场上所有国内 手机设计、制造商使用的最多的一个完整的手机产品解决方案，在这个解决方 案是将手机芯片和手机软件平台预先整合到一起，集成较多的多媒体功能，使 终端厂商节约成本，加速产品上市周期，而且价格较低，在大陆手机公司和手 机设计公司得到广泛的应用【3 4 1 。m t k 采用的就是n u c l e u s 实时操作系统，在其 上做了个内核抽象层的封装，以适应多种实时操作系统，如o s c a r 、n 岭a d x 、 1 0 第2 章综述 n u c l e u s 。整个软件系统包括n u c l e u s 操作系统、平台设备驱动、协议栈、文件系 统、w g u i 、m m i 、j 2 m e 等。在这里m m i 部分几乎包括了操作系统内核、协 议栈、文件系统之上的所有部分，其中w g u i 也在其中。 n u c l e u s 本身是美国源代码操作系统商a c c e l e r a t e dt e c h n o l o g y ( a t i ) 公司 推出的新一代嵌入式操作系统，属于抢先式实时多任务操作系统内核，绝大部 分的代码使用a n s ic 编写，非常便于移植于各种处理器家族【3 3 1 。n u c l e u s 采用 的是微内核技术，将操作系统最基本的功能放在一个比较小的核心中实现，其 他功能尽量放在核心以外，也采用了软件组件的方法，每个组件具有单一而明 确的目的，通常由几个c 及汇编语言模块构成，提供清晰的外部接口，对组件 的引用就是通过这些接口完成的。除了少数一些特殊情况外，不允许从外部对 组件内的全局进行访问1 2 。当然作为一个非主流的操作系统，其本身也存在着 很多的不足，比如：实时性不够、定时中断管理不可靠、i o 管理太简单、操作 系统的调试工具太少等【2 0 】。 2 2 无线应用协议w a p 随着科学技术的迅猛发展，i n t e m e t 及其应用也获得了迅速发展，并带来了信 息技术的革命，同时也促进了移动电话之类的移动通信设备的巨大发展移动通 信网络商们为了满足移动通信用户对无线电通信设备的信息服务功能的要求。 积极的扩展移动网络，想尽办法提供更多的功能和无线电信息服务。因此，将 移动网络与i n t e m e t 结合起来，利用i n t e r n e t 来为移动通信用户提供高效率的信息 服务自然的孕育而生了。为了协调和规范市场上各种各样的技术标准，促进无 线网络与i n t e m e t 的互联，1 9 9 7 年6 月，爱立信、摩托罗拉、诺基亚和无线星球 ( u n w i r e dp l a n e t ) 四大公司合作，成立了眦垤论坛( w a pf o r u m ) 。其宗旨就是 将i m e m e t 的海量信息与先进的业务引入到无线电通信设备使用领域中，目标是 建立一个能够协调不同无线电网络技术的全球无线协议规范。w a p 论坛设立以 后得到了业界的积极响应，虽然成立初期只有4 名成员，但他们广泛邀请无线行 业中的其他伙伴加入进来，这样各路人士纷纷汇聚旗下，目前已经有了5 0 0 多名 成员，拥有全球移动电话9 0 以上的份额，并代表着超过l 亿用户的电信公司、 领先基础设备提供商、软件开发商以及向无线行业提供解决方案的相关机构等。 在1 9 9 7 年9 月，该论坛就发布了w a p 标准的构架，至t j l 9 9 8 年的年初初，该论坛就 第2 章综述 将w a p 规范正式公布，随后在1 9 9 9 年先后发布t w a p1 1 版和w a p1 2 版【2 3 2 5 1 。 2 2 1w a p 规范 w a p 的规范是一种无线应用程序的编程模型和语言，它定义了一个开放的 标准结构和一套用来实现无线i n t e m e t 接入的协议。w a p 规范的要素主要包括 有：w a p 编程模型、遵守x m l 标准的无线标记语言( w m l ) 、用于无线终端的微 浏览器规范以及轻量级协议栈和无线电话应用( w 1 a ) 框架【2 6 t 2 8 t3 2 1 。下面简单的 介绍下这几个组件。 1 w a p 编程模型：w a p 编程模型的最大优势就是很大程度上利用了现有的 w w w 编程模型，应用开发人员这样就可以最大限度地利用已有的经验和各种 开发工具。此外，w a p 编程模型还针对无线环境的通信特点对原有的w w w 编 程模型进行了优化和扩展。 2 无线标记语言( 啪) ：遵守x m l 标准的无线标记语言特别适合于在性 能方面严重受限的移动通讯手机。w m l 和w m ls c r i p t 不要求用户使用传统的 p c 机键盘和鼠标来进行输入，同时在设计的时候就考虑到了手机的屏幕尺寸小 的限制。w m l 将页面文件分割成一套用户交互操作单元，一个交互操作单元被 称为一个卡，用户在进行i n t e m e t 访问时只需要在一个或多个w m l 文件产生的 各个卡之间来回导航。使用w a p 网关，所有的w m l 内容都可以通过i n t e m e t 使用h t t p1 1 请求进行访问，因此传统的w e b 服务器、工具和技术可以继续使 用【2 4 刀, 3 0 l 。 3 微浏览器规范：微浏览器规范定义了一个适合于移动手持设备的、功能 强大的用户接口模型。这个规范定义手机如何解释w m l 和w m l s c r i p t 并且显 示给用户。用户可以通过收集按键上下的移动在各个卡之间来回进行导航切换。 此外，为了保持与p c 上的标准浏览器一致，微浏览器还提供了各种导航功能， 如b a c k 、h o m e 、书签等。微浏览器还允许具有大屏幕的手机以及更多其它特性 的手机自动显示更多的内容【3 2 1 。 4 轻量级协议栈：轻量级协议栈将无线手机访问i n t e m e t 的带宽需求降到最 低，从而保证了各种无线网络都可以使用w a p 规范，这样通过使用w a p 协议 栈可以节省大量的无线带宽。 5 无线电话应用( w t a ) 框架：无线电话应用框架允许无线手机访问各种电 1 2 第2 章综述 话功能如呼叫控制和来自w m ls c r i p tp p l e t 中的信息。 6 w a p 网关：w a p 规范使用了标准的w e b 代理技术将无线网络与w e b 连 接起来。通过将处理功能集中在w a p 网关中，w a p 结构可以大大减少了手机上 的操作负载。一个w a p 网关一般包括以下功能：协议网关：协议网关将来 自w a p 协议栈的请求翻译到w w w 协议栈( h t t p 和t c p i p ) 中；内容编 码器和解码器：内容编码器将w e b 内容翻译成紧密编码的格式，以减少通过无 线数据网络传输的数据包的大小和数量 3 1 , 3 2 】。 2 2 2w a p 以及w a p 的组成 w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 无线应用协议是一个开放式标准协议， 利用它可以把网络上的信息传送到移动电话或其他无线通讯终端上。与超文本 传输协议h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e r p r o t o c 0 1 ) - - 样，规定了w e b 服务器与客户浏 览器之间通信的方式、交互的方式和一系列规范。w a p 建立的是一个比较松散 的层次结构，每层的开发独立于其他层，这样就比较容易能够引入新的传输协 议和服务类型【2 7 ，2 9 捌。w a p 协议层的组成示意图如图2 2 所示。 图2 2w a p 的协议栈 a 无线应用环境层是基于w w w 和移动电话技术的结合的一种通用应用环境。 w a e 的基本目的是建立一个可共同操作的环境，该环境允许操作人员和服务 1 3 第2 章综述 供给者用有效的方法创建能达到大量不同无线平台的应用和服务，w a e 层含 有微型浏览器、w m l 、w m l s c r i p t 的解释器等功能1 3 2 j 。 b 无线对话协议层为两个对话服务提供了有一致接口的w a p 应用层，在w t p 办理层上操作的连接导向服务，在安全或非安全数据包服务上操作的非连接 服务( w d p ) 。具有支持在压缩的超空间编码中的h t t p 功能和语义、支持长 久对话状态以及暂停和恢复、支持协议特性流通等功能。 c 无线办理协议层是在数据包服务顶端运行，提供适合在”瘦”客户( 移动网络 站) 上执行的普通办理导向协议，在安全和非安全数据包网络上能有效地操 作，提供三个级别的传输服务、提供可选择的用户间可靠性、提供可选择 的超频带数据确认、提供p d u 串联延迟确认以减少传送信息的数量以及异 步传输等的功能口引。 d 无线传输层安全性层是基于工业标准传输层安全协议也就是以前的安全插 槽层上的一个安全协议，是为w a p 传送协议的使用而设计的，并由于低带 宽通信信道上使用而进行了优化。能保证数据在终端和应用服务器间稳定准 确无误地传送、也可以保证数据在终端和应用服务器间传输的保密性，避免 数据传输中的截取、窃、保证终端应用服务器真实性、提供能检测和驳回 重发数据的功能、也能保证终端用户通信的安全 3 1 , 3 2 】。 e 数据报协议层用于传输数据，发送和接收消息。它可以向w a p 的上层协议 提供服务支持，并保持通信的透明性，同时能够独立运行下部无线网络。在 保持传输接口和基本特性一致的情况下，w d p 采用中间网关可以实现全局工 作的互用性，从而实现无线数据的顺利传输l z 6 ，z 7 ，3 2 j 。 2 2 3w a p 的原理与系统架构【3 2 1 w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c a l ) 是开放的协议，无线网络和i n t e m e t 网络 相结合的产物，由于数据业务在无线网络中应用的需求，促进了w a p 的形成。 w a p 网络架构由w a p 网关、移动终端和w a p 内容服务器三部分组成，采 用b s 的模型。在移动终端( w a p 手机) 均配备了一个微浏览器，该浏览器采 用了一种类似于卡片组的工作方式。用户可以通过卡片组来浏览移动网络运营 商提供的各项w e b 业务。工作时，移动终端用户首先选择一项业务，该业务会 将卡片组下载到移动终端，然后用户就