一種移動(dòng)介質(zhì)的新型車(chē)載影音系統(tǒng)

1 工作原理
??? 當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)上的影像資源80％以上都是以RMVB格式進(jìn)行下載的，歌曲則以MP3、WMA格式為主，圖片以JPG為主。通過(guò)移動(dòng)介質(zhì)對(duì)上述影音資源進(jìn)行海量存儲(chǔ)，形成一個(gè)“家庭影院”。然后通過(guò)USB或SD／MMC／MS接口插入本系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以通過(guò)按鍵或觸摸屏在AM／FM收音功能、影音功能和系統(tǒng)設(shè)置之間進(jìn)行切換。在選擇收音功能后，AM／FM收音模塊開(kāi)始工作，通過(guò)主微處理器對(duì)其進(jìn)行控制，具有電臺(tái)頻道切換、自動(dòng)搜臺(tái)、半自動(dòng)搜臺(tái)等功能；在選擇影音功能后，可以將存儲(chǔ)影音文件的SD／MMC／MS卡、U盤(pán)或USB移動(dòng)硬盤(pán)插入系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)微處理器USB HOST對(duì)移動(dòng)介質(zhì)內(nèi)文件進(jìn)行讀取，文件可以支持FAT／FAT32／NTFS等格式，系統(tǒng)對(duì)選擇RMVB、MP3、JPG等不同格式進(jìn)行硬件解碼，解碼后視頻信號(hào)通過(guò)YPrPb或CVBS格式傳輸?shù)揭壕э@示屏。解碼后音頻信號(hào)為微弱信號(hào)，需經(jīng)過(guò)音頻放大器后接車(chē)載音響。

2 整體設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

??? 微處理器芯片選用Amlogic公司的AML8613。它是音效／視頻專(zhuān)用處理器，主要功能是：視頻、音頻解碼，外圍存儲(chǔ)介質(zhì)讀取和處理，對(duì)觸摸屏數(shù)據(jù)處理，收音機(jī)控制處理，模擬顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片操作處理，按鍵及遙控器紅外接收處理。AM／FM收音模塊選用Silicon Labs公司的Si4730。它主要是完成AM、FM收音廣播，同時(shí)還有搜臺(tái)和存儲(chǔ)功能。
??? 為了更好地收看視頻圖像，系統(tǒng)采用低成本元太7"模擬屏。模擬顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片采用***Terawins公司T108L。其采用I2C通信接口，可以通過(guò)AML8613對(duì)其初始化和控制操作。
??? 4線電阻觸摸屏采樣芯片選用TSC2003，它是通過(guò)I2C總線與微處理器進(jìn)行通信。音頻多路選擇器用于選擇當(dāng)前播放的聲音是收音機(jī)還是RMVB等格式播放的聲音，系統(tǒng)選用ST公司的TDA7418，其通信接口也是I2C通信總線，可以直接接到I2C總線上進(jìn)行通信。車(chē)載音頻功率放大器選用ST公司的TDA7384，其具有低失真度，低輸出噪聲，4路35 W功率放大器，直接驅(qū)動(dòng)車(chē)內(nèi)喇叭。外部32 Mb的SPI Flash用來(lái)存儲(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)、用戶程序代碼和界面圖片。SDRAM功能是在系統(tǒng)啟動(dòng)后將SPI Flash中的嵌入式操作系統(tǒng)和用戶程序Bootloader到SDRAM中，提高程序運(yùn)行速率。

3 硬件設(shè)計(jì)
??? (1)電源處理單元
??? AML8613需要3．3 V、1．25 V電源，USB HOST接口單元需要5 V供電電源。其他芯片電源需求為5 V和3．3 V。轎車(chē)電源范圍一般為9～16 V。這就需要把車(chē)載電源轉(zhuǎn)換為上述3種電源，以給芯片供電。車(chē)載電源先經(jīng)L4979轉(zhuǎn)換成5 V，然后分別經(jīng)SPX1117M3-3．3 V和MP2103轉(zhuǎn)換成3．3 V和1．25 V。硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

??? 由于車(chē)載干擾因素非常多(例如發(fā)動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)、雨刮驅(qū)動(dòng)電機(jī)和繼電器等)，最有威脅的干擾大都是共模干擾，小部分還有差模干擾，因此系統(tǒng)需要在電源輸入端加共模／差模干擾過(guò)濾電路，并加大鋁電解電容容量、電感量，并增加一個(gè)TVS管，以消除汽車(chē)電源輸入端的干擾。

(2)主控芯片AML8613接口單元
??? AML8613是系統(tǒng)主控制芯片，負(fù)責(zé)各個(gè)分模塊之間協(xié)同工作，同時(shí)其還集成視頻／音頻解碼硬件引擎。可見(jiàn)此芯片是系統(tǒng)的核心芯片，它的設(shè)計(jì)決定了系統(tǒng)的功能和可靠性。它對(duì)外硬件接口電路如圖3所示，其分為SPIFlash、SDRAM、KEY、紅外接收、調(diào)試接口、SD／MMC／MS、LISB HOST、音頻輸出、視頻輸出等模塊。

??? (3)音頻和視頻處理單元
??? AML8613輸出的視頻信號(hào)要與模擬顯示屏驅(qū)動(dòng)相連，它們之間還需阻抗匹配，以避免視頻信號(hào)損耗。匹配電路選用的是π型電路，以使輸出阻抗和輸入阻抗得到匹配。其中從AML8613引腳G／Y／Y經(jīng)過(guò)圖4所示的匹配電路后輸出CVBS信號(hào)。
??? YPbPr視頻阻抗匹配電路也類(lèi)似于圖4所示電路。匹配電路選用的是π型電路。AML8613的YPbPr對(duì)應(yīng)引腳VDAC_DAC_G／VDAC_DAC_R／VDAC_DAC_B經(jīng)過(guò)阻抗匹配后輸出YPbPr信號(hào)。

??? 收音模塊Si4730對(duì)外通信接口為I2C總線，將它掛在系統(tǒng)I2C總線上，AML8613可以對(duì)其相關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)置。收音機(jī)和AML8613輸出的音頻信號(hào)非常微弱，沒(méi)有足夠的功率驅(qū)動(dòng)車(chē)載音響。它們通過(guò)音頻多路選擇器后輸入到音頻放大器TDA7384。其具體電路連接如圖5所示。

??? (4)SD和USB HOST接口單元
??? SD接口是讀取SD／MMC／MS數(shù)據(jù)，AML8613集成了SD接口，可以直接將三合一讀卡器連接到AML8613芯片相對(duì)應(yīng)的引腳上。SD_CMD、SD_CLK、SD_WP、SD／MS_IN、SD-DO～SD_D3需要接4．7 kΩ上拉電阻，具體電路如圖6所示。

?(5)觸摸屏接口單元
??? 系統(tǒng)采用的是四線電阻式觸摸屏，它需要專(zhuān)用觸摸屏A／D采樣芯片TSC2003I，觸摸屏引腳分別接芯片引腳X+／X-／Y+／Y-。當(dāng)在觸摸屏上有點(diǎn)擊時(shí)，TSC2003I就會(huì)實(shí)時(shí)將坐標(biāo)通過(guò)I2C總線通知給主控芯片AML8613。其電路連接如圖7所示。

4 軟件設(shè)計(jì)
??? 本車(chē)載影音娛樂(lè)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)自底向上包括4個(gè)部分，即嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)層、驅(qū)動(dòng)層、功能模塊層和應(yīng)用程序，如圖8所示。最底層是嵌入式操作系統(tǒng)層，這里是Amlogic公司自己開(kāi)發(fā)的AVOS操作系統(tǒng)。文件系統(tǒng)支持FAT／FAT32／NTFS等格式。文件訪問(wèn)模塊函數(shù)包含：進(jìn)入目錄INT32S FileNavCD(CHARSTR*pCD-Path)、讀取當(dāng)前文件目錄CHARSTR*FileNa-vGetCurrDir(void)、刷新當(dāng)前目錄INT32S FileNa-vRefreshCuurem Dir(void)、讀取下一頁(yè)文件列表INT32S FileNavGetNextFileList(PAX、HNODE*pDesList，INT32U*pListLength，INT32U iGet-ListFlag)、讀取上一頁(yè)文件列表、搜索文件列表、讀取當(dāng)前文件目錄、讀取當(dāng)前文件列表的顯示文件類(lèi)型、文件列表上下翻頁(yè)、進(jìn)入文件目錄、讀取當(dāng)前目錄名、進(jìn)入設(shè)備目錄等。
??? 視頻解碼包括RM、RMVB、AVI、MPEG1／2／4、DIVX、XVID、VOB、AVI、DAT、M-JPEG、JPG、BMP、TIFF、PNG、GIF。系統(tǒng)采用嵌入式GUI(Graphic User Interface)。嵌入式GUI系統(tǒng)就是在嵌入式系統(tǒng)中為特定的硬件設(shè)備或環(huán)境而設(shè)計(jì)的圖形用戶界面系統(tǒng)。
??? 音頻驅(qū)動(dòng)包括MP3、WMA、AAC解碼。音頻輸出模塊函數(shù)包含：初始化播放列表INT32S AWPlayListInit(INT32S list_num，INT32U*list_media_type，INT16U*max_list_item_num)、添加播放列表中的項(xiàng)目INT32SAWAddPlaylistItem(char*item_path，INT3 2 S item_media_t，INT16U item_index)、讀取播放列表第一個(gè)文件char*AWGetFirstlistIterm(INT32U media_type)、設(shè)置播放模式、清除播放列表、建立播放列表等。
??? 本系統(tǒng)建立了一個(gè)中心調(diào)度模塊，負(fù)責(zé)應(yīng)用層和其他功能模塊(如文件訪問(wèn)模塊、窗口模塊、視頻輸出模塊、音頻輸出模塊等)之間交互信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)外設(shè)要求調(diào)度各個(gè)模塊應(yīng)用程序，同時(shí)維護(hù)每個(gè)功能模塊的狀態(tài)。系統(tǒng)在正常工作時(shí)，等待用戶事件發(fā)生。一旦收到用戶事件，系統(tǒng)將調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，完成用戶指定的功能。當(dāng)收到結(jié)束信號(hào)或程序結(jié)束時(shí)，則向中心調(diào)度模塊發(fā)送結(jié)束信號(hào)，同時(shí)釋放所占用的資源。
??? 應(yīng)用層是軟件框架的最高層，編寫(xiě)的是用戶應(yīng)用代碼，主要完成車(chē)載娛樂(lè)影音系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的協(xié)調(diào)操作。

5 結(jié) 論
??? 針對(duì)目前配備DVD車(chē)載影音系統(tǒng)高價(jià)位、難普及的特性，提出新一代車(chē)載影音系統(tǒng)方案，取代以DVD機(jī)芯為載體的高成本影音系統(tǒng)，通過(guò)存儲(chǔ)介質(zhì)提供影音片源，支持多種視頻、音頻格式，是低成本的車(chē)載多媒體系統(tǒng)。硬件和軟件系統(tǒng)都已通過(guò)測(cè)試，運(yùn)行情況良好，能夠流暢播放多種格式的視頻流和收音AM／FM。其兼顧了車(chē)載播放功能和通用性，還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車(chē)載影音系統(tǒng)的不足，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。