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基于Au1200的无线车载多媒体终端硬件设计

作者:不爱吃窝瓜时间:2015-06-26

1 引言 

随着我国汽车产业的兴起,相关的车载电子产品需求量日益增长,已成为时下汽车产业和电子产业的研发热点。在“娱乐、舒适与安全”的发展主题下,车载信息多媒体产品正演变为一个融合多种新兴技术的大平台。 

本文介绍的无线车载多媒体终端集通信、娱乐与安全控制于一体,采用32位MIPS微处理器Au1200,具有系统集成化、功能多样化、技术一体化和通讯网络化等特点,很好地满足了车载信息多媒体技术发展的要求,可广泛应用于铁路、地铁、客运汽车等交通系统。 

2 系统概述 

系统采用客户端/服务器端架构,由无线车载多媒体终端、车站服务器、监控中心及通信网络组成。系统架构如图1所示。 

无线车载多媒体终端的主要功能如下: 

无线数据传输 车辆返回终点站时,车载终端通过802.11a/b/g无线网卡与车站无线AP建立通信链路,自动向服务器传送播放结果文件,并下载播放列表和多媒体文件到本地硬盘。 

远程监控管理 车辆在线上行驶时,利用GPS技术,以短消息或GPRS数据通讯方式将车辆的位置、速度等信息发送到监控中心,监控中心的控制命令也通过GPRS网络发送到车载终端,进行实时信息交互。 

多媒体文件播放 可根据用户输入进行相应操作,如播放、停止、暂停、播放进度调节、音量调节等。 

3 硬件设计 

终端选用AMD公司的Alchemy Aul200为主控芯片。这是一款基于MIPS架构,具有强大音视频处理能力的嵌入式CPU,其丰富的外围接口及低功耗特性可为车载电子产品提供理想的设计方案。终端硬件框架图如图2所示。 

该终端主要包含存储模块、多媒体处理模块、无线通讯模块、USB接口模块。以下分别介绍几个模块的电路设计。 

3.1 存储模块 

系统存储模块由动态存储器、静态存储器和本地存储器构成,其设计基于Aul200芯片的存储器接口特性。 

3.1.1 动态存储器设计 

Aul200 片内具有DDR SDRAM存储控制器。为满足应用需求,系统采用两片NT5TU32M16AG并联构建32 b的动态存储器系统。每片NT5TU32M16AG的存储容量为8 Mb×16 I/O×4 bank,数据宽度为16 b,主要作为系统程序的运行空间。其接口电路如图3所示,两芯片共用片选信号、读写信号和地址线,其数据输出合成为32 b的数据总线。 

3.1.2 静态存储器设计 

本设计采用1片TE28F128J3C NOR FLASH作为静态存储器。该芯片数据宽度为16 b,存储容量为16 MB,主要用于存放bootloader、操作系统、文件系统以及应用程序。通过连接FLASH的CE0#与Aul200的RCS0#,将FLASH映射到Aul200存储空间的基地址0xBFC00000处。系统上电或复位时,将从该地址启动。 

3.1.3 本地存储器设计 

为满足视频文件的存储需求,本终端配有一个20 GB的IDE硬盘。硬盘接口的逻辑控制通过CPLD实现,Aul200的HD_CS[n]与A6~A4引脚一起构成地址总线,用于访问硬盘内部寄存器;16位数据总线D0~D15通过总线收发器74LVC245进行电平转换后与硬盘相连。 

3.2 多媒体处理模块 

Aul200具有强大的多媒体处理功能,可支持MPEG2,MPEG4,AVI,MP3等多种媒体格式,其片内的媒体加速引擎MAE和可编程控制器PSC为音视频处理提供了极大的方便。 

3.2.1 视频单元 

本系统以电视为显示终端。通过将Aul200 LCD接口输出的逐行扫描信号转换为隔行扫描信号,可满足电视机对显示输入的要求。选用的视频扫描转换芯片为Focus EnhanceMent公司的FS453。Aul200与FS453的接口电路如图4所示。 

为保证转换后的图像质量,需使FS453工作在虚拟主机的像素时钟模式下。即将FS453的CLKOUT引脚输出作为Aul200 LCD控制器的输入时钟,由FS453控制Aul200发送数字视频信号的速率;而Aul200向FS453提供水平同步信号LCLK、垂直同步信号 FCLK、像素时钟信号PCLK和偏置信号BIAS,以实现两者之间的协调工作。 

FS453首先将接收到的图像数据转成YcrCb格式,并根据SDTV标准对图像行数及每行像素数进行相应缩放,然后移除闪光并编码成达到广播级质量的交错扫描式SDTV视频,最后通过四路DAC通道发送至S端子。 

3.2.2 音频单元 

终端采用音频编解码芯片UDA1380与CPU可编程串行控制器(PSC)构成音频处理电路,具有线路输入、麦克风输入和立体声输出等接口,其电路示意图如图5所示。 


PSC 支持AC97,IIS,I2C,SPI四种工作协议。系统通过设置寄存器psc_sel使PSC0为IIS模式,PSC1为I2C模式。其中,PSC1用于控制及初始化UDA1380,PSC0用于传输音频数据。放音时,Aul200发送数据到UDA1380的DATAI引脚;录音时,Au1200从 UDA1380的DATAO引脚接收数据。 

3.3 无线通信模块 

在实现音视频处理的同时,本终端还融合了GPS,GPRS,802.11a/b/g等无线技术,以实现远程监控管理和数据无线传输。 

GPS 选用FALCOM公司的JP7-T,该模块正常工作时功耗仅为200 mW,符合车载终端对低功耗的要求,主要由RF下变频器、数字基带解调器、内嵌ARM处理器以及内部GPS处理软件四部分组成。Au1200向JP7-T 模块发送设置命令,控制GPS的状态和工作方式;其后,接收自身位置、速度等信息,并存储到外挂FLASH中等待GPRS发送。 

GPRS 模块选用Simcom公司生产的Sim300,该模块支持GSM/GPRS 900/1 800/1 900 MHz三频网络,内嵌强大的TCP/IP协议栈。模块上电复位后,首先进行工作参数设置,然后通过配置网络得到本地动态IP,完成GPRS的 Internet接入。 

无线网卡选用ASUS公司的WL-167G,该网卡支持802.11a/b/g协议,室外的覆盖距离达330 m,最高传输速率54 Mb/s,可满足车站AP覆盖范围及数据传输速率的要求,很好地解决了人工装载数据带来的工作量大及时效性差等问题。 

上述模块中,GPS和GPRS模块分别与Au1200的UART0和UART1相连,WL-167G与扩展的USB口相连。 

3.4 USB接口模块 

Au1200内含USB控制器,可支持EHCI与OHCI。本设计采用USB Hub芯片GL850A扩展了4组下行连接埠,可兼容高速/全速/低速设备传输。扩展的USB口用于外接摄像头、无线网卡、无线上网卡等设备。 

4 结 语 

本文介绍了一种基于Au1200的无线车载多媒体终端硬件设计方案。其优势在于:成本低,功耗小,接口丰富,可扩展性强,符合信息化、智能化的管理要求。随着车载信息多媒体系统产业的不断规范以及信息基础设施建设的进一步推进,该终端将会有更广阔的市场前景。 


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