用 STM32H747I-DISCO + EC200U 打造一台触屏 4G 电话（Zephyr + LVGL）

用一块带 4 寸触摸屏的开发板 + 一片 4G Cat.1 模组，从零实现一台能打电话的电话机： 触屏拨号盘、来电弹窗显号、通话计时、免提通话、大音量振铃——全部开源方案。

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一、这是什么项目

用 STM32H747I-DISCO（Cortex-M7 @ 400MHz，4" 800x480 MIPI-DSI 电容触摸屏）

• UniKnect Gen1-PRO 扩展板（移远 EC200U 4G Cat.1 模组）， 在 Zephyr RTOS + LVGL 9.5 上实现了一台功能完整的触屏电话：

• 触屏数字键盘拨号、拨打/挂断

• 来电弹窗显示号码、接听/拒接、大音量振铃

• 通话中计时、免提喇叭双向通话

• 4G 网络状态实时显示（注册状态/信号）

软件零闭源依赖：Zephyr（Apache-2.0）+ LVGL（MIT）+ uniknect-c（移远官方 C 框架，Apache-2.0）。

二、硬件连接

UniKnect 扩展板提供 EC200U 模组及其电源管理。与 DISCO 之间只需 3 根线：

UniKnect 侧（J308 跳线块）信号DISCO 侧

J308 针脚编号：左列从上到下 1/3/5，右列 2/4/6。拔掉 J308 上原有跳线帽再飞线。 两板各自独立供电（UniKnect 插自己的 DC5V，DISCO 插自己的 USB），只共享信号和地。

音频：

• 通话声音：EC200U 的 SPK 输出 → UniKnect 板上的喇叭

• 振铃：DISCO 板载 WM8994 codec → CN11 绿色耳机口/喇叭（比模组自带铃声大得多）

三、软件架构

┌─────────────────────────────────────────────┐
│  phone_ui.c   LVGL 9.5 界面（拨号盘/来电/通话） │  ← 主线程：触摸 + 显示
├─────────────────────────────────────────────┤
│  modem_task.c  电话状态机（独立线程）           │  ← AT 命令全在这
├─────────────────────────────────────────────┤
│  ringtone.c   铃声生成（正弦波→SAI/I2S→WM8994）│  ← 独立线程
├─────────────────────────────────────────────┤
│  at_client（uniknect-c，RT-Thread 血统 AT 引擎）│
│  OSAL（CMSIS-RTOS2 风格接口 → Zephyr 移植层）   │
│  hal_uart（UART8 中断收发 + 环形缓冲）           │
├─────────────────────────────────────────────┤
│  Zephyr v4.4 内核 + 驱动（UART/DSI/LTDC/I2C…）  │
└─────────────────────────────────────────────┘

线程模型：UI 主循环（10ms tick）/ 模组任务（AT 独占）/ 铃声线程（DMA 喂块）， 三者经 k_msgq + 共享状态通信，互不阻塞。

四、关键实现

4.1 电话状态机（modem_task.c）

EC200U 的语音通话就是几条 AT 命令的事，配上 URC 监听就是完整状态机：

/* 状态机：IDLE / DIALING / INCOMING / ACTIVE */
switch (state) {
case IDLE:
    /* RING URC → INCOMING（+CLIP 抓来电号码） */
    break;
case INCOMING:
    /* UI 弹窗；ATA 接听 → ACTIVE；ATH 拒接 → IDLE */
    break;
case DIALING:
    /* ATD<号码>; 已发；每秒 AT+CLCC 轮询，stat=0 即接通 → ACTIVE */
    break;
case ACTIVE:
    /* 通话计时；ATH 或 NO CARRIER → IDLE */
    break;
}

来电显号和铃声使能（初始化时一次设置）：

at_exec(client, "AT+CLIP=1");                 /* 来电显示号码 */
at_exec(client, "AT+QAUDMOD=2");              /* 音频通道：免提喇叭 */
at_exec(client, "AT+CLVL=5");                 /* 音量最大 */

URC 注册（at_client 的 URC 表机制，来电/挂断异步通知）：

static const at_urc_t phone_urc[] = {
    {"RING",        "\r\n", on_ring,        NULL},   /* 来电 */
    {"+CLIP:",      "\r\n", on_clip,        NULL},   /* 来电号码 */
    {"NO CARRIER",  "\r\n", on_no_carrier,  NULL},   /* 对方挂断 */
};
at_obj_set_urc_table(client, phone_urc, ARRAY_SIZE(phone_urc));

4.2 LVGL 拨号界面（phone_ui.c）

800x480 大屏，手写 LVGL（不依赖 GUI Guider）。数字键盘是 3x4 按钮矩阵：

static const char *keys[] = {"1","2","3","4","5","6","7","8","9","*","0","#"};

for (int i = 0; i < 12; i++) {
    lv_obj_t *btn = lv_button_create(keypad);
    lv_obj_set_size(btn, 180, 70);                     /* 大按钮好按 */
    lv_obj_set_pos(btn, 40 + (i % 3) * 210, 130 + (i / 3) * 82);
    lv_obj_add_event_cb(btn, on_digit, LV_EVENT_PRESSED, (void *)keys[i]);
    /* 用 PRESSED 而非 CLICKED：手指轻微移动时 CLICKED 会被判成拖拽丢弃 */
    lv_obj_t *lb = lv_label_create(btn);
    lv_label_set_text(lb, keys[i]);
    lv_obj_set_style_text_font(lb, &lv_font_montserrat_24, 0);
    lv_obj_center(lb);
}

三个界面用 lv_screen_load() 切换：拨号屏 / 来电屏（大号号码 + 接听/挂断）/ 通话屏（计时 + 挂断）。

4.3 大音量振铃（ringtone.c）

模组自带铃声音量太小（内置 PA 上限），改用 DISCO 板载 WM8994 codec 播放程序生成的铃声—— 不需要音频文件，正弦波查表生成：

/* 双音 440+480Hz（美式回铃音），44.1kHz/16bit/立体声 */
#define TONE_AMP  12000

static void fill_block(int16_t *buf, size_t frames)
{
    static uint32_t phase1, phase2;
    for (size_t i = 0; i < frames; i++) {
        int32_t s = (sine(phase1) + sine(phase2)) / 2;   /* 双音叠加 */
        buf[i*2] = buf[i*2+1] = (int16_t)(s * TONE_AMP / 32767);
        phase1 += PHASE_STEP_440HZ;  phase2 += PHASE_STEP_480HZ;
    }
}
/* 节奏：响 1s 停 2s，来电期间循环；接听/挂断即停 */

音频通路（SAI1 + I2S DMA → WM8994 → CN11 耳机口），初始化时序要注意 "先起 SAI 时钟再配 codec"（codec 的电荷泵需要 MCLK/BCLK 在场）。

五、编译与烧录

环境：Windows + Zephyr 4.4（工作区自带 SDK 1.0.1），Git Bash：

export ZEPHYR_BASE=/d/luglZephyrproject/zephyr
export ZEPHYR_SDK_INSTALL_DIR=/d/luglZephyrproject/zephyr-sdk-1.0.1/zephyr-sdk-1.0.1
export ZEPHYR_TOOLCHAIN_VARIANT=zephyr

cd /d/luglZephyrproject
west build -b stm32h747i_disco/stm32h747xx/m7 \
  --shield st_b_lcd40_dsi1_mb1166_a09 -p always -d build/h747phone \
  /d/luglZephyrproject/app/stm32H747_phone
west flash -d build/h747phone

控制台（ST-Link VCP，115200）启动日志：

*** Booting Zephyr OS build v4.4.0-25 ***
<inf> ringtone: audio hw ready
[INFO] [modem] probing AT... (round 0)
[INFO] [modem] online (round 0)
[modem] registered, phone ready

六、成果

功能清单

功能实现

资源占用

FlashRAM

（H747 还有 M4 核和 8MB SDRAM 完全没用上——扩展空间很大）

整机实拍

七、技术要点回顾

1. 电话 = 几条 AT 命令：ATD（拨）/ ATA（接）/ ATH（挂）/ +CLIP（显号）/ AT+CLCC（状态轮询）—— 4G 模组的语音功能没想象中复杂

2. 分层抽象是移植的关键：OSAL + hal_uart 两层换掉，整个 AT 框架（at_client/ql_*）零修改跨平台

3. 大屏触摸 + LVGL 是绝配：800x480 的拨号键盘比实体按键手感好

4. 音频可以"借"：模组铃声小就换板载 codec——程序生成正弦波，连音频文件都不用

5. Uniknect 板的正确用法是飞线不是叠插：3 根线（TX/RX/GND）比整个 Arduino 排针可靠得多

全部代码基于开源组件：Zephyr v4.4 / LVGL 9.5 / uniknect-c（Apache-2.0）。