MiniPhone

项目说明

这是一台简易4G手机，主控基于合宙Air724UG模组，Lua脚本二次开发。实现了通话、短信发送、播放音乐等功能。Air724UG 是合宙通信推出的超小封装 LTE Cat.1模块，是4G全网通模块，采用紫光展锐的UIS8910平台，支持标准AT和Lua脚本二次开发，本次项目使用lua二次开发将其直接作为主控，相对于常规的MCU+4G模块方案减少了成本和元器件，同时能更好的发挥其内部MCU性能。

视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1194y1B7qQ/

开源协议

本工程依据“CC-BY-NC-SA 4.0”知识共享许可协议，请勿用于商用，转载时请标明出处。

项目相关功能

• 电话通信
  进入电话app界面，输入电话号码，按“*”键拨出，按“#”键退出。
• 短信发送
  进入短信app界面，按右侧“↑”“↓”按键切换到号码框或短信框，在号码框输入电话号码，在短信框按“0-9”数字按键切换短信内容（消息列表存放在sd卡中的message.json文件里），按“*”号键发送，按“#”键退出。
• 音乐播放
  进入音乐app界面，按右侧“↑”“↓”按键切换mp3文件（文件保存在sd卡的music文件夹里），按“*”号键播放和停止，按“#”键停止并退出。
• 一键指定呼叫
  在主界面，按“0-9”数字按键，直接进入拨号界面并设置好对应电话号码（电话号码列表存放在sd卡中的call list.json文件里），按“*”键拨出，按“#”键退出。
• 开关机及定时休眠
  在关机状态，按住右侧电源按钮持续4秒手机开机，并显示开机动画。进入主菜单后，按住右侧电源按钮持续2秒弹出关机确认界面，按“*”号键关机，按“#”键返回。1分钟无按键操作，手机屏幕和按键灯熄灭，进入休眠状态以降低功耗。
• 游戏娱乐
  进入游戏app界面，有一个小鸟游戏。用“*”号键控制小鸟上升，很简单的一个游戏，按“#”键退出。
• U盘模拟
  手机接入电脑后会模拟出一个U盘，指向板上的sd卡，可以用来存放文件。

项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

项目进度

3月26日，原理设计结束，PCB打样。目前PCB分为两块，一块主板、一块lcd板。
3月30日，3D外壳设计完毕，在三维猴下单打样。在立创商城和淘宝购买元器件。
4月3日，3d外壳和元件陆续到货，编写测试代码，验证硬件部分。
4月7日，硬件部分验证完毕，开始设计软件部分。
4月19日，已实现所有要求的功能，整机测试。（使用8Ω1W的喇叭，发现声音不清晰，调高音量感觉有破音）
4月21日，修复一些bug，重新修改了开机动画。测试了另外购买的喇叭，发现声音依旧不太清晰，暂时先不改了，准备结项。
4月22日，完善资料和文档，结项。

项目介绍

1.硬件

硬件上使用Air724UG模块作为主控，所有外设都接在模块上，主板采用4层板，阻容基本上是0402封装，整机外壳5X10cm，锂电池容量为1500mAH。板上预留了摄像头接口以及锂电池电量计芯片（未验证），硬件简易框图如下：

手机正面是一块280X240的tft液晶屏和12颗按键，按键采用的是6x6x7.2贴片带灯，套了数字按键帽，按键上的灯统一由air724UG的一个pwm口控制。侧面是3颗侧贴的轻触按钮，实现“上”、“下”、“开关机”功能。底部是一个Typec座和一个双色LED，typec口用于电池充电以及程序烧入，并且可以连接到PC用于模拟U盘，模拟的U盘目录指向手机上的SD卡。双色LED用于指示充电状态，红色表示充电，蓝色表示充满。背面扬声器位置开孔以及4个M2.5的固定孔位置。


PCB和整机图片

2.软件

软件部分基于LuatOS-Air编写，LuatOS-Air = Lua + AT，是合宙嵌入式操作系统LuatOS在蜂窝物联网模组上推出的开源的二次开发框架。LuatOS-Air将传统的AT命令用Lua语言封装成API，开发者可以通过调用API轻松便捷的实现SOCKET、MQTT、OTA、GPIO、I2C、SPI等功能。框架如下：

紫光展锐8910平台的Cat.1模块底层core中跑的操作系统是FreeRTOS, core在启动过程中，会创建一系列的task，例如音频、协议栈、串口等。
其中有一个task，用来加载Lua虚拟机，解析运行用户编写的Lua脚本，这个task，我们称之为Lua virtual task（另外在Lua脚本中，利用Lua的协程特性封装了一个sys.taskInit接口，借用了task的概念，实际上并不是真正的task）。脚本中的所有应用，都运行在Lua virtual machine task中，属于单task应用。sdk框架如下：

本次工程代码用到了VOLTE高清通话、LVGL、浮点运算以及模拟U盘等功能，官方发布的core不满足需求，所以需要定制固件。合宙官方提供了固件定制系统，针对用户不同功能使用场景，进行在线定制固件。满足用户功能定制化需求，同时也能最大化保留Lua运行和存储空间。固件定制链接如下：http://erp.openluat.com/firm_customized

代码主要编写app应用层脚本，我将代码分为3个文件夹，分别为/main、/panel和/resources。main文件夹部分是一些应用初始化以及UI加载等代码，panel文件夹部分是每个应用app界面代码，resources文件夹存放一些app图标、控件图片以及音频文件，尺寸较大的图片和文件存放在sd卡中。
IDE使用VSCode，下载luatIDE以及相应的debug插件，可以通过usb口进行下载调试，具体教程可看稀饭放姜这位大佬的b站视频Luat开发视频教程合集和合宙官网（https://doc.openluat.com/）提供的资料，本次项目也是参考了官网的昆仑镜和iCool项目，代码在https://gitee.com/openLuat/Luat_Lua_Air724U/tree/master

UI基于LVGL库，LVGL 是一个开源的图形库，它提供了创建嵌入式 GUI 所需的一切，具有易于使用的图形元素、漂亮的视觉效果和低内存占用的特点。基本上，大部分控制器（需要能够驱动显示屏）都适合运行 LVGL。最低要求是：

C语言版本的LVGL支持触摸屏、鼠标、键盘、编码器、按钮等多种输入设备，合闸官方提供的demo是基于触摸屏的设计，移植到本工程改为按键输入时找不到group相对应的api，不知道是不是lua 版本的 LVGL还未支持。目前是为所有界面编写了按键响应函数，这导致控件配合的不是很好。

开机动画结束后进入主界面，顶部显示手机卡状态、当前时间以及电池电量。中间app图标排成一排，当前选中的app在中间，按右侧“↑”“↓”按键切换app，按“*”键进入app界面（当前切换动画代码未编写，切换过程不太直观），各app界面功能看工程视频。

3.调试

3.1硬件调试

由于air724UG模块背面有焊盘类似BGA，在焊接时需要借助加热台。先在焊盘上涂抹锡膏，放上模块进行加热，所以PCB板背面的元件先不要焊接！焊好模块周边的元件以及usb口部分的元件，先烧入脚本进行测试模块背面焊盘是否焊接良好。背面焊盘主要是按键和摄像头以及lcd背光，摄像头预留暂时未写对应代码暂时不管，想用的可以用官方的demo测试。按键可以用线短接来模拟测试。

主板与LCD板通过1.27间距的双排插座插针连接，这是为了检修以及安装方便。但是排针排座连接也增加了高度，为了参照按键的高度，我把LCD板上插针的黑色塑料部分拆了，剪短针长至4.5mm。注意焊好后再去掉塑料部分是很困难的，在拔的过程中极有可能导致液晶屏损坏，所以最好先焊好排针最后焊液晶屏。

PCB板连接PC时需接上电池，否则TP4057可能工作不正常导致模块启不来。

3.2软件调试

可以通过LuaTools工具进入脚本烧入，具体烧入步骤可以参考稀饭放姜大佬的b站视频，手机侧面的第二个按钮是boot键，按住该键再重启即可进入boot模式。同时板上接出了一个重启按键，在裸板时可以协助调试。另外板上预留了串口接口，可以接出使用（未使用过，使用usb调试很方便）。LuaTools工具可以打印日志，想输出哪些信息在脚本里调用log.info()即可。

烧入脚本程序重启后会发现没有开机动画，进入主界面也没有背景等问题。这是因为sd卡里没有对应文件。用usb接上PC，会在PC端弹出一个U盘，该U盘指向的就是手机上的sd卡，将附件提供的music文件、message.json、call list.json、wallpaper.png、wallpaper2.png和startup animation.gif放入U盘，再重启就可以了。如果PC端有提示U盘但是打不开，可能是sd卡格式损坏，将U盘快速格式化一遍就行了。

3.3附件说明

附件视频依次测试了上述介绍的功能，附件里的sd压缩包文件用来拷贝到sd卡根目录，code压缩包文件包含了脚本和定制的core。3d外壳压缩包文件包含了3d打印文件。luaTools下载地址:https://doc.openluat.com/wiki/21?wiki_page_id=2070

4.总结和待实现功能

之前做的一些关于4G模块的项目都是MCU+4G方案，初次了解到合宙的这种方案，感觉这是种趋势，在性能和成本上都要好于常规方案。配套的LuatOS框架也很大的提升了开发效率。Lua作为一种脚本语言，可以很容易的被C/C++ 代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，这使得Lua在应用程序中可以被广泛应用。不仅仅作为扩展脚本，也可以作为普通的配置文件，代替XML,ini等文件格式，并且更容易理解和维护。

本工程实现了所要求的功能，但还有些小瑕疵：喇叭在播放一段时间后会出现杂音不清晰、主界面切换app图标时有时会出现某一项图标消失不显示、长时间播放音乐手机会有发烫现象。后续等空闲时间的时候再改进吧，还有一些功能后续也会添加，比如录音、wifi定位、摄像头识别二维码、扫码支付、文件夹浏览等。（但是时间多久不定，勿cue）

以上是本工程全部内容，感谢查阅！