本文介紹了深圳北高智電子有限公司開發(fā)的車載" title="車載">車載多功能" title="多功能">多功能無線系統(tǒng)" title="無線系統(tǒng)">無線系統(tǒng)。車載多功能無線系統(tǒng)在廣泛調(diào)研市場(chǎng)需求和客戶需求的基礎(chǔ)上,，集成了定位,、導(dǎo)航、防盜,、車載免提電話,、無線上網(wǎng),、數(shù)據(jù)傳輸,、短消息、DVD/MP3影視娛樂,、緊急呼叫,、讀卡器等多項(xiàng)功能。
汽車" title="汽車">汽車電子,，也就是電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,，始于20世紀(jì)50年代。之后,，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,。70年代后期，大規(guī)模,、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,，為汽車提供了速度快、功能強(qiáng),、性能可靠,、成本低的電子控制系統(tǒng)。
如今,，電子技術(shù)有了更進(jìn)一步的飛躍,。不但出現(xiàn)了功能強(qiáng)大的MCU、嵌入式CPU,、各類高精度傳感器,、高性能汽車總線、實(shí)時(shí)搶占式多任務(wù)嵌入操作系統(tǒng),，而且GPS,、GSM、CDMA,、局域Wireless總線,、超高頻測(cè)距等無線技術(shù)也達(dá)到了穩(wěn)定可靠、實(shí)用的程度，而語音合成與識(shí)別,、圖像跟蹤與識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)也已經(jīng)由軍用轉(zhuǎn)為民用,。
與此同時(shí)，汽車工業(yè)本身也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,，這些技術(shù)進(jìn)步直接引發(fā)了汽車電子應(yīng)用系統(tǒng)的高密度化,、高技術(shù)化、功能多樣化,。汽車電子的規(guī)?；靡嬗谄嚠a(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，2003年全球汽車電子行業(yè)的總產(chǎn)值為1,160億美元，預(yù)計(jì)2005年可以達(dá)到1,350億美元,。反觀國內(nèi),，2003年的汽車電子總產(chǎn)值為310億元(RMB)，預(yù)計(jì)2005年可以達(dá)到700億元,。雖然落后,，卻反映出了極大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)空間。
人們對(duì)汽車本身的要求越來越高,，動(dòng)力性,、安全性、節(jié)能環(huán)保,、舒適娛樂性,、自診斷自恢復(fù)、駕駛的自動(dòng)性,、維修的簡(jiǎn)便性等是主要的幾個(gè)方面,。與之相對(duì)應(yīng)的汽車電子系統(tǒng)則有電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子穩(wěn)定系統(tǒng),、胎壓,、胎溫自動(dòng)監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)速均衡,、遙控門鎖,、自動(dòng)感應(yīng)式雨刷、倒車?yán)走_(dá),、SBC剎車系統(tǒng),、定速/安全巡航系統(tǒng)、定位/導(dǎo)航/防盜系統(tǒng),、娛樂系統(tǒng),、行駛記錄儀以及汽車測(cè)試臺(tái)等。
本文介紹的是深圳市北高智電子有限公司開發(fā)的車載多功能無線系統(tǒng)。北高智是一家專業(yè)的元器件代理商和方案提供商,，有著眾多的代理產(chǎn)品,，其中涉及工業(yè)控制、消費(fèi),、無線通信,、PC周邊等眾多領(lǐng)域。車載多功能無線系統(tǒng)在廣泛調(diào)研市場(chǎng)需求和客戶需求的基礎(chǔ)上,，集成了定位,、導(dǎo)航、防盜,、車載免提電話,、無線上網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸,、短消息,、DVD/MP3影視娛樂,、緊急呼叫,、讀卡器等多項(xiàng)功能。下面將簡(jiǎn)單介紹該系統(tǒng),。
本系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次框圖如下：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次看上去比較簡(jiǎn)單,，詳細(xì)地內(nèi)容不在本文詳述。
硬件原理框圖如下：
硬件原理框圖描述：
本系統(tǒng)的核心器件是EP9315,，基于ARM920T的工控,、消費(fèi)類嵌入式CPU，提供了原理框圖中除了電源管理模塊,、后備電源模塊,、CPLD擴(kuò)展邏輯模塊、GPS模塊,、GSM模塊（或CDMA模塊）之外的所有模塊的功能接口,，開發(fā)較為簡(jiǎn)便。Card Reader（讀卡器）模塊通過標(biāo)準(zhǔn)USB口連接,，實(shí)際是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品,，CPLD擴(kuò)展邏輯除了提供GPS模塊和GSM/GPRS或CDMA模塊的訪問控制邏輯外，預(yù)留了一定的邏輯,，方便擴(kuò)展更多的功能,，如輪胎壓力、輪胎溫度的無線接收,、Video Camera的視頻輸入（可用于拓寬視野,、路面車道自動(dòng)跟蹤等）、Zigbee無線協(xié)議等。
模塊功能描述：
● GPS定位模塊
這是本系統(tǒng)的主要功能模塊之一,。采用韓國HADARU公司的HPM103H-6模塊,，結(jié)合系統(tǒng)中的矢量地圖，實(shí)現(xiàn)汽車的定位,、導(dǎo)航,、防盜，當(dāng)車速超過設(shè)定門限時(shí)報(bào)警等功能,。HPM103H-6能夠同時(shí)跟蹤12顆衛(wèi)星,，定位精度優(yōu)于12米，冷啟動(dòng)時(shí)間小于56秒,。
● GSM/GPRS或CDMA模塊
這是本系統(tǒng)的另一個(gè)主要功能模塊,。用戶可以選擇GSM/GPRS、CDMA模塊的其中之一,。該模塊提供車載免提電話,、無線上網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸,、短消息等功能,；還能設(shè)定3個(gè)緊急電話號(hào)碼（如110等），通過特定的按鈕（Urgent Button）實(shí)現(xiàn)緊急呼叫,；也可以通過系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)接口,，連接筆記本電腦等設(shè)備，完成相應(yīng)的功能,。
● KeyB/Touch Screen模塊
這是本系統(tǒng)提供的固有的輸入接口,，完成系統(tǒng)功能、參數(shù)設(shè)定,。本模塊提供了64鍵鍵盤和一塊觸摸屏,。輸入接口也可以通過USB 2#或3#，外接鼠標(biāo),，完成或輔助完成設(shè)定功能,。
● LCD顯示/LED指示燈模塊
LCD顯示屏是本系統(tǒng)的交互顯示介面及系統(tǒng)狀態(tài)、視頻節(jié)目的輸出界面,。提供8個(gè)LED指示燈,，其中2個(gè)用于提示系統(tǒng)的電源、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),，1個(gè)用于指示外界信號(hào)到達(dá)（電話呼入,、短消息到達(dá)），1個(gè)用于GPS的運(yùn)行狀態(tài),，另外4個(gè)可以根據(jù)需要設(shè)定為報(bào)警或指示,。
● UART/IrDA模塊
提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行接口和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的紅外接口,。
● USB 1# / Card Reader模塊
USB 1# 模塊專門為Card Reader（讀卡器）模塊提供接口， Card Reader能夠完成對(duì)CFI,II,、MD,、SM、xD,、SD,、MMC、MS,、MS Pro,、MS Duo、MS MagicGate等類型閃存卡的讀寫,，方便旅游者的記錄轉(zhuǎn)儲(chǔ),。Card Reader本身也是北高智的一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)品。
● USB 2# / 3# 模塊
提供2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的USB接口,。
● RTC模塊
提供本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,。
● 電源管理/后備電源模塊
后備電源模塊在系統(tǒng)掉電時(shí)，為RTC提供后備電源,，其含有充電電路,，在系統(tǒng)上電時(shí)，由電源管理模塊提供充電電源,。
電源管理模塊完成對(duì)本系統(tǒng)的供電,，提供了+5V,、+3.3V,、+1.8V、+12V,、-12V等電壓,，具有系統(tǒng)復(fù)位、過壓,、過流保護(hù)功能,；此外，還有及其重要的上電時(shí)序控制,，以防器件發(fā)生栓鎖現(xiàn)象,。
● Audio模塊
提供本系統(tǒng)音頻信號(hào)的輸入、輸出,。輸入部分提供MIC,、Line-in（分為L(zhǎng)line-in，Rline-in）,、內(nèi)部音頻總線,、SPDIF接口,；輸出部分提供Line-out（也分為L(zhǎng)line-out和Rline-out）、Stereo Headphone,、Speaker（2 Channels）,。可以實(shí)現(xiàn)錄音和放音,。
● Urgent Button模塊
此模塊僅有3個(gè)按鈕,，可以安裝在車中任意明顯或隱蔽位置，用手或腳來控制,，完成緊急呼叫的功能,。這3個(gè)由CPLD內(nèi)部的中斷控制器控制，保證其實(shí)時(shí)性,。
● 10/100M 以太網(wǎng)接口
EP9315已經(jīng)提供了以太網(wǎng)MAC層的MII接口,，只要選者一個(gè)PHY接口IC即可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的物理電路。本模塊選用了Cirrus Logic公司的CS8952,，支持10Base-T和100Base-X,，作為通用的以太網(wǎng)接口。
● CPLD擴(kuò)展邏輯模塊
本模塊選用Altera公司的產(chǎn)品,，容量可以升級(jí),，封裝不變，以便于未來增加邏輯功能,。本模塊除了提供系統(tǒng)的譯碼邏輯,、LED燈及緊急按鈕的控制外，也提供EP9315對(duì)GPS模塊,、GSM/GPRS或CDMA模塊的訪問控制,，另外還保留了許多地址空間和I/O線，以備將來的功能擴(kuò)展之用,。
● SSD硬盤模塊
EP9315帶有標(biāo)準(zhǔn)的IDE接口,，可以直接掛接IDE硬盤。但是由于汽車內(nèi)部的溫度比較高,、振動(dòng)劇烈,，機(jī)械式的硬盤容易損壞，故而選用SSD（Solid State Drive）固態(tài)電子硬盤,。SimpleTech公司的Zeus系列SSD固態(tài)硬盤,，具有溫度范圍寬，抗震動(dòng),、抗沖擊,、容量大（2GB ~ 128GB）等優(yōu)點(diǎn)，帶有標(biāo)準(zhǔn)的IDE接口,，可以直接替換普通機(jī)械式硬盤,。在重要器件介紹中會(huì)詳細(xì)介紹SSD硬盤的特點(diǎn)和性能,。
SSD硬盤用于承載操作系統(tǒng)、文本,、媒體文件等,。本系統(tǒng)支持Windows CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，將來還會(huì)支持其它的嵌入式操作系統(tǒng),。
● nvSRAM
nvSRAM作為SRAM在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用,，作為Flash在系統(tǒng)掉電時(shí)保存重要的配置數(shù)據(jù)。該器件會(huì)在重要器件中介紹,。
● Boot Flash
Boot Flash在系統(tǒng)上電時(shí)首先被執(zhí)行,，然后根據(jù)配置讀取硬盤中的操作系統(tǒng)引導(dǎo)塊至EP9315中，從而完成操作系統(tǒng)的啟動(dòng),。
重要器件介紹：
1． EP9315
EP9315是Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T內(nèi)核的200Mhz的處理器,，功能強(qiáng)大，適合于工業(yè)控制,、消費(fèi)等領(lǐng)域,，如數(shù)字多媒體服務(wù)器、遠(yuǎn)程信息監(jiān)控,、瘦客戶機(jī),、機(jī)頂盒、POS機(jī),、生物安全系統(tǒng),、GPS定位/巡航設(shè)備等。其特點(diǎn)有：
ARM核心部分：
● 16KB的數(shù)據(jù)緩存和16KB的指令緩存
● 內(nèi)存管理單元（支持Linux,、Windows CE）
● 100MHz的系統(tǒng)總線
● MaverickCrunch 數(shù)學(xué)運(yùn)算及信號(hào)處理引擎
● MaverickKey 權(quán)限,、IP安全I(xiàn)D
外圍接口部分：
● PCMCIA接口
● 圖形加速器
● EIDE接口，2個(gè)
● 10/100MHz Ethernet MAC
● USB2.0全速主機(jī),，3個(gè)
● UART,，基于16550的，3個(gè)
● IrDA紅外接口,，支持慢速、快速模式
● LCD接口,，帶有專用的SDRAM通道
● Touch Screen觸摸屏接口
● SPI接口
● AC’ 97 音頻接口
● I2S 接口,，6個(gè)
● 8x8鍵盤接口
可選外部存儲(chǔ)器支持：
● 32-Bit SDRAM， 4bank
● 32/16/8-bit SRAM/Flash/ROM/接口
● 串行EEPROM接口
內(nèi)部功能模塊：
● 實(shí)時(shí)時(shí)鐘,，軟件可調(diào)
● 12個(gè)DMA 數(shù)據(jù)傳輸通道,，最大限度提升了系統(tǒng)性能
● Boot ROM
● 雙鎖相環(huán)，控制所有時(shí)鐘
● 看門狗定時(shí)器
● 2個(gè)通用16-bit定時(shí)器
● 1個(gè)通用32-bit定時(shí)器
● 1個(gè)40-bit調(diào)試用途定時(shí)器
通用I/O：
● 16條有中斷功能的增強(qiáng)型GPIO
● 49條復(fù)用的GPIO
封裝：
● 352-Pin PBGA
下圖是EP9315的結(jié)構(gòu)框圖,。
2． U634H256-SA35
這是一顆32Kbyte x 8 的nvSRAM,，35ns的訪問速度,，德國ZMD公司生產(chǎn)的IC，專門用于環(huán)境比較苛刻的系統(tǒng),，溫度范圍寬（-40℃～+125℃）,、抗干擾能力強(qiáng)，特別適合汽車這類環(huán)境條件的工業(yè)應(yīng)用,。nvSRAM內(nèi)部有一套SRAM和一套FLASH,，兩者在bit級(jí)別上一一對(duì)應(yīng)，運(yùn)行時(shí)作為SRAM,，掉電時(shí)作為FLASH存儲(chǔ)數(shù)據(jù),，并且提供3種SRAM至FLASH的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式：掉電模式、硬件模式,、軟件指令模式,，以及2種FLASH至SRAM的數(shù)據(jù)召回模式：上電模式、軟件指令模式,。
3． SSD硬盤
SimpleTech公司SSD硬盤,，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、冗余存儲(chǔ)等穩(wěn)定性比較高的領(lǐng)域,，SSD硬盤是用Flash加FPGA開發(fā)而成的,，有以下特點(diǎn)：
● 持續(xù)讀/寫速度：Up to 60MB/s
● 44Pin IDE接口(2.5-inch)，40Pin IDE接口(3.5-inch)
● 2.5-inch/3.5-inch的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
● 符合ATA-5標(biāo)準(zhǔn),，支持PIO0-4,，UDMA0-4
● Master/Slave跳線選擇
● 百萬次的擦寫周期
● 容量：從2GB到128GB
● 10年的數(shù)據(jù)保持時(shí)間
● 防震、防碰撞的鋁合金外殼
● 緊湊的設(shè)計(jì),，厚度僅為9.5mm
● 讀寫損耗均衡,、壞塊管理算法專利
● 不穩(wěn)定供電時(shí)，具有可靠的運(yùn)行保證
● 快速的初始化,，固件可以現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)
在可靠性方面有以下特點(diǎn)：
● 手動(dòng)/自動(dòng)的自診斷系統(tǒng)
● 可選的掉電保護(hù)電路
● EDC/ECC錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤糾正
● SMART系統(tǒng)
汽車電子的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了無處理器的模擬技術(shù)階段,、簡(jiǎn)單的MCU的數(shù)字技術(shù)階段、16位MCU階段,，現(xiàn)在正處于32位CPU,、嵌入式處理器的SoC階段，其發(fā)展方向不可避免地會(huì)朝著FPGA的方向發(fā)展,，越來越多地依靠強(qiáng)大的硬件平臺(tái)來處理越來越多的離散海量數(shù)據(jù),，使對(duì)汽車本身的控制越來越智能、越來越精確,、越來越安全,，這一天我們終將看到。
本系統(tǒng)所采用的重要器件,，包括Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T內(nèi)核的200Mhz的處理器,、德國ZMD公司生產(chǎn)的32kbyte x 8 的nvSRAM,，以及SimpleTech公司SSD硬盤等.