摘 要： 以飛思卡爾公司的ARM11處理器IMX35為基礎開發了一種車載信息娛樂系統，該系統包含藍牙、USB、GPS、CODEC等信息娛樂部分，并通過MOST(Media Oriented System Transport)標準總線與車內的其他模塊(如車內功率放大器、具有顯示控制功能的DVD機等)通信。
關鍵詞： 多媒體；GPS；藍牙；CODEC
車載信息娛樂系統為提高汽車駕乘的舒適度起到了重要的作用，從而使得汽車娛樂系統在近些年得到了飛速發展。一方面，用戶對多媒體娛樂的要求在逐步增高；另一方面，由于汽車電子軟硬件技術的不斷發展，也使得各種各樣的汽車娛樂系統應用實現成為可能。車載娛樂系統的技術發展正在變得日益復雜，通過銅纜發送音頻數據的簡單音頻系統已經成為過去。為了滿足多通道音頻處理和分布式視頻的要求，復雜的網絡處理變得越來越流行。特別是與數字傳輸內容保護(DTCP)加密和解密方法相關的面向媒體的系統傳輸(MOST)光網絡正在被許多高檔和中檔汽車采用。
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，高性能、低功耗、面向數據連接和多媒體而設計，可滿足當前多媒體應用的各種需求。本系統通過藍牙與帶有藍牙功能的手機相連實現免提通話，能夠播放插入系統U盤中的多種格式的音頻文件，車載GPS為駕駛者提供導航信息。通過MOST總線將車內功放、DVD機連接，傳輸音頻、視頻及控制命令等信息。信息娛樂模塊的結構圖如圖1所示。
1.1 電源管理
汽車內的電源管理是一項具有挑戰性的任務。汽車電源是電量受限制的電池。在汽車熄火之后，一方面，車內系統，尤其是信息娛樂系統不能有過大的耗電量，必須保證正常電池在幾天、甚至幾周后仍然能夠順利點火；另一方面，信息娛樂系統要能夠在超低能耗的狀態下對特定事件作出有效和及時的響應。解決方案就是根據具體的需要定制多層次的待機狀態，使得信息娛樂系統能夠隨著時間的推移和電池電量的下降逐步進入各個低能耗待機狀態，直至徹底關機。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個部分，第一部分為USB部分，在該部分中IMX35將USB驅動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經揚聲器播放或通過耳機播放；第二部分為藍牙部分，藍牙系統將接收到的語音信息傳送至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CODEC處理后的音頻信息，傳送至藍牙經編碼發送到手機，手機通過無線網絡將語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采集到的語音信息通過運放進行條理，然后通過CODEC進行A/D采樣后送至IMX35。對于耳機輸出，則通過CODEC將IMX35傳輸過來的PCM編碼流，進行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，一個是將由外界錄進來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錄進來的模擬信號都必須經過這個程序，才能夠讓IMX35看得懂；另一個則是反向的流程工作，也就是將IMX35的數字音訊資料透過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鍵。
1.3 GPS部分
GPS車載應用是近年來GPS應用的一個熱點，越來越多的消費者在車上添加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MOST總線送至功率放大器進行語音播放。由于GPS系統接收來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，而車載GPS因應用環境特殊，在設計時需要注意更多的問題。要解決這些難題，除了保證芯片組接收到高質量的信號外，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總線在車載音頻、視頻等系統中越來越多地被應用。MOST總線不僅傳送速率快，而且還具有衰減少、質量輕、抗電磁波干擾能力強等優點，MOST總線專門用于滿足要求嚴格的車載環境。這種新的基于光纖的網絡能夠支持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)的優點。MOST總線基于環形拓撲網絡，一個網絡上最多可高達64個主設備。
MOST傳輸協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時鐘同步，并且不斷地在網絡中循環傳輸。分組數據與MOST時鐘異步，根據需要產生。幀中分配給流數據和分組數據之間的帶寬是可變的，以滿足系統在特定時間的需求，并且其控制字包含數據類型、在幀中什么地方可以找到數據以及數據大小等流信息。控制信息可以在多個幀中分配，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SPI總線來實現，經過處理的數字PCM音頻流傳輸通過串口來實現。而IMX35與第二片OS8104之間的數據信息傳輸則是通過8位并口總線實現, 在MOST網絡中用來傳送控制信息和一些異步數據。兩MOST芯片通過TX與RX經電阻R422進行連接，在模塊內部構成環路。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。即作語音通信的同時亦可以傳輸檔案和高質素圖片。IMX35通過USB接口與BC41B143通信，傳遞語音信息。
藍牙天線的設計是藍牙系統硬件設計中最重要的部分，它關系到接收信號的帶寬、質量，影響著通信的好壞。同時成本也是考慮因素，在本系統中，選擇了F形狀的PCB走線制作藍牙天線，這樣與購買成品的藍牙天線相比節省了很大成本。在天線的周圍應該保證一定范圍內沒有任何金屬器件，以免發射和接收受到干擾。產品完成后，通信結果表明，信號的質量良好，通信的狀態穩定，誤碼率非常低。
2 軟件組成
車載信息娛樂系統是一個多任務的復雜系統，其中包含有許多和汽車網絡進行交互的子系統，系統軟件的設計考慮了系統的實時特性。一方面，引入實時性設計能夠為用戶帶來更好的應用體驗，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，系統的實時性設計能夠保證某些關鍵任務的順利執行，比如藍牙電話等。
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模塊中發生的故障不會導致其他模塊也發生故障，更不會導致整個系統故障；發生故障的模塊會很快重新啟動，同時整個系統的其他部分正常運轉。同時產生并記錄故障代碼，這樣在系統診斷時，能夠給診斷人員提供充足的信息，對于改進產品的缺陷，提高產品的質量有很大的作用。
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展的要求，在進程數量方面，從過去最多運行32個進程，改變為最多運行32 000個進程；內存方面，從每個進程最多擁有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，將關鍵的驅動程序、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在內核態和用戶態間切換而造成的性能損失。
IMX35是專門用于車載多媒體應用的處理器，能夠適應復雜的電磁環境，配合多種外設組成了穩定可靠的信息娛樂系統，產品能夠長期穩定可靠的運行。
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