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車(chē)載信息娛樂(lè )系統為提高汽車(chē)駕乘的舒適度起到了重要的作用，從而使得汽車(chē)娛樂(lè )系統在近些年得到了飛速發(fā)展。一方面，用戶(hù)對多媒體娛樂(lè )的要求在逐步增高;另一方面，由于汽車(chē)電子軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，也使得各種各樣的汽車(chē)娛樂(lè )系統應用實(shí)現成為可能。車(chē)載娛樂(lè )系統的技術(shù)發(fā)展正在變得日益復雜，通過(guò)銅纜發(fā)送音頻數據的簡(jiǎn)單音頻系統已經(jīng)成為過(guò)去。為了滿(mǎn)足多通道音頻處理和分布式視頻的要求，復雜的網(wǎng)絡(luò )處理變得越來(lái)越流行。特別是與數字傳輸內容保護(DTCP)加密和解密方法相關(guān)的面向媒體的系統傳輸(MOST)光網(wǎng)絡(luò )正在被許多高檔和中檔汽車(chē)采用。 1 系統組成 系統采用飛思卡爾IMX35處理器，該處理器基于ARM11TM核心技術(shù)，高性能、低功耗、面向數據連接和多媒體而設計，可滿(mǎn)足當前多媒體應用的各種需求。本系統通過(guò)藍牙與帶有藍牙功能的手機相連實(shí)現免提通話(huà)，能夠播放插入系統U盤(pán)中的多種格式的音頻文件，車(chē)載GPS為駕駛者提供導航信息。通過(guò)MOST總線(xiàn)將車(chē)內功放、DVD機連接，傳輸音頻、視頻及控制命令等信息。信息娛樂(lè )模塊的結構圖如圖1所示。 1.1 電源管理 汽車(chē)內的電源管理是一項具有挑戰性的任務(wù)。汽車(chē)電源是電量受限制的電池。在汽車(chē)熄火之后，一方面，車(chē)內系統，尤其是信息娛樂(lè )系統不能有過(guò)大的耗電量，必須保證正常電池在幾天、甚至幾周后仍然能夠順利點(diǎn)火;另一方面，信息娛樂(lè )系統要能夠在超低能耗的狀態(tài)下對特定事件作出有效和及時(shí)的響應。解決方案就是根據具體的需要定制多層次的待機狀態(tài)，使得信息娛樂(lè )系統能夠隨著(zhù)時(shí)間的推移和電池電量的下降逐步進(jìn)入各個(gè)低能耗待機狀態(tài)，直至徹底關(guān)機。IMX35處理器具有不同層次的電源模式、待機模式、休眠模式、停止模式、靜止模式。每種模式的耗電量逐步降低。 1.2 音頻處理部分 音頻系統分為3個(gè)部分，第一部分為USB部分，在該部分中IMX35將USB驅動(dòng)器中的音頻文件讀出，根據設置選擇播放方式，將音頻信息傳送至MOST經(jīng)揚聲器播放或通過(guò)耳機播放;第二部分為藍牙部分，藍牙系統將接收到的語(yǔ)音信息傳送至IMX35，后根據設置選擇播放方式;第三部分MIC部分，IMX35將MIC收集到的經(jīng)CODEC處理后的音頻信息，傳送至藍牙經(jīng)編碼發(fā)送到手機，手機通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將語(yǔ)音信息送至對方手機。第一部分和第三部分主要為數字方式，即通過(guò)串口或USB口傳送PCM編碼流。第二部分，包含模擬和數字兩部分，首先對MIC采集到的語(yǔ)音信息通過(guò)運放進(jìn)行條理，然后通過(guò)CODEC進(jìn)行A/D采樣后送至IMX35。對于耳機輸出，則通過(guò)CODEC將IMX35傳輸過(guò)來(lái)的PCM編碼流，進(jìn)行D/A轉換，轉換成模擬信號送至耳機。所以CODEC最主要的工作有兩個(gè)，一個(gè)是將由外界錄進(jìn)來(lái)的聲波從模擬信號轉換為數字信號交由IMX35系統處理，不論是從Mic In或是Line In錄進(jìn)來(lái)的模擬信號都必須經(jīng)過(guò)這個(gè)程序，才能夠讓IMX35看得懂;另一個(gè)則是反向的流程工作，也就是將IMX35的數字音訊資料透過(guò)CODEC還原成模擬的聲音。由此可知CODEC在音頻系統的組件中所扮演的角色相當關(guān)鍵。 1.3 GPS部分 GPS車(chē)載應用是近年來(lái)GPS應用的一個(gè)熱點(diǎn)，越來(lái)越多的消費者在車(chē)上添加GPS功能以方便出行。在本系統中，IMX35將接收到的GPS信息送至DVD機顯示，并將地理位置信息通過(guò)MOST總線(xiàn)送至功率放大器進(jìn)行語(yǔ)音播放。由于GPS系統接收來(lái)自遙遠太空的微弱信號，本身對系統設計和元器件接收靈敏度的要求就很高，而車(chē)載GPS因應用環(huán)境特殊，在設計時(shí)需要注意更多的問(wèn)題。要解決這些難題，除了保證芯片組接收到高質(zhì)量的信號外，提高接收器的靈敏度也很重要。本系統采用了UBLOX公司的GPS芯片LEA-4A。 1.4 MOST通信 MOST總線(xiàn)在車(chē)載音頻、視頻等系統中越來(lái)越多地被應用。MOST總線(xiàn)不僅傳送速率快，而且還具有衰減少、質(zhì)量輕、抗電磁波干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，MOST總線(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于滿(mǎn)足要求嚴格的車(chē)載環(huán)境。這種新的基于光纖的網(wǎng)絡(luò )能夠支持24.8 Mb/s的數據速率，與以前的銅纜相比具有重量輕和抗電磁干擾(EMI)的優(yōu)點(diǎn)。MOST總線(xiàn)基于環(huán)形拓撲網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上最多可高達64個(gè)主設備。 MOST傳輸協(xié)議由分割成幀的數據塊組成，每一幀包含流數據、分組數據和控制數據。流數據與MOST時(shí)鐘同步，并且不斷地在網(wǎng)絡(luò )中循環(huán)傳輸。分組數據與MOST時(shí)鐘異步，根據需要產(chǎn)生。幀中分配給流數據和分組數據之間的帶寬是可變的，以滿(mǎn)足系統在特定時(shí)間的需求，并且其控制字包含數據類(lèi)型、在幀中什么地方可以找到數據以及數據大小等流信息�？刂菩畔⒖梢栽诙鄠�(gè)幀中分配，并且應該在接收設備中重建。 在本系統中，使用了兩片OASIS公司的MOST控制芯片OS8104。系統中MOST的數據傳輸受IMX35的控制，IMX35與第一片OS8104間的控制信息傳輸通過(guò)SPI總線(xiàn)來(lái)實(shí)現，經(jīng)過(guò)處理的數字PCM音頻流傳輸通過(guò)串口來(lái)實(shí)現。而IMX35與第二片OS8104之間的數據信息傳輸則是通過(guò)8位并口總線(xiàn)實(shí)現, 在MOST網(wǎng)絡(luò )中用來(lái)傳送控制信息和一些異步數據。兩MOST芯片通過(guò)TX與RX經(jīng)電阻R422進(jìn)行連接，在模塊內部構成環(huán)路。然后連接到FOT接口上，該接口將接收的光信號轉換成電信號，同樣將要發(fā)送的電信號轉換成光信號。 1.5 藍牙部分 藍牙系統采用CSR公司BC41B143。該芯片集成了Bluetooth 2.0+EDR藍牙版本。2.0版本的藍牙標準是 1.2版本的改良提升版，傳輸速率約在1.8 Mb/s~2.1 Mb/s，可以雙工方式工作。即作語(yǔ)音通信的同時(shí)亦可以傳輸檔案和高質(zhì)素圖片。IMX35通過(guò)USB接口與BC41B143通信，傳遞語(yǔ)音信息。 藍牙天線(xiàn)的設計是藍牙系統硬件設計中最重要的部分，它關(guān)系到接收信號的帶寬、質(zhì)量，影響著(zhù)通信的好壞。同時(shí)成本也是考慮因素，在本系統中，選擇了F形狀的PCB走線(xiàn)制作藍牙天線(xiàn)，這樣與購買(mǎi)成品的藍牙天線(xiàn)相比節省了很大成本。在天線(xiàn)的周?chē)鷳摫ＷC一定范圍內沒(méi)有任何金屬器件，以免發(fā)射和接收受到干擾。產(chǎn)品完成后，通信結果表明，信號的質(zhì)量良好，通信的狀態(tài)穩定，誤碼率非常低。 2 軟件組成 車(chē)載信息娛樂(lè )系統是一個(gè)多任務(wù)的復雜系統，其中包含有許多和汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行交互的子系統，系統軟件的設計考慮了系統的實(shí)時(shí)特性。一方面，引入實(shí)時(shí)性設計能夠為用戶(hù)帶來(lái)更好的應用體驗，如穩定和流暢的多媒體播放、準確和有效的導航提示等;另一方面，系統的實(shí)時(shí)性設計能夠保證某些關(guān)鍵任務(wù)的順利執行，比如藍牙電話(huà)等。 系統的軟件采用了模塊化設計，良好的軟件模塊能夠保證某個(gè)模塊中發(fā)生的故障不會(huì )導致其他模塊也發(fā)生故障，更不會(huì )導致整個(gè)系統故障;發(fā)生故障的模塊會(huì )很快重新啟動(dòng)，同時(shí)整個(gè)系統的其他部分正常運轉。同時(shí)產(chǎn)生并記錄故障代碼，這樣在系統診斷時(shí)，能夠給診斷人員提供充足的信息，對于改進(jìn)產(chǎn)品的缺陷，提高產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的作用。 本系統模塊采用了Windows CE 6.0操作系統，CE 6.0在內核方面的改變主要是為了適應嵌入式設備硬件發(fā)展的要求，在進(jìn)程數量方面，從過(guò)去最多運行32個(gè)進(jìn)程，改變?yōu)樽疃噙\行32 000個(gè)進(jìn)程;內存方面，從每個(gè)進(jìn)程最多擁有32 MB虛擬內存空間改為最多擁有2 GB虛擬內存空間;在OS布局方面，將關(guān)鍵的驅動(dòng)程序、文件系統和圖形界面管理器(GWES)移到了內核中，可以更好地解決因為CPU在內核態(tài)和用戶(hù)態(tài)間切換而造成的性能損失。 IMX35是專(zhuān)門(mén)用于車(chē)載多媒體應用的處理器，能夠適應復雜的電磁環(huán)境，配合多種外設組成了穩定可靠的信息娛樂(lè )系統，產(chǎn)品能夠長(cháng)期穩定可靠的運行。 |
