基于Au1200的無(wú)線車載多媒體終端硬件設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)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(zhǎng)，已成為時(shí)下汽車產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)。在“娛樂(lè)、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€(gè)融合多種新興技術(shù)的大平臺(tái)。

本文介紹的無(wú)線車載多媒體終端集通信、娛樂(lè)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(diǎn)，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(yùn)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(wú)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(wú)線車載多媒體終端的主要功能如下：

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 車輛返回終點(diǎn)站時(shí)，車載終端通過(guò)802.11a／b／g無(wú)線網(wǎng)卡與車站無(wú)線AP建立通信鏈路，自動(dòng)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(shí)，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(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車載終端，進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互。

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

3 硬件設(shè)計(jì)

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(qiáng)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(jì)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(chǔ)模塊、多媒體處理模塊、無(wú)線通訊模塊、USB接口模塊。以下分別介紹幾個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)。

3.1 存儲(chǔ)模塊

系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊由動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、靜態(tài)存儲(chǔ)器和本地存儲(chǔ)器構(gòu)成，其設(shè)計(jì)基于Aul200芯片的存儲(chǔ)器接口特性。

3.1.1 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

Aul200片內(nèi)具有DDR SDRAM存儲(chǔ)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(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器系統(tǒng)。每片NT5TU32M16AG的存儲(chǔ)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(yùn)行空間。其接口電路如圖3所示，兩芯片共用片選信號(hào)、讀寫信號(hào)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(chǔ)器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用1片TE28F128J3C NOR FLASH作為靜態(tài)存儲(chǔ)器。該芯片數(shù)據(jù)寬度為16 b，存儲(chǔ)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(guò)連接FLASH的CE0#與Aul200的RCS0#，將FLASH映射到Aul200存儲(chǔ)空間的基地址0xBFC00000處。系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，將從該地址啟動(dòng)。

3.1.3 本地存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

為滿足視頻文件的存儲(chǔ)需求，本終端配有一個(gè)20 GB的IDE硬盤。硬盤接口的邏輯控制通過(guò)CPLD實(shí)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(wèn)硬盤內(nèi)部寄存器；16位數(shù)據(jù)總線D0～D15通過(guò)總線收發(fā)器74LVC245進(jìn)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(qiáng)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(guò)將Aul200 LCD接口輸出的逐行掃描信號(hào)轉(zhuǎn)換為隔行掃描信號(hào)，可滿足電視機(jī)對(duì)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(jī)的像素時(shí)鐘模式下。即將FS453的CLKOUT引腳輸出作為Aul200 LCD控制器的輸入時(shí)鐘，由FS453控制Aul200發(fā)送數(shù)字視頻信號(hào)的速率；而Aul200向FS453提供水平同步信號(hào)LCLK、垂直同步信號(hào)FCLK、像素時(shí)鐘信號(hào)PCLK和偏置信號(hào)BIAS，以實(shí)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(duì)圖像行數(shù)及每行像素?cái)?shù)進(jìn)行相應(yīng)縮放，然后移除閃光并編碼成達(dá)到廣播級(jí)質(zhì)量的交錯(cuò)掃描式SDTV視頻，最后通過(guò)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(guò)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(shí)，Aul200發(fā)送數(shù)據(jù)到UDA1380的DATAI引腳；錄音時(shí)，Au1200從UDA1380的DATAO引腳接收數(shù)據(jù)。

3.3 無(wú)線通信模塊

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

GPS選用FALCOM公司的JP7-T，該模塊正常工作時(shí)功耗僅為200 mW，符合車載終端對(duì)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(chǔ)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(qiáng)大的TCP／IP協(xié)議棧。模塊上電復(fù)位后，首先進(jìn)行工作參數(shù)設(shè)置，然后通過(guò)配置網(wǎng)絡(luò)得到本地動(dòng)態(tài)IP，完成GPRS的Internet接入。

無(wú)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(lái)的工作量大及時(shí)效性差等問(wèn)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(kuò)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(jì)采用USB Hub芯片GL850A擴(kuò)展了4組下行連接埠，可兼容高速／全速／低速設(shè)備傳輸。擴(kuò)展的USB口用于外接攝像頭、無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線上網(wǎng)卡等設(shè)備。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了一種基于Au1200的無(wú)線車載多媒體終端硬件設(shè)計(jì)方案。其優(yōu)勢(shì)在于：成本低，功耗小，接口豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)，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(jìn)一步推進(jìn)，該終端將會(huì)有更廣闊的市場(chǎng)前景。