基于Au1200的無線車載多媒體終端硬件設(shè)計

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的興起，相關(guān)的車載電子產(chǎn)品需求量日益增長，已成為時下汽車產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)熱點。在“娛樂、舒適與安全”的發(fā)展主題下，車載信息多媒體產(chǎn)品正演變?yōu)橐粋€融合多種新興技術(shù)的大平臺。

本文介紹的無線車載多媒體終端集通信、娛樂與安全控制于一體，采用32位MIPS微處理器Au1200，具有系統(tǒng)集成化、功能多樣化、技術(shù)一體化和通訊網(wǎng)絡(luò)化等特點，很好地滿足了車載信息多媒體技術(shù)發(fā)展的要求，可廣泛應(yīng)用于鐵路、地鐵、客運汽車等交通系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)概述

系統(tǒng)采用客戶端／服務(wù)器端架構(gòu)，由無線車載多媒體終端、車站服務(wù)器、監(jiān)控中心及通信網(wǎng)絡(luò)組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

無線車載多媒體終端的主要功能如下：

無線數(shù)據(jù)傳輸 車輛返回終點站時，車載終端通過802.11a／b／g無線網(wǎng)卡與車站無線AP建立通信鏈路，自動向服務(wù)器傳送播放結(jié)果文件，并下載播放列表和多媒體文件到本地硬盤。

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遠(yuǎn)程監(jiān)控管理 車輛在線上行駛時，利用GPS技術(shù)，以短消息或GPRS數(shù)據(jù)通訊方式將車輛的位置、速度等信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制命令也通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車載終端，進行實時信息交互。

多媒體文件播放 可根據(jù)用戶輸入進行相應(yīng)操作，如播放、停止、暫停、播放進度調(diào)節(jié)、音量調(diào)節(jié)等。

3 硬件設(shè)計

終端選用AMD公司的Alchemy Aul200為主控芯片。這是一款基于MIPS架構(gòu)，具有強大音視頻處理能力的嵌入式CPU，其豐富的外圍接口及低功耗特性可為車載電子產(chǎn)品提供理想的設(shè)計方案。終端硬件框架圖如圖2所示。

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該終端主要包含存儲模塊、多媒體處理模塊、無線通訊模塊、USB接口模塊。以下分別介紹幾個模塊的電路設(shè)計。

3.1 存儲模塊

系統(tǒng)存儲模塊由動態(tài)存儲器、靜態(tài)存儲器和本地存儲器構(gòu)成，其設(shè)計基于Aul200芯片的存儲器接口特性。

3.1.1 動態(tài)存儲器設(shè)計

Aul200片內(nèi)具有DDR SDRAM存儲控制器。為滿足應(yīng)用需求，系統(tǒng)采用兩片NT5TU32M16AG并聯(lián)構(gòu)建32 b的動態(tài)存儲器系統(tǒng)。每片NT5TU32M16AG的存儲容量為8 Mb×16 I／O×4 bank，數(shù)據(jù)寬度為16 b，主要作為系統(tǒng)程序的運行空間。其接口電路如圖3所示，兩芯片共用片選信號、讀寫信號和地址線，其數(shù)據(jù)輸出合成為32 b的數(shù)據(jù)總線。

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3.1.2 靜態(tài)存儲器設(shè)計

本設(shè)計采用1片TE28F128J3C NOR FLASH作為靜態(tài)存儲器。該芯片數(shù)據(jù)寬度為16 b，存儲容量為16 MB，主要用于存放bootloader、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)以及應(yīng)用程序。通過連接FLASH的CE0#與Aul200的RCS0#，將FLASH映射到Aul200存儲空間的基地址0xBFC00000處。系統(tǒng)上電或復(fù)位時，將從該地址啟動。

3.1.3 本地存儲器設(shè)計

為滿足視頻文件的存儲需求，本終端配有一個20 GB的IDE硬盤。硬盤接口的邏輯控制通過CPLD實現(xiàn)，Aul200的HD_CS[n]與A6～A4引腳一起構(gòu)成地址總線，用于訪問硬盤內(nèi)部寄存器；16位數(shù)據(jù)總線D0～D15通過總線收發(fā)器74LVC245進行電平轉(zhuǎn)換后與硬盤相連。

3.2 多媒體處理模塊

Aul200具有強大的多媒體處理功能，可支持MPEG2，MPEG4，AVI，MP3等多種媒體格式，其片內(nèi)的媒體加速引擎MAE和可編程控制器PSC為音視頻處理提供了極大的方便。

3.2.1 視頻單元

本系統(tǒng)以電視為顯示終端。通過將Aul200 LCD接口輸出的逐行掃描信號轉(zhuǎn)換為隔行掃描信號，可滿足電視機對顯示輸入的要求。選用的視頻掃描轉(zhuǎn)換芯片為Focus EnhanceMent公司的FS453。Aul200與FS453的接口電路如圖4所示。

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為保證轉(zhuǎn)換后的圖像質(zhì)量，需使FS453工作在虛擬主機的像素時鐘模式下。即將FS453的CLKOUT引腳輸出作為Aul200 LCD控制器的輸入時鐘，由FS453控制Aul200發(fā)送數(shù)字視頻信號的速率；而Aul200向FS453提供水平同步信號LCLK、垂直同步信號FCLK、像素時鐘信號PCLK和偏置信號BIAS，以實現(xiàn)兩者之間的協(xié)調(diào)工作。

FS453首先將接收到的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成YcrCb格式，并根據(jù)SDTV標(biāo)準(zhǔn)對圖像行數(shù)及每行像素數(shù)進行相應(yīng)縮放，然后移除閃光并編碼成達(dá)到廣播級質(zhì)量的交錯掃描式SDTV視頻，最后通過四路DAC通道發(fā)送至S端子。

3.2.2 音頻單元

終端采用音頻編解碼芯片UDA1380與CPU可編程串行控制器(PSC)構(gòu)成音頻處理電路，具有線路輸入、麥克風(fēng)輸入和立體聲輸出等接口，其電路示意圖如圖5所示。

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PSC支持AC97，IIS，I2C，SPI四種工作協(xié)議。系統(tǒng)通過設(shè)置寄存器psc_sel使PSC0為IIS模式，PSC1為I2C模式。其中，PSC1用于控制及初始化UDA1380，PSC0用于傳輸音頻數(shù)據(jù)。放音時，Aul200發(fā)送數(shù)據(jù)到UDA1380的DATAI引腳；錄音時，Au1200從UDA1380的DATAO引腳接收數(shù)據(jù)。

3.3 無線通信模塊

在實現(xiàn)音視頻處理的同時，本終端還融合了GPS，GPRS，802.11a／b／g等無線技術(shù)，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)無線傳輸。

GPS選用FALCOM公司的JP7-T，該模塊正常工作時功耗僅為200 mW，符合車載終端對低功耗的要求，主要由RF下變頻器、數(shù)字基帶解調(diào)器、內(nèi)嵌ARM處理器以及內(nèi)部GPS處理軟件四部分組成。Au1200向JP7-T模塊發(fā)送設(shè)置命令，控制GPS的狀態(tài)和工作方式；其后，接收自身位置、速度等信息，并存儲到外掛FLASH中等待GPRS發(fā)送。

GPRS模塊選用Simcom公司生產(chǎn)的Sim300，該模塊支持GSM／GPRS 900／1 800／1 900 MHz三頻網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)嵌強大的TCP／IP協(xié)議棧。模塊上電復(fù)位后，首先進行工作參數(shù)設(shè)置，然后通過配置網(wǎng)絡(luò)得到本地動態(tài)IP，完成GPRS的Internet接入。

無線網(wǎng)卡選用ASUS公司的WL-167G，該網(wǎng)卡支持802.11a／b／g協(xié)議，室外的覆蓋距離達(dá)330 m，最高傳輸速率54 Mb／s，可滿足車站AP覆蓋范圍及數(shù)據(jù)傳輸速率的要求，很好地解決了人工裝載數(shù)據(jù)帶來的工作量大及時效性差等問題。

上述模塊中，GPS和GPRS模塊分別與Au1200的UART0和UART1相連，WL-167G與擴展的USB口相連。

3.4 USB接口模塊

Au1200內(nèi)含USB控制器，可支持EHCI與OHCI。本設(shè)計采用USB Hub芯片GL850A擴展了4組下行連接埠，可兼容高速／全速／低速設(shè)備傳輸。擴展的USB口用于外接攝像頭、無線網(wǎng)卡、無線上網(wǎng)卡等設(shè)備。

4 結(jié) 語

本文介紹了一種基于Au1200的無線車載多媒體終端硬件設(shè)計方案。其優(yōu)勢在于：成本低，功耗小，接口豐富，可擴展性強，符合信息化、智能化的管理要求。隨著車載信息多媒體系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的不斷規(guī)范以及信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的進一步推進，該終端將會有更廣闊的市場前景。