本文介紹了深圳北高智電子有限公司開(kāi)發(fā)的車(chē)載" title="車(chē)載">車(chē)載多功能" title="多功能">多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)" title="無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)">無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)在廣泛調(diào)研市場(chǎng)需求和客戶(hù)需求的基礎(chǔ)上,，集成了定位,、導(dǎo)航、防盜,、車(chē)載免提電話(huà),、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸,、短消息,、DVD/MP3影視娛樂(lè)、緊急呼叫,、讀卡器等多項(xiàng)功能,。
汽車(chē)" title="汽車(chē)">汽車(chē)電子，也就是電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用,，始于20世紀(jì)50年代,。之后，電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)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(chē)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(lèi)高精度傳感器、高性能汽車(chē)總線(xiàn),、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(xiàn)、超高頻測(cè)距等無(wú)線(xiàn)技術(shù)也達(dá)到了穩(wěn)定可靠,、實(shí)用的程度,，而語(yǔ)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(chē)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(chē)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(chē)電子的規(guī)?；靡嬗谄?chē)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，2003年全球汽車(chē)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(guó)內(nèi),，2003年的汽車(chē)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(chē)本身的要求越來(lái)越高,，動(dòng)力性,、安全性、節(jié)能環(huán)保,、舒適娛樂(lè)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(chē)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(mén)鎖,、自動(dòng)感應(yīng)式雨刷,、倒車(chē)?yán)走_(dá)、SBC剎車(chē)系統(tǒng),、定速/安全巡航系統(tǒng),、定位/導(dǎo)航/防盜系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng),、行駛記錄儀以及汽車(chē)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(kāi)發(fā)的車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。北高智是一家專(zhuān)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(wú)線(xiàn)通信,、PC周邊等眾多領(lǐng)域。車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)在廣泛調(diào)研市場(chǎng)需求和客戶(hù)需求的基礎(chǔ)上,，集成了定位,、導(dǎo)航、防盜,、車(chē)載免提電話(huà),、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸,、短消息,、DVD/MP3影視娛樂(lè)、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(lèi)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(kāi)發(fā)較為簡(jiǎn)便,。Card Reader（讀卡器）模塊通過(guò)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(wèn)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(wú)線(xiàn)接收,、Video Camera的視頻輸入（可用于拓寬視野、路面車(chē)道自動(dòng)跟蹤等）,、Zigbee無(wú)線(xiàn)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(guó)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(chē)的定位、導(dǎo)航,、防盜,，當(dāng)車(chē)速超過(guò)設(shè)定門(mén)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(hù)可以選擇GSM/GPRS,、CDMA模塊的其中之一。該模塊提供車(chē)載免提電話(huà),、無(wú)線(xiàn)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(huà)號(hào)碼（如110等），通過(guò)特定的按鈕（Urgent Button）實(shí)現(xiàn)緊急呼叫,；也可以通過(guò)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(pán)和一塊觸摸屏,。輸入接口也可以通過(guò)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(huà)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(zhuān)門(mén)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(lèi)型閃存卡的讀寫(xiě),，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(guò)壓,、過(guò)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(xiàn)、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）,?？梢詫?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(chē)中任意明顯或隱蔽位置,，用手或腳來(lái)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(lái)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(wèn)控制,，另外還保留了許多地址空間和I/O線(xiàn)，以備將來(lái)的功能擴(kuò)展之用,。
● SSD硬盤(pán)模塊
EP9315帶有標(biāo)準(zhǔn)的IDE接口,，可以直接掛接IDE硬盤(pán),。但是由于汽車(chē)內(nèi)部的溫度比較高、振動(dòng)劇烈,，機(jī)械式的硬盤(pán)容易損壞,，故而選用SSD（Solid State Drive）固態(tài)電子硬盤(pán)。SimpleTech公司的Zeus系列SSD固態(tài)硬盤(pán),，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(pán),。在重要器件介紹中會(huì)詳細(xì)介紹SSD硬盤(pán)的特點(diǎn)和性能,。
SSD硬盤(pán)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(lái)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(pán)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(hù)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(xiàn)
● 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(zhuān)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(pán)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(mén)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(wèn)速度,，德國(guó)ZMD公司生產(chǎn)的IC,，專(zhuān)門(mén)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(chē)這類(lèi)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(pán)
SimpleTech公司SSD硬盤(pán),，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(pán)是用Flash加FPGA開(kāi)發(fā)而成的,，有以下特點(diǎn)：
● 持續(xù)讀/寫(xiě)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(xiàn)選擇
● 百萬(wàn)次的擦寫(xiě)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(xiě)損耗均衡,、壞塊管理算法專(zhuān)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(chē)電子的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了無(wú)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(lái)越多地依靠強(qiáng)大的硬件平臺(tái)來(lái)處理越來(lái)越多的離散海量數(shù)據(jù),，使對(duì)汽車(chē)本身的控制越來(lái)越智能,、越來(lái)越精確、越來(lái)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(guó)ZMD公司生產(chǎn)的32kbyte x 8 的nvSRAM,，以及SimpleTech公司SSD硬盤(pán)等.