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  • AI车载娱乐系统将成改变体验的分水岭

    AI车载娱乐系统将成改变体验的分水岭

    汽车产业近年引入更先进的车载信息娱乐系统(infotainment),已逐渐开始朝真正需要的人工智能(AI)技术发展。嵌入式及应用软件商Wind River表示,未来连网车上的信息娱乐系统多少会带点AI成分,算法将发挥促进效率与消费者体验的作用,成为改变消费者体验的分水岭。 算法及AI将能创造更佳直觉的汽车,并自主适应驾驶习惯,打造一个独特的客制化车上环境,简单实例如AI能从驾驶人前一天所听的歌曲或广播类型,自动在第二天推荐相同类型的曲目。 Wind River认为,AI还能达成更多广泛应用,结合先进驾驶辅助系统(ADAS)、自驾技术等会更具消费者价值,但因为车辆需同时处理内部及云端信息,运算计算机必须变得更加强大,随着5G即将问世,运算环境将更具弹性。 影响连网车发展的还有网络安全,汽车产业已透过特定功能加强传统控制系统的保护,如电传操控、刹车、油门等,防止网络攻击。但Wind River总经理Marques McCammon表示,攻击可能会自驾驶人手机与infotainment间的联机进入。 密西根大学运输研究所研究指出,美国拥有汽车的人数与平均驾驶距离均呈下降,分别是4.4%与7.8%,汽车平均生命周期已在2008~2017年间提高。McCammon表示,消费者拥有一部车的时间将会更长。 以10年前的iPad为例,10年前的iPad虽在效能上与最新的iPad Pro有所落差,但仍可以下载Apple Store几乎所有App,并一样能提供合理的使用者体验,他预计汽车也会有一样的趋势,空中下载(OTA)更新将是此趋势的驱动因素。

    时间:2020-07-31 关键词: AI 车载娱乐系统

  • 基于MOST总线的车载高端娱乐系统设计

    基于MOST总线的车载高端娱乐系统设计

    1. 引言 车载娱乐系统中的技术发展趋势正在变得日益复杂。通过铜缆发送音频数据的简单音频系统已经成为过去。为了满足多通道音频处理和分布式视频的要求,复杂的网络处理变得越来越流行。特别是与数字传输内容保护(DTCP)加密和解密方法相关的媒体定向系统传输(MOST)光网络正在被许多高挡和中挡汽车采用。这种趋势以及车载音频系统通常必须以变化的采样频率适应多种输入源(调幅和调频、CD、DVD驱动、蜂窝电话、导航系统输入)这个事实给DSP供应商增加了压力,要求他们提供改进性能和提高集成度的处理器。 2. 通用基于MOST总线的车载高端娱乐系统 MOST总线专门用于满足要求严格的车载环境的要求。这种新的基于光纤的网络能够支持24.8 Mbps的数据,与以前的铜缆相比具有减轻重量和减小电磁干扰(EMI)的附加优势。 DSP Amplifier=DSP放大器 Driver InformaTIon Display=驱动器信息显示器 Head Unit=磁头驱动机构 MOST? BUS =MOST?总线 Rear Video Display=背投显示器 Rear View AcquisiTIon=背投浏览采集 Camer=照相机 NavigaTIon System=导航系统 图1:基于MOST总线的典型车载高端娱乐系统 MOST总线基于环形拓扑,从而允许共享多个发送和接收器的数据。MOST总线主控器(通常位于磁头驱动机构)有助于数据采集,所以该网络可支持多个主机,在一个网络上最多高达64台主机。为了确保数据安全,总线主控器在上电时将查询总线上的每一台从属设备并且完成自动密钥交换(AKE)。如果从属设备有一个有效的总线密钥,那么允许它使用预定的协议发送和接收MOST总线上的数据。 MOST传输协议由分成帧的数据块组成。每一帧包含流数据、分组数据和控制数据。流数据与MOST时钟同步并且不断地在网络中环绕。分组数据与MOST时钟异步,根据需要产生,其中一个例子就是来自无线个人数字助理(PDA)设备的e-mail。帧中分配给流数据和分组数据之间的带宽是可变的以满足规定时间对系统的需求,并且其控制字包含数据类型、在哪里找到帧中的数据以及数据大小等流信息。可每隔多帧分配控制信息,并且应该在接收设备中重新产生。 3. 在基于MOST总线车载娱乐系统中的音频处理 DVD Player=DVD播放器 HeadUnit=磁头驱动机构 Amplifier=放大器 NavigaTIon System Announcement=导航系统通知 图2:基于MOST总线的车载音频娱乐系统原理图 图2示出一个简单的基于MOST总线的车载音频娱乐系统。来自DVD播放器音频源内容,例如PCM,AC3 & DTS通过SPDIF链路传送到磁头驱动机构。SPDIF链路将以音频源的采样频率(FS_in1)工作,例如对于CD音频为44.1 KHz,对于AC3和DTS等DVD视频内容为48 KHz。当要将编码的音频数据传输到网络上时,在传输之前必须对传输内容进行加密以阻止盗版复制。通常对于车载系统可选的加密机制是DTCP,该机制将在下面介绍。 ADI公司的BlackFin处理器体系结构非常适合于这种功能,因为它具有丰富的外围设备和优化的指令集,从而能使它完成类似微控制器(MCU)的工作以及传统数字信号处理器(DSP)的工作。同时,导航系统通知也必须通过MOST总线传输到放大器以允许驱动器在驱动时能够接收到指令。这些基于PCM的信号通常根据12.24 KHz立体声,我们称之为FS_in2。 MOST收发器可收发多种音频源并且重新将数据安排成数据块以便在总线上传输(如图2所示)。 一些音频数据包中可能采用DTCP加密(如FS_in1),它们通过总线传输到放大器部分,通常停留在汽车尾部(见图3)。当音频源数据通过MOST总线发送后,DSP必须重构原始分组数据,并且在DTCP加密数据的情况下,将数据流解密为原始形式。通过MOST总线传输的副作用就是丢失了源音频的原始采样速率。即使采用时钟重构技术,原始的源采样率也无法精确地重构,这将导致DSP缓存器中可听到的砰砰声以及声音丢失。 Multi channe codec=多通道编解码器 DTCP Decryption=DTCP解密 DTCP Encryption=DTCP加密 SPORT Interface=SPORT I接口 Bitstream Detector=比特流监测器 Audio Decoder=音频解码器 Audio Post- Processing=音频后处理 Pac MOS dat=打包MOST 数据 Unpac MOS dat=解包MOST 数据 SRC=采样速率转换器 图3: 放大器系统处理流程 为了进一步增加系统的复杂性,使用DTCP的加密技术已经成为网络应用中的必备条件,从而可为通过网络的数字数据提供安全。DTCP有四层复制保护: CCI:复制控制信息 AKE : 设备鉴别和密钥交换 内容加密 系统更新 复制控制信息(CCI)是以通过网络传输的内容为基础,并且它由内容拥有者决定,例如“免费复制”、“禁止复制”、“不再复制”和“复制一次”。在交换任何内容之前,网络上的设备必须确定是否它们是原始内容。有两级鉴别,完全鉴别和受限访问鉴别。在密钥交换之后,可通过网络传输内容。采用预定义基本密码引擎加密和解密内容,并且放入MOST传输协议的保护内容包中。该保护包里具有头部签名以识别已经加密的内容。 4. 新一代系统问题的解决方案 为了解决基于网络的车载娱乐系统日益增加的系统基本问题,ADI公司已经开发出了Sharc ADSP-21365处理器。 Misc. Control Pins=Misc.控制引脚 4 Timers=4个定时器 333 MHz SIMD SHARC CORE=333 MHz SIMD SHARC内核 Block =数据块 I/O Processor with 25 DMA Channels=带25个DMA 通道的 I/O处理器 Interrupts=中断 Sport =端口 8 Channels Sample Rate=8个通道的采样率 Input Data Port (8)/=输入数据端口(8)/ Signal Routing Unit=信号路由单元 图4:ADI公司用于车载娱乐的ADSP-21365 SHARC处理器 ADSP-21365是一款32/40 bit的SIMD(单指令多数据)信号处理器。它具有内置4 Mbit的ROM,完全支持所有多通道解码器标准,例如Dolby Digital解码器、DTS解码器以及包括DPL2x、Neo6等预处理模块。客户专用预处理模块可以在3 Mbit的内部RAM内完成,客户利用Visual Audio(见第5部分)音频专用开发工具能够增加他们的预处理产品种类同时缩短设计时间。 为了解决以不同基本采样率运行多个音频源问题,ADI公司已经将AD1896独立的采样率转换器集成在到ADSP-21365中。它具有8个通道的采样转换和高达140 dB的性能,多个音频源可以与零存储器和每秒百万条指令(MIPS)开销合并,并且所有的输出后处理都能以单采样速率运行以进一步减少数据流的复杂程度。 其它音频专用外围设备包括6个串行端口并且具有TDM和I2S的本地支持,以及集成的SPDIF Tx/Rx端口以便直接与数字音频源连接。 ADSP-21365 Sharc DSP也包括一个基于DTCP M6密码引擎(与DTLA兼容)的硬件。外围设备具有两个专用的DMA总线以允许高速速据传输到M6或者从M6传输以避免来自内核的干扰,并且具有对加密和解密的本地支持。ADSP-21365可支持完全DTCP兼容系统的简单设计链路。密码引擎包括支持密钥动态更新的功能。使用内置定时器,用户可以设置密钥更新并且切换到增加整个网络安全性的时间周期。 音频处理包括FIR和IIR滤波器的密集使用。在递归运算中,由于信号的数字表示产生的量化误差可能会引起音频质量的下降。高端音频处理器,例如ADI公司的SHARC处理器,使用浮点表示音频信号以减少这种误差。 在高挡音频系统中,通常声音的质量通过如何准确地再生出小幅度或非常安静的声音来度量。随着音频信号幅度变得越来越小,定点处理器精确再生这种信号的能力受到限制,但是对于浮点处理器而言,维持音频等级的精度包含在固定的界限内,并且具有186 dB的最小SNR。SHARC处理器具有40 bit浮点精度的本地支持和80 bit的累加器,从而可提供市场上所有信号处理器中最佳的音频性能。 Amplitude=幅度 40 bit floating point=40 bit浮点 32 bit fixed point=32 bit定点 24 bit fixed point=24 bit定点 16 bit fixed point=16 bit定点 图5:定点和浮点处理器的SNR值 家庭影院音频处理器的另一个重要特性就是动态范围。动态范围定义为在音频处理器能够没有下溢或溢出条件下能够再生出音频信号幅度的最小值和最大值的配给量。此外,浮点处理器远远超越了定点处理器的限制。 Dynamic Range(dB)=动态范围(dB) Floating Point=浮点 Fixed Point=定点 Fixed =定点 Dynamic Range for floating point is determined by the size of the exponent =浮点的动态范围由指数的大小决定 6 dB×255 exponent levels=1530 dB =6 dB×255指数级=1530 dB Dynamic Range for fixed point is determined by the data word size =定点的动态范围由数据字的大小决定 图6:浮点和定点处理器的动态范围比较 随着预解码器算法和后解码器算法的复杂度日益增加,完成家庭影院体验所需的许多组合要求的MIPS数目或执行周期也始终在增加。 为了解决这些问题,最明显的方法就是增加信号处理器的时钟频率。由于硅工艺的限制,这种方法实现起来有很多障碍,它已经使信号处理器供应商通过改进体系结构来解决这个问题。一些信号处理器供应商已经采用MIMD体系结构方案,即在一个时钟周期内执行多条指令同时完成多个数据移动。该体系结构需要更多的存储器,因此直接影响到芯片的成本。SHARC处理器体系结构采用SIMD体系结构的创新方法,即可采用相同的指令隐含地完成第二个平行的算术单元,因此使得代码尺寸如此密集从而可以降低完成这些算法所需的MIPS要求。鉴于这种SIMD体系结构,音频信号处理器无需额外的处理开销可并行地处理立体声信号。SHARC内核基于完全互锁的5阶代码流水线,这意味着程序员无需担心数据什么时候有效即可随时写入代码。算法流水线优化为1个时钟周期,这意味着计算结果在下一个周期立即提供以便进一步计算。 由于ADSP-21365 Sharc处理器提供车载音频专用外围设备和基于32 bit浮点内核的SIMD,所以它能使音频系统达到了新的水平。 5. 使用Visual Audio开发工具定制音频后处理设计 DSP用户面临的历史性挑战就是最佳利用处理器时钟周期和有效利用存储器的软件开发。采用汇编语言手动编码音频信号处理算法这种长期使用的费力的方法已经越来越不可行。特别是要求大部分的精力放在创建标准的检查清单或我也是功能而不是集中精力通过增加产品价值不同于其它产品。因此需要一种开发音频软件的改进方法。为了满足这种需求,ADI公司开发出一种VisualAudio?图形环境以帮助设计和开发使用SHARC处理器系列的音频系统。VisualAudio为音频系统开发工程师提供了大部分的软件模块,以及直观的图形用户接口,如图6所示,以便设计、开发、调试和测试音频系统。 图7:VisualAudio图形接口显示屏示例 VisualAudio包含一个基于PC的图形用户接口(GUI,图形工具)、一个DSP内核(基本结构)以及一个可扩展的音频算法库(音频模块)。与ADI公司的VisualDSP++?集成开发和调试环境(IDDE)配合使用,VisualAudio可提供对每秒百万条指令(MIPS)和存储器利用都经过优化的现有产品代码。通过简化开发复杂数字信号处理软件的过程,VisualAudio降低了开发成本、风险和时间。因此,音频系统开发工程师能够集中精力增加他们的音频产品价值以不同于其它产品。 Visual Audio工具允许设计工程师使用直观的图形工具集中精力开发定制后处理模块,该图形工具和强大的SHARC体系结构以及内置ROM解码器功能结合在一起,从而允许快速、简化系统开发和产品配置。 您可以从主要参考网址中所列的ADI公司网站主页上下载Visual Audio工具30天试用版软件。 结论 新一代音频系统的要求不断地需要提高速度和提高集成度的音频处理器。为了维持市场竞争地位,音频处理器供应商必须提供高性能器件以使他们的客户保持领先的音频特性曲线,同时提供一套简单易用的开发工具以节省客户产品投放市场的时间。ADI公司通过推出第三代32和40 bit的浮点SHARC音频处理器已经完全解决了这个难题,它们可提供业界领先的高性能以及集成的存储器和外围设备。此外,Visual Audio开发工具通过为许多公用音频处理模块提供现有产品代码以简化音频算法开发。

    时间:2020-07-26 关键词: most 车载娱乐系统

  • MX35汽车信息娱乐系统最佳解决方案

    MX35汽车信息娱乐系统最佳解决方案

    作为汽车半导体的领军企业飞思卡尔联合Khronos Group 推出了一款集成了OpenVG硬件加速器的汽车多媒体嵌入式微处理器i.MX35,成为全球首款集成OpenVG硬件加速器的汽车多媒体微处理器,i.MX35卓越的多媒体性能将车载多媒体推向一个新的高度,确定了Freescale在汽车电子行业不可撼动的引领地位。 低成本全功能已经成为目前车载多媒体的发展趋势,汽车已经成为现代消费者不可或缺的“轮子上的娱乐空间”,对多媒体的功能要求越来越多,汽车信息、娱乐、控制等全方位的整合需求已愈来愈凸显。高集成度、低成本化将是车载多媒体解决方案供应商角逐的重点。并且这一市场在汽车电子领域占有的比重在逐年扩大。   Freescale i.MX35(通过AEC-Q100三级汽车认证)基于ARM1136JF-S内核,主频高达532MHz,拥有增强的多级缓存系统,集成了矢量图形硬件加速器(OpenVG)独立图像处理单元(IPU)、矢量浮点运算协处理器(VFP)以及基于RISC的DMA控制器。 OpenVG是Khronos Group提出的2D矢量图形加速标准,可以提供平滑细腻的2D/2.5D画面效果,获得更优秀的人机界面(HMI)显示和灵活的文本字体显示效果。i.MX35对OpenVG的硬件加速以在极低的处理器功率级别下实现流畅的交互性能。更直接应用是对Adobe Flash的自然加速,使得工程师可以直接在Flash中设计用户界面而省去手动C语言的编程工作。OpenVG硬件加速模块也大大提升了GPS导航系统的显示性能:流畅光滑的地图路线显示效果(极佳的抗锯齿能力)以及可根据透视放大缩小的字体显示。     矢量浮点运算协处理器(FPU)的集成可以轻松实现语音操控,实现安全驾驶,并大大提升了GPS导航设备对路线分析计算的能力。 特别针对汽车应用集成的MediaLB(Media Local Bus)媒体本地总线,则加强了对MOST网络支持,只要连接上MOST INIC即可接入MOST(Media Oriented System Transport)多媒体定向系统传输网,可以轻松控制汽车音响装置、车载电视、全球定位系统及车载电话等信息娱乐设备。真正实现经济高效且丰富强大的汽车信息娱乐系统。   对音频系统的全面支持是i.MX35的又一特色:不仅可以通过MediaLB外接MOST网络实现对音响设备的控制,也可以通过芯片定义的ESAI(Enhanced Serial Audio Interface)增强型串行音频接口实现多通道(5.1通道)音频输出或多扬声器输出。支持S/PDIF 数字音频接口。在此基础上可以实现多种音频格式的灵活回放。 同时i.MX35拥有优秀的连接性能:支持2个CAN总线接口,2个USB(OTG/Host)片上集成USB PHy层,MMC/SD/SDIO端口、FEC以太网接口以及3个UART接口 在存储器方面i.MX35更是有广泛的选择:对DDR2、MLC NAND Flash的支持将系统成本降至最低,同时也增加了对稳定性强、读取速度快的Nor Flash的支持,使客户获得产品设计更高的灵活性。早前Microsoft发布的汽车软件平台AUTO 4.0是推出的参考设计就采用了Freescale i.MX35处理器。其系统框图:   i.MX35 MDK采用了灵活的核心板加母板的设计构架,充分考虑了国内主流制造工艺,CPU核心板和母板分别采用6层和4层PCB板设计,将设计难度和工艺成本降至最低。在完全支持i.MX35所有接口的基础上增加了一些必须接口,比如将MX35定义的3个UART接口在开发板上扩展增加了2个,满足车载产品多功能设计的要求。此外MDK开发板上还提供了GPS模块接口、Wi-Fi&BlueTooth模块接口以及CMMB模块接口,等等可以实现DVD播放、倒车后视、GPS导航、DTV数字电视、Wi-Fi&BT无线传输、FM调频收音机、MP3/MP4/MP5音视频播放、语音操控、汽车智能控制等几乎所有汽车多媒体功能应用,最大限度的提高了客户对产品设计的灵活度。  

    时间:2020-07-17 关键词: 飞思卡尔 车载娱乐系统

  • 智能汽车作为移动的物联网载体,被认为是下一轮变革主要驱动力

    智能汽车作为移动的物联网载体,被认为是下一轮变革主要驱动力

    在引导汽车电子创新的方向上,恩智浦在车载娱乐系统、车联网、ADAS安全、安防和汽车门禁以及标准产品方面均有布局。恩智浦的互联及传感技术,数据处理和数据安全技术以及丰富的行业经验,为汽车及未来智慧城市的创新提供了无限的可能。 汽车市场正在潜移默化中发生着变革,智能汽车作为移动的物联网载体,被认为是下一轮变革主要驱动力。随着汽车科技的飞速发展,智能网联汽车已进入到新一轮快速发展通道,预计到2020年车联网市场规模将达到338.2亿美元(约2200亿元人民币)。市场渗透率到2023年预计将达到67%,中国将成为全球最大的车联网前装市场。 当今汽车产业90%的创新都是来自于电子信息领域。汽车技术的革新不仅可以使驾驶变得更加舒适,还能够挽救更多死于交通事故中的无辜生命,同时还可以帮助节能减排,使自然环境得到更好地保护。伴随越来越多传统车厂、互联网汽车公司、汽车电子供应商、物联网公司甚至相关金融服务机构的共同参与和推动,恩智浦相信汽车领域将是未来出现颠覆性创新者的市场,而车联网技术的发展与进步也将助力中国智能交通和驾驶安全。目前,恩智浦正加速推进在华智能交通战略,以全球领先的智慧交通和车联网技术,携手产业同仁,共同提升中国智能网联汽车、车联网自主研发与创新能力,支持中国智慧交通系统的建设。 恩智浦在华的“智慧交通”战略 未来十年汽车市场的变革将超过过去五十年发展的总和,而来自中国的企业已经开始在这场新的全球变革中扮演着引领者的角色。作为中国市场第一的汽车电子供应商,恩智浦有幸能够见证并参与到这场变革之中,以下的行动展示了恩智浦在华的“汽车电子与智能交通”实施战略: 2014年12月——恩智浦与同济大学建立针对车对车和车对基础设施通信(V2X)的联合实验室,为中国市场定制互联汽车解决方案 2015年11月——恩智浦携手合作伙伴将全球首款太阳能家用电动车Stella Lux带入中国展示互联汽车的未来 2015年11月——恩智浦与同济大学深化合作,共同支持“中国制造2025”试点项目之一的“上海智能网联汽车示范项目”,恩智浦为该项目提供智能互联汽车解决方案 2016年6月——恩智浦联手同济大学、上汽集团等企业启动上海嘉定智能网联汽车道路环境应用测试 2016年7月——第十一届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛拉开帷幕,恩智浦携手教育部助力中国科技创新人才培育 2016年9月——工信部与恩智浦携手举办“车联网时代的电子前沿技术”主题培训,共同促进中国汽车产业的技术交流和人才培育 2016年9月——恩智浦携手长安汽车、东软集团成立“中国汽车信息安全共同兴趣小组”,共同推动以硬件为基础的汽车安全行业标准的设立和应用,护航中国汽车信息安全 2017年4月——中国信息通信研究院与恩智浦签订智能网联汽车/车联网战略合作协议,共同推动智能网联汽车、车联网领域的国际技术交流与人才培养 2017年4月——经工业和信息化部认可,恩智浦正式成为“中德智能网联汽车、车联网标准及测试验证试点示范企业” 2017年5月——恩智浦正式加入国内首个智能网联汽车试点示范区,成为国家智能网联汽车(上海)试点示范区新成员,全面支持上海市开展车联网DSRC技术道路测试 2017年6月——恩智浦携手保隆科技深化汽车胎压监测领域合作,共同推进中国汽车胎压监测产业发展 2017年6月——恩智浦携手中电港共同支持第十二届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛,长期支持中国本土半导体人才培育,助力中国高科技产业发展 恩智浦强大的“智慧交通”技术支持 恩智浦在智慧交通领域拥有先行的技术优势。在引导汽车电子创新的方向上,恩智浦在车载娱乐系统、车联网、ADAS&安全、安防和汽车门禁以及标准产品方面均有布局。恩智浦的互联及传感技术,数据处理和数据安全技术以及丰富的行业经验,为汽车及未来智慧城市的创新提供了无限的可能。

    时间:2020-07-16 关键词: 车联网 车载娱乐系统

  • 基于DSP的下一代车载娱乐系统

    基于DSP的下一代车载娱乐系统

    车载娱乐系统的技术发展趋势正在变得日益复杂,通过铜缆发送音频数据的简单音频系统已经成为过去。为了满足多通道音频处理和分布式视频的要求,复杂的网络处理变得越来越流行。特别是与数字传输内容保护(DTCP)加密和解密方法相关的面向媒体的系统传输(MOST)光网络正在被许多高挡和中档汽车采用,这种趋势以及车载音频系统通常必须以变化的采样频率适应多种输入源(调幅和调频、CD、DVD、蜂窝电话和导航系统输入)这个事实给数字信号处理器(DSP)供应商增加了压力,要求他们提供增强性能和更高集成度的处理器。 基于MOST的车载高端娱乐系统 MOST总线专门用于满足要求严格的车载环境。这种新的基于光纤的网络能够支持24.8Mbps的数据速率,与以前的铜缆相比具有减轻重量和减小电磁干扰(EMI)的优势。 MOST总线基于环形拓扑,从而允许共享多个发送和接收器的数据。MOST总线主控器(通常位于汽车音响主机处)有助于数据采集,所以该网络可支持多个主拓扑结构,在一个网络上最多高达64个主设备。为了确保数据安全,总线主控器在上电时将查询总线上的每一台从设备并且完成自动密钥交换(AKE)。如果从设备有一个有效的总线密钥,那么允许它使用预定的协议发送和接收MOST总线上的数据。 MOST传输协议由分割成帧的数据块组成,每一帧包含流数据、分组数据和控制数据。流数据与MOST时钟同步并且不断地在网络中循环传输。分组数据与MOST时钟异步,根据需要产生,其中一个例子就是来自无线个人数字助理(PDA)设备的电子邮件。帧中分配给流数据和分组数据之间的带宽是可变的,以满足系统在特定的时间需求,并且其控制字包含数据类型、在帧中什么地方可以找到数据以及数据大小等流信息。控制信息可以在多个帧中分配,并且应该在接收设备中重建。 音频处理 图2给出了一个简单的基于MOST总线的车载音频娱乐系统。来自DVD播放器音频源内容,例如PCM、AC3和DTS通过SPDIF链路传送到主机。SPDIF链路将以音频源的采样频率(FS_in1)工作,例如对于CD音频为44.1kHz,对于AC3和DTS等DVD视频内容为48KHz。当要将编码的音频数据传输到网络上时,在传输之前必须对传输内容进行加密以阻止盗版拷贝。通常对于车载系统可选的加密机制是DTCP,该机制将在下面介绍。 ADI公司的BlackFin处理器架构非常适合于这种功能,因为它具有丰富的外设和优化的指令集,从而能使它完成类似微控制器(MCU)的工作以及传统DSP的工作。同时,导航系统公告(Navigation System Announcement)也必须通过MOST总线传输到放大器,以允许驾驶员在驾驶时能够听到指令。这些基于PCM的信号通常基于12.24kHz立体声,我们称之为FS_in2。MOST收发器可收发多种音频源信号,并且重新将数据安排成数据块以便在总线上传输(如图2所示)。 图1:基于MOST总线的典型车载高端娱乐系统 图2:基于MOST总线的车载音频娱乐系统原理图 一些音频数据包中可能采用DTCP加密(如FS_in1),它们通过总线传输到放大器部分,而这部分通常位于汽车尾部(见图3)。图3:放大器系统处理流程当音频源数据通过MOST总线发送后,DSP必须重构原始分组数据,并且如果数据是DTCP加密的,则需要将数据流解密为最初的形式。通过MOST总线传输的副作用就是丢失了源音频的原始采样速率,即使采用时钟重构技术,原始的源采样率也无法精确地重构,这将导致DSP缓存器中可听到的“pop”声以及声音丢失。 为了进一步增加系统的复杂性,使用DTCP的加密技术已经成为网络应用中的必备条件,从而可为通过网络的数字数据提供安全。DTCP有四层拷贝保护机制:拷贝控制信息(CCI)、设备鉴别和AKE、内容加密和系统更新。 拷贝控制信息(CCI)是以通过网络传输的内容为基础,并且它由内容拥有者决定,例如“免费拷贝”、“禁止拷贝”、“不再拷贝”和“拷贝一次”。在交换任何内容之前,网络上的设备必须确定是否它们是原始内容。有完全鉴权和受限访问鉴权两个级别。在密钥交换之后,可通过网络传输内容。采用预定义基本密码引擎加密和解密内容,并且放入MOST传输协议的保护内容包中,该保护包具有包头签名以识别已经加密的内容。 下一代系统问题的解决方案 基于网络的车载娱乐系统的系统相关问题日益增加,为了解决这些问题,ADI公司已经开发出了SHARC ADSP-21365处理器。 图4:ADI公司用于车载娱乐的ADSP-21365 SHARC处理器ADSP-21365是一款32/40b的浮点单指令多数据(SIMD)信号处理器,它具有内置4Mb的ROM,完全支持所有多声道解码器标准,例如Dolby Digital解码器、DTS解码器以及包括DPL2x、Neo6等后处理模块。客户专用后处理模块可以在3Mb的内部RAM上执行,客户利用Visual Audio(见后文)这样的音频专用开发工具能够在较短的时间内增加他们后处理的类别。 图5:定点和浮点处理器的SNR值为了解决多个音频源采用不同基本采样率的问题,ADI公司已经将AD1896独立的采样率转换器集成在到ADSP-21365中。它具有8个通道的采样转换和高达140dB的性能,多个音频源不需要存储器和MIPS开销,并且所有的输出后处理都能运行在单采样速率条件下,以进一步减少数据流的复杂度。 其它音频专用外设包括6个串行端口,并且支持TDM和I2S,以及集成的SPDIF Tx/Rx端口以便直接与数字音频源连接。 ADSP-21365 SHARC DSP也包括一个基于DTCP M6密码引擎(与DTLA兼容)的硬件。外设具有两个专用的DMA总线,在不需要内核干涉的条件下,允许高速传输到M6或者从M6传输,并且具有对加密和解密的本地支持。ADSP-21365实现了完成DTCP兼容系统的简单设计途径。密码引擎支持密钥动态更新的功能,用户可以使用内置定时器设置密钥更新和改变的间隔周期,以增加在网络上的安全性。 音频处理包括FIR和IIR滤波器的密集使用。在递归运算中,由于信号的数字表示产生的量化误差可能会引起音频质量的下降。高端音频处理器,例如ADI公司的SHARC处理器,使用浮点表示音频信号以减少这种误差。 图6:浮点和定点处理器的动态范围比较在高档音频系统中,通常声音的质量是通过如何准确地再现小幅度或非常安静的声音来衡量的。随着音频信号幅度变得越来越小,定点处理器精确再现这种信号的能力是有限的,但是对于浮点处理器而言,保持音频等级的精度包含在固定的界限内,并且具有186dB的最小SNR。SHARC处理器具有40b浮点精度和80b的累加器,从而可以实现非常高性能的音频。 家庭影院音频处理器的另一个重要特性就是动态范围。动态范围定义为在音频处理器能够没有下溢或溢出条件下再现音频信号幅度的最小值和最大值的比值。同样的,浮点处理器远远超越了定点处理器所能实现的动态范围。 随着预解码器算法和后解码器算法的复杂度日益增加,实现家庭影院体验需要的MIPS数或执行周期数也始终在增加。为了解决这些问题,最显然的方法就是增加信号处理器的时钟频率。 由于硅工艺的限制,这种方法实现起来有很多障碍,因此信号处理器供应商通过改进处理器架构来解决这个问题。一些信号处理器供应商已经采用MIMD架构,即在一个时钟周期内执行多条指令同时完成多个数据移动。该架构需要更多的存储器,因此直接影响到芯片的成本。SHARC处理器架构采用SIMD的创新方法,可采用相同的指令隐含地完成第二个平行的算术单元,因此使得代码更紧凑从而可以降低完成这些算法所需的MIPS数。鉴于这种SIMD架构,音频信号处理器无需额外的处理开销可并行地处理立体声信号。SHARC内核基于完全互锁的5阶代码流水线,这意味着程序员无需担心数据什么时候可用即可随时写入代码。算法流水线优化为1个时钟周期,这意味着计算结果在下一个周期立即提供以便进一步计算。 由于ADSP-21365 SHARC处理器提供车载音频专用外设和基于32b浮点内核的SIMD,所以它能使音频系统达到新的性能水平。 使用Visual Audio定制音频后处理设计 过去,DSP用户面临的挑战就是最佳利用处理器时钟周期和有效利用存储器的软件开发。采用汇编语言手动编码音频信号处理算法这种长期使用的方法已经越来越不可行,特别是这种方法需要将大部分的精力放在创建标准的“项目清单”或“me-too”功能,而不是集中精力通过增加产品差异化价值。因此,需要一种开发音频软件的改进方法。 为了满足这种需求,ADI公司开发出一种Visual Audio图形环境以帮助设计和开发使用SHARC处理器系列的音频系统。Visual Audio为音频系统开发工程师提供了大部分的软件模块,以及直观的图形用户截面,以便设计、开发、调试和测试音频系统,如图6所示。 图7:Visual Audio图形接口显示屏示例Visual Audio包含一个基于PC的图形用户界面(GUI,图形工具)、一个DSP内核以及一个可扩展的音频算法库。与ADI公司的VisualDSP++集成开发和调试环境(IDDE)配合使用,Visual Audio可提供对MIPS和存储器利用都经过优化的现有产品代码。通过简化开发复杂数字信号处理软件的过程,Visual Audio降低了开发成本、风险和时间。因此,音频系统开发工程师能够集中精力增加他们的音频产品价值以使其与其它产品实现差异化。 Visual Audio工具允许设计工程师使用直观的图形工具集中精力开发定制后处理模块,该图形工具和强大的SHARC架构以及内置ROM解码器功能结合在一起,从而允许快速、简化系统开发和产品配置。

    时间:2018-09-07 关键词: DSP 嵌入式处理器 most 车载娱乐系统

  • 汽车电子系统详解:如何提高汽车安全性?

    汽车中电子器件的技术含量和数量是衡量汽车性能一个重要标志。随着人们对驾驶的舒适性、安全性、娱乐性和经济性的要求日益苛刻,使汽车电子系统变得更加复杂,汽车中电子器件的数量也越来越多。ABS、电子点火系统、气囊保护和倒车雷达等许多功能现已被当作标准配置,而这还远远不够,因为人们对更精准的汽车控制和娱乐享受的追求没有停歇。 动力传送与安全控制 目前,各个厂商都在积极努力向智能型汽车系统――X-by-wire(线传驱动)的方向迈进。这种技术可将转向、制动、悬挂等独立的系统集成到一起,并由中央处理器来进行调控,以改善汽车的操纵性和安全性,同时减少液压泵等机械部件的使用。目前,一些欧洲车型已开始采用电子助力转向和线控刹车系统。 但汽车OEM必须让公众相信X-by-wire的可靠安全性。汽车环境是如此之恶劣,而硅片对各种干扰、环境温度和电源又是那么的敏感,很容易产生差错操作。多数汽车用户都认为目前的电子动力系统还非常不成熟,远不如机械式的动力传动系统安全可靠。还有部分偏爱驾驶乐趣的人甚至认为,动力传动系统的电子化会让人们失去享受驾驶乐趣的机会。 人们对更安全驾驶要求的增加,促使汽车OEM开始从系统的角度来规划安全控制系统。因此,现在的车身安全控制系统已不仅仅是简单的倒车雷达、距离探测和气囊控制,而是增加了许多新的元素。 新出现的智能车身控制系统能通过各种传感器器件获知汽车周围的环境信息,如路况障碍和弯道预警等,以便让驾乘人员及时了解汽车周围的环境。更重要的是,这些车身控制系统还能采集到汽车本身的信息,如轮胎压力等,并且可通过动力控制系统进行调整,使汽车保持稳定的驾驶状态。 另外,各种防撞感应系统也处于研发当中。通过传感器件获得预警信息后,控制系统会立即触发防护系统,减轻驾乘人员受到冲击的力度。并且,最新的智能气囊控制系统还能通过采集到的冲击力大小,迅速调节气囊的冲气程度。 汽车信息娱乐系统 随着娱乐驾驶的观念深入人心,汽车上集成的多媒体功能日益强大。汽车娱乐不只是车载音响那么简单,GPS导航定位、无线移动通信、网络数据传输和防盗安全功能的不断引入,使汽车逐渐成为“移动办公室”或“移动家庭”。由于需要实时传送和处理大量的数据,车载信息处理(Telematics)系统的地位日益突出。市场研究公司Dataquest曾预计,包括硬件与服务在内的Telematics市场,将由2000年的36亿美元增长到2005年的270亿美元,复合年均增长率为50%。于是,通信系统、计算机系统与消费电子制造商都将汽车视为下一个潜在的增长市场。 不仅如此,各种新出现的业务模式也将Telematics作为当然的载体。比如,IBM公司为汽车制造商、汽车租赁公司和保险公司推出的eDevice就是通过该公司的汽车客户架构,让Telematics与Java和OSGi等开放标准应用实现无线连接。 远程汽车诊断系统 另外,汽车电子系统的复杂化使汽车中显示车况信息的信号越来越多,普通的汽车用户或许会对显示出的故障束手无措。远程汽车诊断系统(RVDS)应运而生。 实际上,目前的远程汽车诊断系统是Telematics应用的延伸,因为它主要还是通过无线通信技术将电子控制模块(ECM)诊断产生的故障代码发送至汽车制造商最近的分析中心。不仅如此,这一系统还通过车上的GPS将该车的身份与当时的地理位置一同发送出去。 然而,安全问题是远程汽车诊断系统目前没有形成规模应用的主要障碍。汽车用户担心包含汽车身份和地理位置的数据包信息被他人截取,或是被汽车OEM所掌握。同样,汽车OEM又担心公众会对汽车的潜在缺陷了解过多。 不过一旦安全有保障,这种商业模式应该具有广阔的市场空间。例如,汽车经销商可利用该系统来加强对用户的服务。由于故障代码能够自动传输到经销商那里,技术服务人员能立刻判断出问题的严重程度,并同车主直接联系以安排服务事宜,或者提醒用户注意潜在的机械问题。并且在未来,汽车OEM还可利用该系统了解汽车用户的驾驶习惯,以制造出更适合驾驶的汽车。 汽车电源系统 电子器件在汽车中应用的增多,使得汽车对电量和功率的需求不断加大,原有的12V电源系统已力不从心。而42V系统由于具有很多优于12V系统的特点,早已成为业界关注的焦点。 但实施42V系统遇到的困难也是显而易见的。首先,这需要整个汽车产业的努力,因为大多数汽车部件都是为12V系统设计的,如果没有校准或是某种PWM控制电路,都不能在42V正常工作,因此必须采取各种措施来使它们能够适应高电压。其次,整个汽车电子系统的功率分配也需要重新设计和规划。因为电压的升高需要更多的电压转换器件与电路,同时对保护电路的需求也会增加,这样会加大整个电源系统的复杂度和设计难度。 在通往42V系统的过渡时期,主要汽车制造商都选择采用14/42V的双电压系统。至少从目前看来,12V系统性能似乎比5年前预测的有所延伸,也没有明显的迹象表明何时12V高功率应用将走到尽头,何时42V应用会开始被广泛接受。

    时间:2014-06-07 关键词: 汽车电子 车载导航 车载娱乐系统

  • 全景泊车辅助及车载娱乐系统解决方案

    倒车,一直是广大司机头疼的问题,再有经验的司机也有过刮碰经历。因而,从原来的超声波探头,到现在流行的可视倒车雷达,倒车雷达产品已经成为汽车的必备安全装备之一。但同时,基于单个后视摄像头的可视倒车雷达只能看到车身正后方,无法同时看清车身四周状况,存在视角盲区,因此有了车身周围360度全景影像倒车需求,即全景泊车辅助系统。该系统可更加直观和安全可靠的辅助倒车,因此必然成为泊车系统的趋势。目前,仅宝马X6、英菲尼迪EX35等极少数豪华车型都引入了全景泊车系统。全景泊车系统在汽车周围架设能覆盖车辆周边所有视场范围的4到8个广角摄像头,对同一时刻采集到的多路视频影像处理成一幅车辆周边360度的车身俯视图,最后在中控台的屏幕上显示,让驾驶员清楚查看车辆周边是否存在障碍物并了解障碍物的相对方位与距离,帮助驾驶员轻松停泊车辆。 主芯片介绍 主芯片采用NXP的PNX953X系列,内核为具有超长指令字(VLIW)的高性能32位Trimedia TM3282内核,单周期并行执行8条指令,且支持IEEE标准单精度浮点运算,速度最高达450MHz。PNX953X框图如下所示:     对于全景泊车应用,推荐型号为PNX9530,主频为351MHz,特点如下: 高性能DSP内核。Trimedia TM3282,VLIW结构,支持IEEE标准单精度浮点运算 最多支持8路PAL/NTSC摄像头输入(ITU656接口) 32位DDR1/DDR2内存接口,频率高达266MHz(数据率高达533MHz) 最多支持2路数字液晶屏输出,或2路PAL/NTSC ITU656输出 支持图像缩放、反交错、OSD等功能,可实现图像分屏显示、动态叠加倒车轨迹等效果 除上述针对全景泊车应用的特点外,PNX9530还具备强大的多媒体处理能力,以满足车载娱乐要求: 最多支持3个显示屏(能显示2组不同画面) 高性能视频解码器,支持H.264、MPEG-4、MPEG-2、RMVB、VC-1等格式。其中H.264支持720p或双路D1 高性能音频解码器,支持杜比(Dolby)、DTS、MP3、WMA、AAC等 具有DVD控制器、IDE硬盘接口、USB OTG、SD卡等众多符合多媒体应用外设 方案一:全景泊车辅助系统 该系统在车身前、后、左、右四个方向均安装广角摄像头(如图所示),并将四个广角摄像头影像畸变矫正后进行鸟瞰变换(透视变换),然后进行图像拼接,合成一幅车身周围的鸟瞰图。             方案优势 高性能。PNX9530主频高达351MHz,每个指令周期可执行8条指令,且支持IEEE标准的浮点运算。DDR2数据率达到533MHz/32位,能提供足够内存带宽来处理大量视频数据 低成本。竞争对手产品中,能够支持同时4路视频输入,且可以对视频图像进行畸变矫正和鸟瞰变换的处理器成本均远远高于PNX9530 最多支持8路摄像头输入,具有很高的灵活性和扩展性 OSD叠加、倒车轨迹叠加、图像分屏显示、反交错等均可通过DSP实现,无需额外专用芯片,最大限度降低系统复杂度和节省整机成本 支持2路数字液晶屏输出 汽车级芯片,已通过AEC-Q100认证,免除稳定性担忧 方案二:高性能多媒体平台+全景泊车辅助系统 PNX953X具有强大的多媒体处理能力。除可实现全景泊车成像外,还可充分利用PNX9530处理器的多媒体功能,实现DVD播放、高清视频播放、实现数字电视收看、蓝牙通讯、高性能音响输入输出、USB设备连接和SD卡连接,为您呈现更纯粹的娱乐、更高级的享受。而这些多媒体和全景泊车功能,均可在一片PNX9530内实现。     方案优势: 一个高性能低成本平台可同时实现多媒体娱乐系统和鸟瞰泊车系统 最多支持3个显示屏(能显示2组不同画面) 高性能视频解码器,支持H.264、MPEG-4、MPEG-2、RMVB、VC-1等格式。其中H.264支持720p或双路D1 高性能音频解码器,支持杜比(Dolby)、DTS、MP3、WMA、AAC等,且通过具有浮点运算能力的高性能PNX9530处理器,可以实现专业级高品质车载音响效果 具有DVD控制器、IDE硬盘接口、USB OTG、SD卡等众多符合多媒体应用外设 实物图片 下图为PNX9530 DEMO的实物图。    

    时间:2013-04-25 关键词: 方案 辅助 车载娱乐系统 全景泊车

  • 德赛西威车载娱乐系统SiVi LINK上市

    “只需一部HTC安卓智能手机和一台车机,就能将手机中的智能导航、网络收音机、音乐、视频、游戏、即时资讯等海量应用一键同步至车机上,营造个性化的汽车娱乐系统环境,让车主轻松享受快乐‘云’驾驭。” 9月12日,国内知名的汽车电子厂商德赛西威在广州召开发布会,宣布全新一代与手机同步显示的车载信息娱乐系统SiVi LINK正式上市。 据了解,SiVi LINK由德赛西威携手全球手机创新与设计的领导者HTC共同研发而成,相较同类产品,有鲜明的优势特点:1、轻装上阵,环保节能。通过SiVi LINK技术,将手机应用引入汽车娱乐系统,促进车载娱乐系统“瘦身”;2、更少付出,更多功能选择。众多的开发者为开放的安卓系统设计了丰富的免费应用程序,只需拥有一部安卓智能手机就能轻松选择个性化的汽车娱乐系统环境; 3、海量应用“云”驾驭。将“云”接入汽车,实现智能导航应用,网络收音机,在线音乐、视频、游戏,即时资讯等应用;4、汽车电子步入智能手机核心时代。SiVi LINK的出现颠覆了目前的车载GPS产品市场,让传统汽车电子产业的‘春天’提前到来,跨步进入以智能手机为核心的新时代。     德赛西威SiVi LINK上市仪式现场终端形象展示及互动交流环节 据德赛西威相关人士介绍,作为德赛西威与HTC双方在车载显示器和智能手机之间的双向链接方面优势互补、深度合作的结晶,SiVi LINK在产品形态方面具备终端设备大屏直接呈现、双向互动无障碍操作、音视频同步输出体验的特点,并拥有超强的稳定性与操控性,将为用户带来超乎想象的愉悦体验。SiVi LINK出现将打破此前车机产品操作不流畅、界面欠美观、应用功能少、系统不稳定等问题瓶颈。这对于车内环境而言,无异于一次人机交互的新革命。 记者在现场看到,产品体验区前人头攒动,众多专业人士在亲自操控体验后对SiVi LINK双向链接双向操控的性能和开阔的视野赞不绝口。SiVi LINK技术创新将智能手机的所有功能 “移植”到了车机上,让车机彩屏变身为一个“大手机”。由于车机与手机的链接是完全解码,因此在数据传输上速度高达每秒25帧以上的图像,超乎平时每秒24帧的视觉体验。就算使用SiVi LINK播放手机的1080P高清视频,在车机上绝对不会出现“失帧”现象。     德赛西威领导与HTC代表共同启动SiVi LINK上市仪式 SiVi LINK之所以有如此出色的性能表现,是基于德赛西威对车机的智能化发展有另一种路径选择。德赛西威汽车电子有限公司董事长陈春霖表示,“车联网”时代,与手机等智能化的电子产品捆绑,是汽车电子的趋势,现在整个汽车行业在逐步跟电子、安全、环保捆在一起。与HTC合作,是顺应行业发展的需求,也是秉承德赛西威的一秉承专业自主技术为用户提供尽善尽美的愉悦驾驶享的品牌理念,德赛西威一直在坚持自主创新的同时寻求国际化发展模式,面向未来,德赛西威将继续坚定不移地以客户为中心,力求与客户建立成功的合作伙伴关系,以自主创新为客户不断提供专业价值,致力于成为全球汽车产业的首选合作伙伴,为广大用户提供尽善尽美的愉悦驾驶享受。 纵观德赛西威发展进程,坚持自主创新和寻求国际化发展是其成功的不二法宝,使其为国内自主品牌快速崛起和发展的代表。在自主创新道路上,德赛西威所开创的从合资到自主的“反收购”案例,是汽车电子产业国内本土企业收购国际知名跨国公司在中国合资企业外方全部股份的罕见案例,至今仍为业界所乐道。2012年9月3日,德赛西威研发体系在国内的第一个分支机构——德赛西威汽车电子技术中心前期研发部南京分部正式成立,这是德赛西威秉承“自主创新,提供专业价值,成为全球汽车产业的首选合作伙伴”的愿景,持续打造具有自主核心技术的产品平台,加大研发投入的举措之一,具有重大的战略意义。 在坚持自主创新研发的同时,德赛西威选择坚决“走出去”和“走进去”的发展思路,在中国本土与合资品牌、自主品牌等各大整车厂商积极合作,同时主动将汽车电子业务推向海外,通过成立海外公司以充分了解海外市场情况和当地法律法规等更好地服务全球。2012年,德赛西威先后在新加坡和德国设立分公司,新加坡公司一方面承担德赛西威的先期研发和区域性国际客户业务的开拓工作,另一方面欧洲公司则立足德国为全球汽车整车生产厂家提供优质服务。未来还将开拓美洲、欧洲、中东、亚洲等海外市场。正是这些国际经营经验的积累,德赛西威能够与国际人士进行无缝对接,并根据市场的需求进行产品的研发,通过不断自主创新,为用户提供创新技术、高品质的车规级汽车电子解决方案。

    时间:2012-09-21 关键词: 德赛 link 车载娱乐系统 sivi

  • 汽车电子科技半导体与遥控技术联推车载娱乐系统

    汽车应用处理器集成RealVNC的遥控技术,为以智能手机为中心的车载信息娱乐系统奠定基础。 意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)在车载信息娱乐应用处理器内集成VNC的原始发明人及技术提供商RealVNC公司的远端遥控技术。这一整合将有助于降低手机与汽车连接解决方案的研发难度,加快新产品的推出速度,并可支持手机应用软件与汽车系统之间的无缝互通。 以智能手机为核心的车载信息娱乐系统(in-vehicleinfotainment,IVI)是移动技术融合计划的下一步;这种系统让汽车可以存取便携设备内的内容,并在内置仪表板的主机上显示数据和应用软件。例如,驾驶员可在车载显示屏上查看GoogleMaps地图或智能手机的导航应用,从车载显示屏控制应用软件。同样,驾驶员可以在尺寸更大的车载显示屏上优雅地控制音乐播放,而再也不用一边开车一边摸索移动设备的按健。采用像VNC一样的工业标准接口技术可确保所有的手机或移动设备能够适用于所有车辆,让驾驶员更能集中注意力观察路面情况。 意法半导体内置的GPS信息娱乐应用处理器针对汽车和便携式导航系统而开发,以高集成度和高性能为特色,这款处理器可满足成本敏感型应用的限制条件和严格的汽车质量及安全要求。在被广泛用于研发汽车影音系统主机之后,意法半导体更进一步在处理器上整合了VNC汽车技术。 集成VNCAutomotive接口的应用处理器可实现自动检测、屏幕复制以及从汽车触控屏幕上获通过固定输入控制器,如方向盘开关和车载信息娱乐主机(head-unit)按键,控制几乎所有的移动设备。意法半导体的应用处理器预先集成了RealVNC的远端遥控功能后,车载信息娱乐主机和信息娱乐系统厂商可加快以智能手机为中心的车载信息娱乐系统的推出速度。 此外,意法半导体的信息娱乐应用处理器可通过内置于仪表板的影音系统为乘客的智能手机提供GNSS定位信号,让导航定位功能更加精确,手机电池寿命更长。 VNCAutomotive可提供完全的跨平台远端遥控功能和从IVI系统控制手机的功能,这项技术还能使手机实现更多功能和更高的性能,而且可针对各种手机进行导入与量产。

    时间:2012-06-18 关键词: 半导体 汽车 电子科技 车载娱乐系统

  • Intel与日产合作 Atom进军车载娱乐系统

    在产品的消费电子化上Intel近年来可谓不遗余力,除面向智能手机/平板电脑的Medfield平台之外,半导体巨头这次又看上了车载娱乐系统。 今日在纽约国际车展上,Intel与日产联合宣布以Atom为核心的车载娱乐系统将使用在日产2013年款英菲尼迪(Infiniti)产品线上。此前车载娱乐系统多使用ARM架构的处理器,尤以NEC血脉的瑞萨(Renesas)产品居多。 Intel与日产使用的演示车为一辆英菲尼迪LE概念款(将在2015年上市),车载娱乐系统除普通功能外,还可为用户的智能手机提供云服务如车辆监控等功能,此外比较实用的是汽车开门方式也可使用手机利用NFC功能来实现,不需要专门的钥匙。

    时间:2012-04-09 关键词: Intel atom 日产 车载娱乐系统

  • 基于Android系统的车载娱乐系统软件架构

    摘要:车载电子业目前面临众多机遇与挑战,开发一套所有汽车可以安装的通用平台不仅可以降低整个产业链成本,而且可以使应用软件增加,满足不同用户喜好。本文提出一种可行的软件架构,将谷歌Android系统良好的兼容性和安全性的特点应用在车载电子系统中。 关键词:车载电子;开源;软件架构 引言     车载电子行业有着巨大的市场潜力,因为车主们期望将用在手机上面的某些应用软件直接运行在自己的私家车上。但同时也面临诸多挑战,车载电子厂商需要满足不同汽车型号的要求,而且即便是同一品牌的不同车型往往也需要不同的定制。如今的车主们都希望能够像使用智能手机一样随心所欲地安装或者删除应用软件。要将手机上使用的软件移植到车载电子系统中,开发者必须面对一个严峻的挑战,即第三方应用程序必须在一个隔离的环境中运行,以此来阻止对其他车载功能模块的干扰,以及可能使车主信息泄露等威胁。同时,第三方应用软件必须跟车载其他系统有效地结合起来,以便给用户带来更加完美的用户体验。最后,第三方软件开发者必须针对车载系统的共同特征,开发一套公用平台,以方便不同的汽车制造商进行移植,而且可以使同一个应用程序无缝隙地在不同的品牌的轿车上使用。     本文是对谷歌Android系统应用的一种创新扩展,它可以对第三方应用程序进行隔离,并使可信任的第三方应用程序有访问汽车功能软件层的权限,加强了对汽车安全的防范。 1 背景知识     人们直观上感觉汽车内部的消费电子似乎只是提供同智能手机、PDA以及MP3类似的功能,但是由于其在使用时不可避免地要与汽车其他功能模块接触,所以车载娱乐电子比其他消费电子要更加复杂。一般情况下,汽车上面的大多数应用软件都是厂商在汽车生产的时候已经固化好,它们一般会随着汽车的报废而报废,所以其生命周期一般是手机或者MP3的5~10倍。这就要求车载电子设计公司支持对其出厂后的应用程序进行长期升级。但由于电子产品更新换代很快,仅靠软件升级很大程度上提高了成本。     GENIVI联盟去年同一些汽车巨头、芯片设计巨头、软件开发公司等召开了一次大会,主要讨论的是怎样为车载电子产品建立一个标准公开的开发平台。GENIVI提出开发一个可扩展的架构,可能会应用到下一代车载电子上面,它需要在以下方面进行努力:     ①通过从开源社区以及专业软件开发联盟获取无缝隙的软件补丁以及插件,使其可以增加更多的内容和特点,并始终要考虑系统的安全性以及可靠性。     ②增加车主和乘客的切身享受,并且尽量使其性价比更高,努力降低设备成本。     GENIVI的软件架构利用英特尔的Moblin平台作为框架,通过增加或者删除组件来满足特定汽车需求和使用。支持用户自定义安装应用程序正在讨论,同时,许多可供选择的平台正在磋商中,谷歌的Android系统便是其中之一。     要强调的是,目前被GENIVI和Moblin重点强调支持的汽车电子硬件设备(CAN总线上网络特定的设备),当前在Android上却未能实现。但由于Android对开源的大力支持,允许用户对终端程序安装并卸载,目前Moblin对这些功能尚未许可。 2 谷歌Android     2007年底,在谷歌主持召开的开放手机联盟大会上,一个完全免费开放的手机平台诞生了,其目标是要延伸到更为广泛的硬件设备当中。谷歌Android基本的特点是其开放性,免费的SDK源码开发者可以很容易下载得到,Google的号召力以及Android的开源性迅速促使开发者社区的形成。     Android是一个主要为手机设备提供的开发平台,它包含一个系统内核、中间层和底层驱动以及一些绑定的应用程序。整个项目有Apache许可证版本2授权,因此移动运营商、软件企业、任何开发人员可以添加或删除功能。按照2.0范例协议,即使不是内容提供商,共享应用程序都是可能的。该平台允许一些二次开发商根据自己的需要添加新的功能或者应用,所以可以很容易开发出丰富的端对端应用程序。 2.1 结构概述     Android系统架构由5部分组成:Linux内核、库函数、Android运行态、应用程序框架、应用程序。     在线性架构的底层是Linux内核,基本上是Linux2.6.27版本。通过Linux内核为Android更新补丁,内核负责管理系统服务程序以及驱动模块、内存管理、任务调度。根文件系统使用rootfs,而数据及文件使用YAFFS,它是专门为NAND和NOR存储器设计驱动的文件系统。     应用程序框架和Android运行时态主要通过C/C++库,这部分库包括标准的C库、多媒体库、图形界面库、浏览器、字体库以及数据库。     Android运行态包括核心库以及Java Dalvik虚拟机,Dalvik是一种允许在有限的内存上运行多进程的虚拟机,每一个程序运行在一个独立的Linux进程里。     应用程序框架由许多类、接口、包组成。它的目的是提供一种简单、连续的方式去管理图形化用户接口,访问资源内存,收到通知,或者处理来电,主要的组成部分有可视系统、activity类管理、共享管理、资源管理、通知管理、电话管理。 2.2 安全性     Android内部进程通信以及安全性主要指在安装第三方应用的情况下,尽可能保证系统的稳定性。底层的许可机制是由Linux内核以及文件系统提供的,基本上可以满足基于Linux内核的其他系统。由于Android设备针对的是单用户,因此多用户服务的设备靠分配唯一的标识才能应用。     此外,Android是静态的安全许可系统,它在程序安装时被强制使用。 2.3 进程间的通信     Android有两种进程间通信的模型:intent和code绑定。intent类框架提供上层的进程间通信,这是最好的方式,可以动态地利用SDK包进行开发,并与上层应用程式绑定。intent类包含了几个用来描述调用者真正意图的域,调用者发送intent给Android的intent解析器,And-roid系统将通过intent过滤器从所有的应用程序中选择最适合处理该intent的activity类。intent域包含了期望的处理方式、类以及数据字符、数据的MIME类型。     intent能够被用来触发activities,发送数据给广播并启动相应的服务。安全性方面的限制主要通过Android系统提供的权限框架类来实现。     每个程序运行在自身的进程里,但开发者能够写一个服务运行在不同的进程中,一些对象在进程间传递也是允许的。在Android平台上,一个进程通常不能进入其他进程内存。因此,两个进程间如果相互通信,需要把他们的对象分解成操作系统可以识别的基础类型,并且通过进程的边界来控制对象。附带SDK的AIDL工具自动生成控制代码段,AIDL是用来生成在两个进程之间通信代码的一种接口描述语言。AIDL IPC机制就是使用代理类在客户端和实现端传递参数。 3 Android应用在车载电子的一种架构     Android扩展了汽车的总体结构,基本架构如图1所示,自定义的Android平台应用在汽车功能模块和支持组件的一边。这种扩展的目的是提供一种允许可信任的应用程序访问汽车功能模块(车辆制动、转向或电力传动分配)的安全机制,而不可信任的程序被隔离并且不可以访问。应用程序之间的这种强制性的安全策略是源于可靠性要求的IVI系统。通过汽车管理类可信任应用程序有机会访问一些特性(CAN总线),但处理不当也可能危及车辆安全(例如通过连续发送无效的数据帧使得CAN总线带宽饱和)。这种方案的主要特点是使上层逻辑去耦合,那样就可以方便上层应用获取并处理来自底层数据。 3.1 汽车管理模块     从上图可知,汽车管理模块可以看成是负责车载应用程序与Android底层交互的一个中间类库,只有通过它,车载应用程序才可以获取相应底层数据。     它有两个接口:一个是对应于应用程序而另一个是对应平台的组件,它是在Android SDK上面开发的并且拥有平台认证的一款应用程序。因为这个管理类不属于平台本身,所以用户在没有专业人员帮助时不能自行更新。 3.2 与应用程序之间的交互     Android是基于不透明的IPC之间的通信模型。应用程序将其功能交给操作系统,在运行时,其他的应用程序可以获得他们的功能。基本上,平台提供了后期管理和维护代码的能力,这种模型也可以用于在第三方应用程序和汽车管理类之间的交互。     汽车管理类处理汽车功能模块通过属性android.permission.car.speed.read和android.permission.car.speed.write。对于每一个属性(例如汽车总线发送实时速度),Android提供两种权限,创建并且指派给管理类。     利用预先定义的安全级别,它可以指定不同安全级别拥有以下的权限:     ①所有的。任何人可以访问应用程序     ②通常情况。访问是有权限决定的,但是一些应用程序的权限没有具体指出权限人;在程序安装后,权限会被手动设置。     ③危险。访问时有权限限制的,用户在安装时必须有详尽的安全许可。     ④签名。访问是有权限限制的,只要应用程序获得平台的认证,那么权限就会自动同意。     平台认证就是车载设计商在开发设计过程中使用的签署平台。它也用于签署汽车管理类。如果一个第三方申请了此证书,它就具有完整的控制汽车扩展(事实上汽车管理类只是一个签署应用平台证书的应用程序)。通过以下属性定义的汽车功能,能够通过高级别的AIDL接口去访问:         这种读/写的方式允许通过输入/输出来访问属性的值。通过增加或者删除监听器的方法来允许注册或者取消相关的回调函数,该通知的属性值是可以改变的。汽车管理类继承了此接口。个人的电话是要被Android权限相关的属性核实的,如果来电者是被允许执行的,那么汽车管理类进程会自动处理,否则就会抛出一个异常。     在开发应用时,开发者需要知道其属性名称以及数据的类型才能够开发第三方应用程序。而且所有的交互发生在先前的AIDL接口。这就意味着,多亏Android系统的架构,开发者并不需要了解整个SDK而是只要知道AIDL文件定义的电话属性和AIDL文件描述的回调函数。而且,如果不同的IVI来自不同的生产商,但有着相同的属性功能,那么第三方应用程序使用这样的属性能够无缝隙地运行在IVI上。     为了证实以上架构的实用性,开发了一块实现完整功能的工作模块,由自定义的Android发布版的概念验证组成。该模块已经通过Andr-oid模拟器的测试,基于ARM处理器,自定制模式的典型功能和IVI上面的用户界面,并在有英特尔Atom处理器的上网本上运行。 结语     本文概述了车载电子系统的相关知识,并介绍了Google Android系统背景知识;设计了一个基于Android架构的车载电子可扩展平台,以适应个性化汽车发展的需要。下一步的工作是引导该系统运行在自定义硬件上,并获取实时的汽车数据。

    时间:2011-11-02 关键词: 系统 Android 软件架构 车载娱乐系统

  • 基于DSP的下一代车载娱乐系统

    基于DSP的下一代车载娱乐系统

    车载娱乐系统的技术发展趋势正在变得日益复杂,通过铜缆发送音频数据的简单音频系统已经成为过去。为了满足多通道音频处理和分布式视频的要求,复杂的网络处理变得越来越流行。特别是与数字传输内容保护(DTCP)加密和解密方法相关的面向媒体的系统传输(MOST)光网络正在被许多高挡和中档汽车采用,这种趋势以及车载音频系统通常必须以变化的采样频率适应多种输入源(调幅和调频、CD、DVD、蜂窝电话和导航系统输入)这个事实给数字信号处理器(DSP)供应商增加了压力,要求他们提供增强性能和更高集成度的处理器。 基于MOST的车载高端娱乐系统 MOST总线专门用于满足要求严格的车载环境。这种新的基于光纤的网络能够支持24.8Mbps的数据速率,与以前的铜缆相比具有减轻重量和减小电磁干扰(EMI)的优势。 MOST总线基于环形拓扑,从而允许共享多个发送和接收器的数据。MOST总线主控器(通常位于汽车音响主机处)有助于数据采集,所以该网络可支持多个主拓扑结构,在一个网络上最多高达64个主设备。为了确保数据安全,总线主控器在上电时将查询总线上的每一台从设备并且完成自动密钥交换(AKE)。如果从设备有一个有效的总线密钥,那么允许它使用预定的协议发送和接收MOST总线上的数据。 MOST传输协议由分割成帧的数据块组成,每一帧包含流数据、分组数据和控制数据。流数据与MOST时钟同步并且不断地在网络中循环传输。分组数据与MOST时钟异步,根据需要产生,其中一个例子就是来自无线个人数字助理(PDA)设备的电子邮件。帧中分配给流数据和分组数据之间的带宽是可变的,以满足系统在特定的时间需求,并且其控制字包含数据类型、在帧中什么地方可以找到数据以及数据大小等流信息。控制信息可以在多个帧中分配,并且应该在接收设备中重建。 音频处理 图2给出了一个简单的基于MOST总线的车载音频娱乐系统。来自DVD播放器音频源内容,例如PCM、AC3和DTS通过SPDIF链路传送到主机。SPDIF链路将以音频源的采样频率(FS_in1)工作,例如对于CD音频为44.1kHz,对于AC3和DTS等DVD视频内容为48KHz。当要将编码的音频数据传输到网络上时,在传输之前必须对传输内容进行加密以阻止盗版拷贝。通常对于车载系统可选的加密机制是DTCP,该机制将在下面介绍。 ADI公司的BlackFin处理器架构非常适合于这种功能,因为它具有丰富的外设和优化的指令集,从而能使它完成类似微控制器(MCU)的工作以及传统DSP的工作。同时,导航系统公告(Navigation System Announcement)也必须通过MOST总线传输到放大器,以允许驾驶员在驾驶时能够听到指令。这些基于PCM的信号通常基于12.24kHz立体声,我们称之为FS_in2。MOST收发器可收发多种音频源信号,并且重新将数据安排成数据块以便在总线上传输(如图2所示)。 图1:基于MOST总线的典型车载高端娱乐系统 图2:基于MOST总线的车载音频娱乐系统原理图 一些音频数据包中可能采用DTCP加密(如FS_in1),它们通过总线传输到放大器部分,而这部分通常位于汽车尾部(见图3)。 图3:放大器系统处理流程 当音频源数据通过MOST总线发送后,DSP必须重构原始分组数据,并且如果数据是DTCP加密的,则需要将数据流解密为最初的形式。通过MOST总线传输的副作用就是丢失了源音频的原始采样速率,即使采用时钟重构技术,原始的源采样率也无法精确地重构,这将导致DSP缓存器中可听到的“pop”声以及声音丢失。 为了进一步增加系统的复杂性,使用DTCP的加密技术已经成为网络应用中的必备条件,从而可为通过网络的数字数据提供安全。DTCP有四层拷贝保护机制:拷贝控制信息(CCI)、设备鉴别和AKE、内容加密和系统更新。 拷贝控制信息(CCI)是以通过网络传输的内容为基础,并且它由内容拥有者决定,例如“免费拷贝”、“禁止拷贝”、“不再拷贝”和“拷贝一次”。在交换任何内容之前,网络上的设备必须确定是否它们是原始内容。有完全鉴权和受限访问鉴权两个级别。在密钥交换之后,可通过网络传输内容。采用预定义基本密码引擎加密和解密内容,并且放入MOST传输协议的保护内容包中,该保护包具有包头签名以识别已经加密的内容。 下一代系统问题的解决方案 基于网络的车载娱乐系统的系统相关问题日益增加,为了解决这些问题,ADI公司已经开发出了SHARC ADSP-21365处理器。 图4:ADI公司用于车载娱乐的ADSP-21365 SHARC处理器 ADSP-21365是一款32/40b的浮点单指令多数据(SIMD)信号处理器,它具有内置4Mb的ROM,完全支持所有多声道解码器标准,例如Dolby Digital解码器、DTS解码器以及包括DPL2x、Neo6等后处理模块。客户专用后处理模块可以在3Mb的内部RAM上执行,客户利用Visual Audio(见后文)这样的音频专用开发工具能够在较短的时间内增加他们后处理的类别。 图5:定点和浮点处理器的SNR值 为了解决多个音频源采用不同基本采样率的问题,ADI公司已经将AD1896独立的采样率转换器集成在到ADSP-21365中。它具有8个通道的采样转换和高达140dB的性能,多个音频源不需要存储器和MIPS开销,并且所有的输出后处理都能运行在单采样速率条件下,以进一步减少数据流的复杂度。 其它音频专用外设包括6个串行端口,并且支持TDM和I2S,以及集成的SPDIF Tx/Rx端口以便直接与数字音频源连接。 ADSP-21365 SHARC DSP也包括一个基于DTCP M6密码引擎(与DTLA兼容)的硬件。外设具有两个专用的DMA总线,在不需要内核干涉的条件下,允许高速传输到M6或者从M6传输,并且具有对加密和解密的本地支持。ADSP-21365实现了完成DTCP兼容系统的简单设计途径。密码引擎支持密钥动态更新的功能,用户可以使用内置定时器设置密钥更新和改变的间隔周期,以增加在网络上的安全性。 音频处理包括FIR和IIR滤波器的密集使用。在递归运算中,由于信号的数字表示产生的量化误差可能会引起音频质量的下降。高端音频处理器,例如ADI公司的SHARC处理器,使用浮点表示音频信号以减少这种误差。 图6:浮点和定点处理器的动态范围比较 在高档音频系统中,通常声音的质量是通过如何准确地再现小幅度或非常安静的声音来衡量的。随着音频信号幅度变得越来越小,定点处理器精确再现这种信号的能力是有限的,但是对于浮点处理器而言,保持音频等级的精度包含在固定的界限内,并且具有186dB的最小SNR。SHARC处理器具有40b浮点精度和80b的累加器,从而可以实现非常高性能的音频。 家庭影院音频处理器的另一个重要特性就是动态范围。动态范围定义为在音频处理器能够没有下溢或溢出条件下再现音频信号幅度的最小值和最大值的比值。同样的,浮点处理器远远超越了定点处理器所能实现的动态范围。 随着预解码器算法和后解码器算法的复杂度日益增加,实现家庭影院体验需要的MIPS数或执行周期数也始终在增加。为了解决这些问题,最显然的方法就是增加信号处理器的时钟频率。 由于硅工艺的限制,这种方法实现起来有很多障碍,因此信号处理器供应商通过改进处理器架构来解决这个问题。一些信号处理器供应商已经采用MIMD架构,即在一个时钟周期内执行多条指令同时完成多个数据移动。该架构需要更多的存储器,因此直接影响到芯片的成本。SHARC处理器架构采用SIMD的创新方法,可采用相同的指令隐含地完成第二个平行的算术单元,因此使得代码更紧凑从而可以降低完成这些算法所需的MIPS数。鉴于这种SIMD架构,音频信号处理器无需额外的处理开销可并行地处理立体声信号。SHARC内核基于完全互锁的5阶代码流水线,这意味着程序员无需担心数据什么时候可用即可随时写入代码。算法流水线优化为1个时钟周期,这意味着计算结果在下一个周期立即提供以便进一步计算。 由于ADSP-21365 SHARC处理器提供车载音频专用外设和基于32b浮点内核的SIMD,所以它能使音频系统达到新的性能水平。 使用Visual Audio定制音频后处理设计 过去,DSP用户面临的挑战就是最佳利用处理器时钟周期和有效利用存储器的软件开发。采用汇编语言手动编码音频信号处理算法这种长期使用的方法已经越来越不可行,特别是这种方法需要将大部分的精力放在创建标准的“项目清单”或“me-too”功能,而不是集中精力通过增加产品差异化价值。因此,需要一种开发音频软件的改进方法。 为了满足这种需求,ADI公司开发出一种Visual Audio图形环境以帮助设计和开发使用SHARC处理器系列的音频系统。Visual Audio为音频系统开发工程师提供了大部分的软件模块,以及直观的图形用户截面,以便设计、开发、调试和测试音频系统,如图6所示。 图7:Visual Audio图形接口显示屏示例 Visual Audio包含一个基于PC的图形用户界面(GUI,图形工具)、一个DSP内核以及一个可扩展的音频算法库。与ADI公司的VisualDSP++集成开发和调试环境(IDDE)配合使用,Visual Audio可提供对MIPS和存储器利用都经过优化的现有产品代码。通过简化开发复杂数字信号处理软件的过程,Visual Audio降低了开发成本、风险和时间。因此,音频系统开发工程师能够集中精力增加他们的音频产品价值以使其与其它产品实现差异化。 Visual Audio工具允许设计工程师使用直观的图形工具集中精力开发定制后处理模块,该图形工具和强大的SHARC架构以及内置ROM解码器功能结合在一起,从而允许快速、简化系统开发和产品配置。

    时间:2008-05-16 关键词: DSP 车载娱乐系统

  • 画中画技术在车载娱乐系统中的应用

    画中画技术在车载娱乐系统中的应用

    随着汽车产业的发展,汽车信息系统的复杂性和信息密度在日益上升,显示器不再仅仅是基本的集中仪表显示,而是要满足越来越详细和多样化的车内信息显示需求。汽车显示系统已经从传统的纯音频,如MP3、CD演变成了集成GPS导航、影音娱乐的综合显示系统。显示的内容通常包括:GPS地图信息、DVD播放、数字广播电视和倒车画面等。对于如此多的显示信息,通常需要配备多个显示器,或者用一个视频开关在不同信号间进行切换,这些方法无疑需要增加成本,增大操作的复杂性,并且在同一时段只能获得一种显示信息。 画中画(PIP,picture in picture)技术产生于20世纪80年代,主要应用于电视中,用户可同时观看多个节目。画中画的子画面位置可调、可以放大、缩小或者静止显示;主子画面的内容也可以交换,利用这些功能,人们在观看某一频道电视节目时,能在屏幕的一角监视其他频道节目或者室内外安全;并可利用子画面功能欣赏某些分解动作。 本文提出的利用画中画技术实现在特殊的车载环境中的多画面同时显示,可以较好的解决这些问题。 设计方案 本设计采用TECHWELL公司的TW8811,系统框图如图1所示。 图1 系统框图 对于车载娱乐系统的信号源,一般地,DVD播放器输出信号为CVBS或S-VIDEO,摄像头为CVBS或CCIR656,TV为CVBS,GPS为Digital RGB。多路复合信号经过滤波、A/D转换及解码后,进入主画面及子画面处理。通过视频开关适时控制主画面及子画面信号的切换,子画面经过一定比例抽样,存入存储器,再以一定速度读出,实现缩放显示。如同在主画面的某个位置开了一个窗口,将子画面嵌入窗口内。视频开关脉冲与主画面的行场同步信号有严格的对应关系。  图2为主、子画面均为8阶灰阶图的画中画显示原理。在场扫描过程中,在第A~B行间建立场窗口;行扫描过程中,第C~D列间建立行窗口,并在此区间插入子画面信号。从图2中可看出,子画面的行场同步与主画面的行场同步时序一致,但信号数据只在C~D列间送入,并且是一个经过了压缩的完整灰阶波形。子画面的缩放大小由抽样频率及读写速度控制,抽样频率越低,读取速度如果也快,那么压缩比例越大。子画面的位置以主画面的行场同步为基准,由时序严格控制。当主画面开始扫描,经过ΔTV的时间扫到第A行,再经过ΔTH扫到第C列。 图2 画中画原理 此时,输出信号源切换为子画面信号,开始从存储器中读出子画面数据,作为TFT屏的显示数据。经过THW,读到第D列后,显示数据源重新切换到主画面。如此往复,直到第B行的第D列,子画面显示信号全部扫描完毕。插入窗口可以在主画面的任何位置,但一般都放于四个角上。 本方案有如下特点:采用TW8811控制器,解码包含3D梳妆滤波器,提高了动态显示效果。通过画中画技术,可控制多信号源同时显示,并可灵活调整主子画面的大小和位置,满足了人们对汽车中多样化显示信息的需求,增加了娱乐性。可支持到1280×1024的分辨率;屏的接口支持TTL接口、TCONLESS接口、LVDS接口和模拟屏接口,足以满足目前车载娱乐系统的要求。屏的Gamma电压可编程控制,取代传统的电阻网络串,更精确方便。 硬件电路设计 1 DC/DC、Gamma缓冲       通常,汽车环境中的电压在6~36V范围内,本系统需要的电压有:+5V、+3.3V、+1.8V、+8.4V及LCD BIAS。 先用DC/DC BUCK电路将输入稳定到+5V。可选用TI的TFT专用电源IC TPS65140主输出驱动LCD,同时利用电荷泵产生TFT屏所需的VGH、VGL、VCOM、Gamma等电平。值得一提的是,TPS65140的电源上电顺序与TFT所需时序严格一致,即先上主电源,然后是VGL,最后是VGH。该IC还具备欠压保护、断路保护、错误侦测等功能。主电源电路如图3所示。 图3 主电源电路 为了降低输出电压纹波,选取22μF、低ESR的陶瓷电容。 本设计可采用TI的BUF68120作为屏的Gamma缓冲。该器件可通过内部寄存器设置14路Gamma及Vcom值,并可在线实时修改。 2 图像处理电路   图像处理是本系统的核心。TW8811可支持的信号源有CVBS、S-VIDEO、YCBCR、24位Digital RGB和Analog RGB。 经A/D转换后,通过3D comb filter对复合信号分离成Y、C分量,C包含U、V成分,两者相位相差90°,再经过色度解调,最终将复合信号解码为4:2:2的YUV信号。而对于数字RGB信号,直接通过色度空间转换为YUV信号,进入PIP处理单元。当PIP功能开启后,对子画面YUV信号流以一定频率取样,存入外部存储器,再通过寄存器控制重新读入数据。内部时序严格控制取样及读取的频率和时间点。最终处理后的数据和时序一起输出驱动TFT屏显示。TW8811内部框图如图4所示。 图4 TW8811内部框图 为了保证有较好的显示效果,需要对信号输入端作滤波处理,如图5所示。在输入端加一个Π型滤波网络,衰减3dB的截止频率为10MHz,而CVBS信号的频率带宽为0~6MHz,该滤波网络可以有效的滤除高频杂波。 图5 CVBS输入端滤波电路 3 MCU及SDRAM控制电路   MCU是本系统的控制中心,主要用于初始化TW8811、侦测红外中断或按键扫描,并执行相应操作。SDRAM主要用于PIP数据的缓存和OSD画面的存储等。 软件设计 软件也是系统的核心,软件程序流程如图6所示。主程序主要完成MCU的初始化设置,并通过I2C口对TW8811的寄存器进行初始化配置,实现正常显示。主程序如下:void main(void){ InitCPU();  //mcu初始化  System_init();   // tw8811初始化 while(1) {      main_loop();  //pip按键侦测循环 PowerOff(); WaitPowerOn(); }} 图6 程序流程图 在main_loop()中,MCU的中断口侦测到PIP功能开启指令后,通过更改TW8811寄存器选择输入子画面的信号通道。并开启子画面窗口,即选择子画面数据为输出显示数据源。 以子画面水平和垂直均压缩1/2为例,设置子画面大小的过程为:以原频率的1/2的速度对4:2:2的子画面YUV数据进行隔行取样,缓存入外部SDRAM。在行场同步时序的控制下,再以原频率从SDRAM中读出,作为显示数据。 设置子画面位置的过程为:通过寄存器设置子画面在主画面中的行起始、行结束、场起始、场结束的值。并可通过修改这四个参数来调整子画面的位置。                          实验结果 根据车载娱乐系统的发展趋势,针对其多信号源的特点,设计了一种利用PIP功能实现多画面同时显示的方案。图7、图8为本方案的显示效果,屏的分辨率为800×480,接口为18位Digital RGB。实验结果表明,用户能够方便的控制两种信号的画中画显示,同时还可实现POP(Picture on picture)的显示。通过osd菜单可调整子画面的位置及大小,并可将主画面及子画面互换,达到良好的显示效果,非常适用于车载娱乐系统。 图7 POP显示效果 图8 PIP显示效果

    时间:2008-03-19 关键词: 中的应用 车载娱乐系统 画中画技术

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