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标题: 车载资通娱乐系统分析与设计 [打印本页]

作者: rise_ming 时间: 2013-2-19 23:28 标题: 车载资通娱乐系统分析与设计

随着用户对驾车体验要求的提升，车载资通娱乐系统由于与行车的舒适性及便利性息息相关，已逐渐成为车体、传动和安全三大基本单元以外的第四大系统。资通娱乐系统同时承载了娱乐和交通状况信息的获取等职能。
　　传统的汽车三大基本功能：车体、传动和安全系统与行车操控有直接的关系，而车载资通娱乐作为第四大车载系统则在定位上与前三者有很大区别，即该系统并不直接影响行车驾驶的操控性和安全性。
　　随着电子技术的发展，汽车已逐渐成为家庭娱乐与办公环境的延伸。原本独立的消费和通信等应用在进入汽车电子领域后，不断出现了新的整合性应用。车载资通娱乐系统中除了高清 / 高保真内容播放和数字电视等功能，车载GPS导航、移动电话（GSM/GPRS）、信息连接、短距离通讯（Dedicated Short Range Communication, DSRC）及高阶数据连结控制（High Level Datalink Control, HDLC）等也逐步成为该系统的重要组成部分。Telematics系统即结合了GPS、GSM/GPRS、DSRC及交通信息数字广播等功能而产生的整合性服务，其能够提供实时路况导航、避开拥堵路段并判断最佳的行车路线、提供汽车状况诊断、失车寻回、预约停车位、电子收费（Electronics Toll Collection, ETC）及进行紧急状况呼叫等多样性的增值服务。
　　Telematics系统规划
　　Telematics平台的基本构架为主控制器/处理器、GPS引擎、音视频CODEC、无线通讯模块和影音输出装置等构成。由于Telematics不同功能的集成和衍生，使其系统设计变得日益复杂；而实际上另一方面，由于其来源于普通的消费电子产品，因此在在软、硬件系统架构上与市场上流行的嵌入式手持设备并无太大的差异；而与普通消费电子的区别主要在于应用领域的不同，使其在软件层面、系统可靠性及延伸性外围接口上具有其专有的特性。
　　NaviFlex平台为ST为车载Telematics系统设计的开发平台，其主要硬件架构包括多媒体应用处理器和GPS接收器，并支持广泛的外围接口。除了在功能上能满足车载收音机、导航、车内连结功能、影音播放媒体设备、移动电视和后座娱乐等需求外，NaviFlex的定制化特征实现了产品较大弹性，有助于加快具有特定需求产品的上市速度。

图一　Telematics平台架构示意图（以NaviFlex Pro为例）

　　主控制器/处理器
　　Telematics系统具有处理多种资讯和娱乐信息的能力，随着功能的增多和工作负载的不断增加，对作为运算及控制核心的主控制器/处理器的性能要求也不断提升。车载Telematics系统处理器正从8位MCU逐步提升到32位，甚至采用高整合度的SoC应用处理器。目前处理器核心多采用ARM7及ARM9两种，下一代的高端产品将采用先进的65纳米制程，和搭载更强大的ARM11核心。
　　ST的Nomadik应用处理器采用以ARM为控制核心搭配多颗硬件或DSP加速器，以达成最佳化的处理效能多核心分布式处理的架构，满足了车载Telematics系统的技术需求。

图二　（以Nomadik为例）

　　Nomadik的专用加速器主要针对视频、音频、2D/3D绘图、Java等功能，以及加速功能硬件（Acceleration Hardware）等。其中强化的3D绘图加速器，可用于地图绘制和人机接口的显示功能；音频加速器则支持MP3、AAC、AAC+、WMA、Midi等多种标准，以及高端多声道格式，如MP3Pro、MWA、DTS-ES、AAC、Dolby Digital-EX等，它还同时具备一个24位音频数据信道，能提供噪声抑制、回声消除、立体声强化与环绕音效等功能；视频加速器支持最新的H.264/AVC解码，能提供30fps的VGA输出质量。

图三　具广泛功能延伸性的多核心应用处理器架构（以Nomadik STn8810为例）
　　Nomadik除了以分布式方案来提升影音多媒体的处理效能及降低功耗外，弹性的多核心架构让使用者可以快速整合自己的专有算法，并支持新的音视频编码格式。此外，Nomadik还提供广泛的连接性，可通过UART连结GPS导航器、GSM/GPRS及Bluetooth无线通讯模块；支持包括NAND闪存、CF 卡、微型硬盘、SD卡、SDRAM等多种储存设备或内存。为了延伸Telematics平台的功能，Nomadik也支持包括CD/DVD/Radio/TV播放器及USB OTG等广泛的外围接口。
　　CAN总线是与车载系统中其它单元连结的重要接口，MOST则是因应车用影音多媒体而出现的新高速总线规格，为了适应汽车电子发展的趋势，Nomadik内建了CAN总线控制器，也同时支持MOST总线标准。
　　多媒体应用功能
　　Telematics车载系统以应用处理器为核心提供多种娱乐、资讯和通信等应用功能，AM/FM广播接收及音乐的播放设备是其最基本的配置。
　　目前全球车载广播存在多种规格。Telematics系统必须广泛支持各种模拟及数字音频格式。模拟音频广播仍是今日车载广播的主流应用，包括AM及FM频道，以及美国的天气频道（Weather Band）等。模拟广播系统核心架构包括AM/FM接收器及播放器、音频功率放大器等，其中接收器又包括RF的解调器（Tuner）及信号处理的音频处理器。
　　数字音频广播的原理是将高频模拟信号转为中频后，再变为数字信号，通过DSP技术实现包括声调（Tone）、音量、均衡，以及声音的参数性等化等音频效果数字化处理，可有效改善接收稳定性及音频质量。数字音频广播使频谱实现更有效的利用，接收性能得到提升，也更容易使用；而且除了声音的传送外，同时传送影像与数据服务也已经成为汽车娱乐的重要应用趋势。数字音频广播主要分为地面广播和卫星广播，前者包括DAB/DMB、Digital Radio Mondiale（DRM）、HD Radio等格式；后者主要包括XM Radio、Sirius和WorldSpace等。

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