（电力电子与电力传动专业论文）车载dvd系统设计.pdf

西华大学硕士学位论文 d e s i g no fc a r - m o u n t e dd v ds y s t e m m a j o ro fp o w e re l e c t r i ca n dp o w e rd r i v e p o s t g r a d u a t e ：l u o d o n g - y u n t u t o r ： z h e n g p i n g w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fn u m e r i ci n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y a n d n e t w o r k t e c h n o l o g y ，i t i sb r o u g h t f o r w a r dt h a tt h ea u t o m a t i z a t i o na n d i n t e l l i g e n t i z a t i o no f c a r 。t h ec a rp l a y e rw i l lb ea l s or e f o r m e da sa l li m p o r t a n tp a r to f c a r n i sp a p e rt a k e st h ef o c u so nt h ed e v e l o p m e n ta n dd e s i g no fac a r - m o u n t e d d v ds y s t e m s 。1 1 l es y s t e mh a si n d e p e n d e n ti n t e l l e c t u a l p r o p e r t yr i g h t a i ti s c a r - m o u n t e dt vr a d i o ，d v d ，c d c ，耵丌d i s p l a ya n d u d i os y s t e ma l lf u n c t i o n s r o l e di n t oo f l e ，m o r e o v e rm a yc o n n e c t w i t hg p s 、r d sd i r e c t n e s sa n du s e d 。 1 1 i es y s t e ma d o p t s8 - b i tc o n t r o lc h i ps t 7 2 3 2 1c p u ae a c hd e v i c ei n t e r f a c e c i r c u i t 、c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c ec i r c u i ta n do v e r l a pd i s p l a yc i r c u i to fi m a g e ，g r a p h a n dc h a r a c t e ra r ed e v e l o p e d i n t e r a c t i v ef u n c t i o ns o f t w a r ew i t hc h i n e s e s u g g e s t i o n ，d e v i c e d r i v e i n t e r f a c e s o f t w a r ea n dc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c es o f t w a r ea r ed e v i s e di ns t v d 7 d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t t h r o u g hd e s i g n ，e x p e r i m e n ta n di m p r o v e m e n t ，c a r - m o u n t e dm u l t i m e d i a u d i o n - v i s u a ls y s t e mo fc o m p l e t es o f t w a r e h a r d w a r ef u n c t i o n si sd e v i s e d i tr e a l i z e s c o n n e c t c o n f o r m i t ya n dc o n t r o l m e n tf o ri n p u t o u t p u to fc a r - m o u n t e da u d i o n - v i s u a l d e v i c e s 。p r o t o t y p eo fam a c h i n el o a d i n ga n dt e s t i n ga n dc a r m o u n t e da u d i o n v i s u a l d e v i c e sa c t i v es y s t e ma r ep r o d u c e d t h es y s t e mi ss t e a d yo p e r a t i o ni sc o n v e n i e n t c o s tp e r f o r m a n c er a t i oi s h i g ho p e r m i n g s t a t ei n t e r f a c ei s g o o d o 。g o o d p i c t u r e s ，p e r s o n a l i t yi c o n sa l ed i s p l a y e dq u i c k l y 。 t h i sp a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e ss t a t u sa n dr e s e a r c hb a c k g r o u n di na n do u tt h e c o u n t r y 。s e c o n d l yw ep r o p o s et h ef r a m e w o r kf o rt h eo v e r a l ld e s i g n ，s y s t e mh a r d w a r e 2 西华大学硕士学位论文 d e s i g n ，t h ed e s i g ni d e ao fs o f t w a r eb a s e do l lc o m p o n e n ta n di m p l e m e n t a t i o no ft h e c o n t r o ls o f t w a r eb a s e do l lt h ei d e a 。t h e p a p e rf i n a l l yg i v e st h er e s u ro fs y s t e m t e s t t h r o u g ht e s t i n g , t h es y s t e mc a l lw o r kw e l la n da c h i e v e das t a b l ep e r f o r m a n c e k e y w o r d s ：m u l t i m e d i ap r o c e s s o r ，v i d e oo v e r l a p ，1 2c s e r i a lb u s ，d y n a m i c m e m o r y 3 西华大学硕士学位论文 申明 黧：翳器；捣暑 i i 西华大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 国内外研究背景及现状 当前，高、中档轿车中的电子设备配置都在向豪华型、个性化方向发展。 其中作为视听享受的高品质音响和液晶显示器已经成为许多车型的标准配置。 人们对轿车的娱乐性的要求也在不断提高，车载视频光盘，车载数字化视频光 盘、车载电视、全球卫星导航系统等产品得到越来越多用户的青睐。 1 1 1 车载娱乐产品简介 车载娱乐产品由许多的常见的音视频的产品构成： 1 ) 调谐器：调谐器是某些车载主机所具有的f m a m 调谐器或t v 调谐器，具 有这调谐器的车载主机也就具有了f m a m 收音或电视接收功能。目前一些 车载主机的调谐器都是指收音机f m a m 调谐器，f l v l 和a m 都是信号调制 方式，f m 是指调频，a m 是指调幅。调制技术的应用非常广泛，但是由于 最早也是最常见的应用是收音机，因此现在也常常用f m 或者a m 表示广 播收音机功能，目前又以f m 为主，在广播中经常听到的“调频立体声”或者 “调频9 2 7 兆赫”等就是指f m 。 2 ) d v d ：d v d 的全称是d 蜮t a lv i d e od i s k ，属于前沿数码视频产品，由于采 用了m p e g 2 数据存储的新标准，其崭新先进的功能也是日新月异。 3 ) c d c ：高性能录音机，它根据电磁转化原理，利用磁带记录重现音频信号。 4 1d v b t 数字机顶盒；数字机顶盒( s t b ，s e t t o p b o x ) 是交互式电视系 统中不可缺少的重要组成部分，它是普通电视与宽带传输之间的桥梁，通过 它用户可在普通电视上收看高清晰度图像以及进行视频点播( v o d ， v i d e oo nd e m a n d ) 、家庭购物等服务。因此，设计性能卓越、功能完备的 数字机顶盒对发展交互式电视具有重大意义。它能使模拟电视向数字电视转 化的进程不断加快，这不仅仅是视频传输和显示的一场变革，更重要的是由 于采用了先进的数字压缩技术、多媒体技术和宽带网络技术，从而使电视广 播不再限于单向发送音频视频信号，而是需要服务提供商能够根据用户的选 3 西华大学硕士学位论文 择来提供相应的服务。 车载娱乐产品是一个技术新时代的开端，国外经历了十几年的车载娱乐产 品正逐渐走向成熟，而我国才刚刚起步。研究和开发相关产品具有广阔的市场 前景。车载娱乐产品系统从配备d v d 播放器的小型货车到可收看电视节目的 f i 9 1 1i n c r e a s e m e n tr a t eo fc a ra c o u s t i c si nc h i n af r o m2 0 0 3t o2 0 0 7 图1 12 0 0 3 - 2 0 0 7 年中国汽车音响销量及增长率 豪华轿车，世界各地的乘客和驾驶者们越来越多地在驾乘时享受着以前在家中 才能实现的娱乐功能。随着对车载数字娱乐功能的需求不断激增，开发人员应 集中满足不同车载音视频功能组合收看电视节目的豪华轿车，世界各地的乘客 和驾驶者们越来越多地在驾乘时享受着以前在家中才能实现的娱乐功能。随着 对车载数字娱乐功能的需求不断激增，开发人员应集中满足不同车载音视频功 能组合而相应提出的差异化要求。向数字多媒体的过渡意味着汽车厂商必须兼 容更多的通用标准，如m p 3 、m p e g 及数字广播。基于灵活的平台，开发者可 根据消费者不断变化的需求设计汽车多媒体产品，这些产品不仅成本经济，也 将成为市场上最成功的产品。 1 1 2 国内车载娱乐产品市场现状和相关产品的研发 在国内载娱乐产品的选装比例逐年在增高，消费者的可选品牌产品却已经 越来越丰富了。两年前，消费者如想装配一套车载娱乐系统，恐怕只能在日本 4 西华大学硕士学位论文 品牌中去挑选了，如先锋、健伍、歌乐等，几乎没有什么国产品牌可供选择。 但进入2 0 0 4 年，车载娱乐产品的国产品牌已经在市场中风生水起了，涌现出了 一批品牌，如f o r y o u ( 华阳) 、c a s k a 、l m 、f r e e w a y ( 飞韵) 、o r i s ( 奥瑞斯) 、创维、上广电等，台湾的n e c v o x 、韩国的x e n i a ( 杰尼雅) 等品牌也开始推出其车载娱乐系统产品。而进入2 0 0 5 年，市场中的国产品牌已 经有数十个之多了，新增加的品牌有康佳、德赛、欧华、双鸽、杰成、超音、 红雅仕等。短短的两年多，无论是品牌数量上还是销售量上，国产品牌已经完 全领先了，更多更优性价比的产品可供消费者选择，与此同时，车载娱乐系统 产品的销售量和销售额也实现了倍增式增长1 1 j 。但即使如此，就象前面提到的， 整个车载娱乐系统产品的市场总量并不大，装车数量上更是远远低于传统音响 主机类产品，其原因主要在于： 1 ) 最主要原因就是价格。高高在上的价格使得很多爱车一族望而兴叹，花五、 六千元以上的价格来买一个车载a v 娱乐产品对很多消费者来说实在有些 奢侈，而高档一些的价格动辄在八千元以上更是让消费者无奈，所以很多消 费者只有抱着再等等的心态先装普通c d 机或v c d 机来过渡，从而导致顾 客群比较狭窄而影响了普及上量。 2 ) 技术研发实力。车载娱乐产品是高科技含量的产品，其使用环境决定了它比 一般的消费性产品对技术有着更高的要求。车内小小的双d i n 位、单d i n 位置决定了车载娱乐产品只能在更小的空间集成更多的功能，如d v d 播放、 f m a m 收音、电视接收、大功率功放、g p s 导航、智能触摸控制、蓝牙免 提等功能。而这对厂家提出了很高的要求，要想赶超国外品牌，就必须在技 术上保持相应水准，否则很容易就在产品的功能更新换代中被淘汰。要维持 较强的自主研发实力，厂家就必须在技术研发上舍得投入、加大投入，而能 做到这一点的国内厂家只有寥寥几家，f r e e w a y ( 飞韵) 品牌的拥有者天 缘电子公司并是其中一家。作为广东省高新技术企业的天缘电子公司一直以 自主研发为导向，有1 0 0 多名技术人员分布在国内的三个研发机构：惠州设 计部、深圳基础研发部和结构设计部、及与中国科技大学信息学院合作的软 件研究所，其中拥有高级技术职称的有三十多人，主要研发人员都具有1 0 年以上汽车音响的从业经验【2 j 。三大研发机构密切合作，保证了f r e e w a y 5 西华大学硕士学位论文 ( 飞韵) 能以最快的速度推出最新产品，紧跟国际汽车音响发展趋势，并且 能进行创新性产品的设计开发。正是在强大的研发实力支持下，天缘电子公 司一直把车载娱乐产品作为公司的主攻方向之一，仅2 0 0 5 年就推出了近十 款新品。所以只有中国自己的车载娱乐产品的技术取得突破和成熟，才能带 动整个市场的繁荣。 车载多媒体娱乐系统在国内的发展研究起步较晚，近年来随着我国汽车电 子行业的迅猛发展日益成为当前汽车行业研究的热点。目前国内市场上的车载 娱乐产品多为传统结构，基本上只能满足收音和音乐播放的功能，它们普遍存 在以下不足之处： 1 ) 传统结构仅作为整个系统的控制部分和广播接收部分。 2 ) 操作时的人机交互只有字段字符及英文信息的显示能力，使用不便。 3 ) 面板按键操作及功能设置繁琐、复杂，无明确的操作指示。 4 ) 无法接收和播放视频节目，如车载电视、视频光盘、数字化视频光盘等。 1 1 3 国外现状与相关研发 近年来，国外厂商研发出双d i n 结构车载多媒体视音系统，如阿尔派、索 尼、松下、大众、飞利浦等推出的产品。 1 1 阿尔派i v a - d 3 0 0 e 车载系统：阿尔派推出的i v a - d 3 0 0 e 车载系统，能播放 c d 碟片的车载音响主机，在1 d i n 的标准尺寸机体内兼容了d v d ，m p 3 ， w m a 碟片播放功能，还内置一具伸缩式7 英寸液晶屏幕。i v a d 3 0 0 e 是一 台连接控制一个完整车载多媒体娱乐系统的主机，具有大屏幕触摸屏显示器 及控制菜单，更可以控制换片机、音频处理器、内置功放、电视调谐器等周 边设备。 索尼n v x y z 车载系统：索尼多媒体导航系统n v - x y z ，目前推出x y z 7 7 ， x y z 5 5 和x y z 3 3 共三种型号。n v - x y z 最大的特点是内置了硬盘，除了作 为传统的汽车导航器外，它还可以播放各种类型如图像、音频、视频的多媒 体文件，使其成为了一个车内的媒体中心。此外它的操作简单，可使用遥控 器进行操作，它的液晶屏也支持直接用手指触击操作。 3 1 松下c n h d x 7 3 0 d 车载系统：松下电器推出的c n h d x 7 3o d 具备了几乎 6 西华大学硕士学位论文 所有汽车音响主机的功能，同时还具备了汽车导航等先进功能。它装载有一 个1 6 g b 的硬盘，以及一个2 0 0 m h z 的c p u ，通过一个6 5 英寸的宽屏幕 l c d 做操作界面，除了能作为汽车导航外，内置了电视接收器、d v d 播放 器等。 这些国外电子公司的产品虽然将各功能模块和液晶显示集成为一体，但对 于国内用户有以下不便： 英文操作界面，不便于中国用户使用； 操作模式、功能设置不符合中国人的习惯； 多为n t s c 结构的视频信号输入模式，与我国的p a l 制式不兼 容； 内部功能固定，不便于扩充； 无自己的知识产权，易对我国形成技术壁垒； 价格昂贵，势必提高整车造价 3 1 。 1 2 车载娱乐系统发展趋势 车载娱乐系统应具备的特点：多功能、低成本、小型化、高品质。收音机、 电视、d v d 还有汽车导航以及更新的技术如车载电话系统等等构成新型的车载 娱乐系统。车载娱乐系统主要和汽车的发展相关。众所周知，微型轿车的发展 速度很快，已经达到了2 1 。它对娱乐系统产品的设计提出了更高的要求，这 势必需要车载娱乐系统走向集成，它通过将音频、视频和数据汇集起来进行娱 乐。 1 3 本项目的设计内容 本项目集车载t v ，r a d i o ，d v d ，c d c 和音响系统功能于一体，并且可 以和g p s r d s 直接连接使用。具有l c d 显示器p a l i n t s t 接口、r s 2 3 2 接口、 i2 c 总线接口。实现对视频和音频播放设备、t f t 液晶显示器、交互式键盘操 作的整合控制和运行状态中文提示，以及视频输出与图像图形文字叠加显示的 控制处理。 而且项目针对目前市场上同类产品中存在的不足，在功能、技术和市场定 7 西华大学硕士学位论文 位上，突破了同类产品的简易合成的范围。主要解决了以下问题，完成了如下 工作： 1 ) 设计研制车载多媒体视音系统。该系统集车载t v ，r a d i o ，d v d ，c d c ， 1 1 丌屏和音响系统功能于一体，并且可以和g p s ，r d s 直接连接使用。 2 ) 采用s t 控制芯片s t 7 2 3 2 1 c p u ，研制出各个设备接口电路、通信接口电路、 以及图像图形文字叠加显示电路。 3 ) 基于s t v d 7 开发环境，设计了中文提示和交互式操作控制程序以及通信程 序等。 功能设置根据中国人的习惯、喜好，用图形界面、中文字符、个性图标来引 导用户操作本系统，让用户真正地享受到产品带来的方便和人性化，真正做 到以人为本的产品理念。 5 ) 完成该产品的试验、调试与改进。 8 西华大学硕士学位论文 第二章系统方案设计 2 1 车载娱乐系统设计原则 从系统设计上，要求提供先进、稳定、可靠、实时视音频播放控制，具有 较强的扩展能力和升级能力。 1 ) 稳定性和可靠性：稳定和可靠是系统的首要前提。在系统方案设计、设备选 型、产品研发以及操作使用中，都要优先考虑提供稳定可靠的技术条件。 标准性和规范性：采用国际、国家及行业标准，系统设计规范化， 软件编制规范化，硬件选型规范化，产品规格规范化。 3 1 实用性和先进性：采用的技术及产品，都具有先进、成熟、稳定、可靠、实 用的特点。技术和产品遵循开放性原则，采用符合标准的产品。具有灵活方 便的连接及升级方案。 4 1 可维护性和可扩展性：系统的总体结构合理，容量适度，扩展灵活，亦即系 统外设配置可灵活增加，系统规模便于扩大，易于同相关产品互连。 5 ) 经济性：系统平台配置合理，具有良好的性能价格比。 2 2 系统方案设计 目前针对车载d v d 的设计方案有许多种，由于s t 公司( 意法公司) 在技 术和价格上有一系列的优势，而且在汽车音响技术方面又拥有多年的经验和系 统知识。在集成前端i c 器件的设计上，包括a m 、f m 和调谐p l l ，有9 年以 上的设计经验。在f m 宽带处理方面( 立体声编码、弱信号处理和r d s 解码) 拥 有1 4 年以上的经验。s t 现在还在准备推出一些新的f m 产品如数字中频i f 、 卫星d a b 方案等。s t 掌握多项汽车数字音频核心技术，在汽车方面拥有越来 越多的产品，有c d 音频解决方案、d a b 、调谐器，还有功放和数字中频处理 器，以及整个系统m c u 的处理等。世界上的顶级汽车音频制造商都选用s t 的 解决方案，包括a l p i n e 、c l a r i o n 、先锋、索尼公司等。而且中国的台湾的很多 电子生产商也采用s t 方案。鉴于s t 的技术优势，所以本文也采用这种方案1 5 j 。 方案1 采用s t 方案，其系统主c p u 选用s t 7 2 3 2 1 。他的升级版本的芯片 9 西华大学硕士学位论文 s t7 2 5 2 1 是一款具有c a n 总线兼容性的m c u ，用于有c a n 功能的汽车音响 设备。另外采用了数字调谐器，把以前机械调谐变为数字调谐。其优点为傻瓜 式调谐，当旋转按钮调到某个位置，c p u 将会把最接近的电台频率传送给调谐 f i 9 2 1s t m t u r eo ft h es ts c h e m e 图2 1s t 方案结构图 器，从而降低了调谐的时间；选用的调谐器i c 是t c 9 2 5 6 ，选择该芯片的原因 使调谐器与传统调谐器的不同之处在于它有一个自动调整( a u t o a l i g n m e n t ) 功 能。自动调整的功能是通过i2 c 信号线和主c p u s t 7 2 3 2 1 相连，把调谐器生产 时由生产厂商将一些优化值直接写入r o m 里面，应用时只需将r o m 的值读出 来，并作出一个比较，把最接近的数字通过c p u 输给调谐器即可以得到很好的 性能。t d a 7 4 7 9 和老版本芯片t d a 7 4 2 1 比较起来采用了模糊查询的算法，使 西华大学硕士学位论文 算法得到了一个比较大的改进。车载d v d 的输入声音源比较多，在本例中是采 用美国鲜童公司的c d 4 0 5 2 ，当然也可以其升级版本的苍片c d 4 0 5 4 ( 其输入源较 多一一6 个) ，但c d 4 0 5 2 比c d 4 0 5 4 在应用上更成熟一些。另外，s t 公司推 荐的d e m o 产品是t d a 7 4 1 0 ，其输入源略少些。而且在实际使用中c d 5 0 5 2 的性能要优于7 4 1 0 。而且是低成本，所以最后选择c d 4 0 5 2 。功率放大器选择 了传统的产品系列7 3 8 x 系列，它有多个不同功率放大的芯片，在实际的使用当 中可以根据所带的负载的需要进行选择。再有一部分就是r d s 的解码器部分， 它的型号是t d a 7 4 7 9 。r d s 的解码器直接将调谐器信号提供给r d s 信道来作 解码。主要是为了用户提供各种信息，如：新闻简要、天气预报、环境指数、 交通信息、车船时刻、飞机航班、体育比赛、金融行情、旅游购物等，是传统 的f m 广播接收机的升级产品。总之，r d s 系统在现阶段是广播电台用以开办 数据广播业务的良好工具，具有较强的市场竞争力。 另外也可以采用方案2 即f a s t 系列。f a s t 系列产品是将调谐器和c s p 放在一块i c 上，做成一个模块。f a s t 中的字母“f ，代表“f r o n t e d ”( 前端) ， “a ，代表“a u d i o p r o c e s s o r ( 音频处理器) ，“s r 代表“s t e r e o d e c o d e f ( 立体声解 码) ，它们全都做在一块i c 上，简称其为e a s t 系列。f a s t 系列的具有重要 的“系统级芯片”概念，其好处在于可以降低成本，并减少空间要求。另外，它 采用了一种新的理念缩短从产品上市时间。 西华大学硕士学位论文 f i 9 2 2s t m t u r eo ft h ef a s ts c h e m e 图2 2f a s t 方案结构图 2 3 系统方案比较和确认 方案1 的信噪比较好，可以达到8 6 d b ，而方案2 只能达到6 5 d b 。在灵敏度 方面，方案1 的性能要明显好于方案2 。虽然方案2 采用了s t 的第二代调谐器， 但是在其相关产品的运用中调谐器的i c 不是十分的稳定。由于以上参数比较， 本产品采用了方案1 即s t 方案。 1 2 西华大学硕士学位论文 第三章硬件系统设计 3 1 硬件系统各模块功能简介 由图2 1 方案1 所知，在本项目车载娱乐系统设计的项目中包括以下模块： c p u 控制模块，数字调谐器模块，移动数字机顶盒模块：前置放大器模块，r d s 模 块，功率放大模块，人机接口模块 以上各模块的主要作用分别是实现对各种车载娱乐产品的控制，实现对广 播电台的收听，实现接收地面电视广播信号，提供音源选择和立体声处理，实 现数据广播接收，放大声音源的功率，实现控制和车载d v d 系统和l c d 显示。 3 2 c p u 控制模块 在图2 1 中，由于r a d i o ，d v b o t , g p s ，c d c 等都需要控制，所以我们必须 选择g p i o 口相对较多的c p u 。另外还需要考虑性能的稳定和价格的优势。 s t 7 2 3 2 1 是市场上较为成熟的芯片，在众多的车载娱乐产品有着广泛的应用， 而且性能可靠。在产品批量生产后，一块芯片的价格才1 6 美金，基于以上特点， 所以选定该型号芯片作为c p u 。 3 2 1s t 7 2 3 2 1 功能结构 s t 7 2 3 2 1 功能结构主要包括：嵌入式8 位c p u 内核，系统单元接口( s 1 u ： s y s t e m i n t e r f a c e u n i t ) 、通讯处理模块( c p m ：c o m m u n i c a t i o n p r o c e s s o r m o d u l e ) 。 其功能结构如图3 1 所示，主要特征包括： 1 ) 嵌入式8 位c p u 及指令系统：增强型在线仿真调试功能统接口单元( s i u ) ： 包括硬件接口监视器、伪中断监视器、软件看门狗、周期中断计时器、时 钟合成器、实时时钟和复位控制器、下载测试口。 2 ) 内存控制器：支持与s d r a m 、d r a m 、s r a m 、e p r o m 、f 1a s h 西华大学硕士学位论文 旨 叫圜 籍蛩 医 ，0 5 c 车斟i 困 霞 若 牟今l o r t一卜j 霪 磊 兰 刨m m a h t 。 呈 ： 乐 屠 s p i 串行总线： s c i 串行总线； i2 c 总线。 1 4 西华大学硕士学位论文 6 ) 一个1 0 位a d 转换器。 7 ) 5 个1 6 位计数器。 3 2 2s t 7 2 3 2 1 芯片的g p i o 接口和1 2 c 总线的使用 1 ) g p i o 控制管脚分配方案： 在本产品中s t 7 2 3 2 1 主要起切换控制和给相关芯片配置参数的作用，控制 主要通过g p i o 来实现，由于要集成控制的产品较多，必须对g p i o 口进行合理 的分配。而给相关芯片配置参数主要通过i 2 c 的路径来实现。 表3 1 g p i o 分配表 p i n管脚名称控制信号控制信号备注 1 ，2 ，4p e 4 ，p e 5 ，p e 7 t e s t测试芯片是否正常 3p e 6m u t e静音信号 8p b 3d v dc sd v d 片选信号 1 1p b 6 o s d r e s e tl c d 复位信号 d v d 伺服电机停止旋 1 2p b 7 c l o s e _ s w 转( s t o p ) d v d 伺服电机暂停 1 3p d 0l o a ds w ( p a u s e ) d v d 伺服电机开始旋 1 4p d l0 p e ns w 转( p l a y ) 1 5p d 2d v bo n选中d v b 工作 d v d 伺服电机加速向 2 5p f 0l o a di n + 前( f o r w a r d ) d v d 饲服电枧加速向 2 6 p f ll o a di n 后旋转( b a c k ) 2 8 p f 3c do n选中c d 工作 2 9p f 4d v do n选中d v d 工作 3 6p c ig p so n选中g p s 工作 4 5p a 2a l a r m l e d报警信号 4 6p a 3t f t0 n选中t f t 屏工作 4 9p i a 4 t u n e r _ o n高频头工作 6 4p e 3a c ci n允许电源输入 西华大学硕士学位论文 2 ) i2 c 总线 在本案中1 2 c 是用的信息传输方式，下面就在本项目的i2 c 总线传输的一 些时序进行说明。在1 2 c 总线的传输过程中，发送到s d a 信号线上的每个字节 必须为8 位，其中首先传输的是数据的最高位m s b ，最后传输的是最低位l s b 。 每次数据传输可以发送的字节数量不受限制，在传送完每个字节后必须等待接 收器返回的响应信号a c k 。采用i 2c 串行总线接口进行单片机f o 扩展十分简 单，只需要2 根信号线就可以实现。i 2c 总线具有如下以下的主要特点 7 1 【s j 。 全双工，两线同步传输； s d a l c o n d l t i o n 1 a c k ，r r 除 s t o p c o n d i t l 0 n f i 9 3 2i 。cs c h e d u l i n g 图3 2i2 c 时序 主机或从机操作； 1 0 5 m b i t s 的最大主机数据传输速率； b4 种可编程主机数据传输速率； 可编程串行时钟极性与相位； 发送结束中断标志； 开发冲突保护； 总线竞争保护。 在s t 7 2 3 2 1 中可以设置1 2c 的寄存器来实现对i 2 c 总线的状态的查看。详见 图3 3 。 b i t 7 5 ：r e s e r 、，e ： b i t 4 ：a c ke 触u u i t e ： b l t 3 ：s t o pd e t e c t i o n ： b i t 2 ：a r b r r o nl o s t ： 1 6 西华大学硕士学位论文 b i t l ：b u se r r o r ； b n ：g e n e lc a l l 。 1 2 cs t a t u sr e g i s t e r2 ( s r 2 ) r e a do n l y r e s e tv a t u e ：0 0 0 00 0 0 0 ( 0 0 h ) 7o o0oa fs t o p fa r l o b e r rg c a l f i 9 3 3s i g n a lr e g i s t e ro fi 2c 图3 31 2 c 标志位寄存器 3 2 3s t 7 2 3 2 1 芯片下载调试功能 s t 7 2 3 2 1 为开发系统提供了专门的接口。本系统使用了接口为通讯平台增 加调试功能。 在调试模式，s t 7 2 3 2 1 内核可以从下载口获得指令、读写数据。用户可以 通过开发工具可以读取、修改内存，调试模式具有的功能主要有： 1 ) 开发口可以在外部中断无效的情况下驱动内核进入调试模式。 2 ) 用户可以直接复位迸入调试模式，或者通过对内存编程而作为预定义事件序 列的结果而进入调试模式。 3 ) 中断引发寄存器i c r ( i n t e r r u p t c a u s er e s i s t o r ) 选择性的执行调试模式 引发事件。 钔进入调试模式后，程序继续从调试模式的地方进行。 5 1 所有的指令都从开发口获取，装载、存储操作在系统真实存储器中进行。 6 ) c a c h e 和内存管理单元m m u 在调试模式被冻结，所有在调试期间的存取 都是对内存的操作。 开发口管脚包括： 串行时钟c l k ：调试模式的使能和禁止通过软复位r e s e t 时取c l k 1 7 西华大学硕士学位论文 决定，c l k 必须在r e s e t 取消前3 个周期有效。 串行数据s d 。 f r e e z e ：处理器处于调试模式的指示，可作为调试工具和开发口之间 的握手信号。 开发口串行通信的时钟模式：处于调试模式时，开发口在内核开发支持逻 辑和外部开发工具之间建立全双工的串行通讯。串行通讯同步进行，而且可以 支持两种时钟模式 9 1 ： 异步时钟模式使用开发口串行时钟c l k ，这种时钟模式允许开发工 具无需同步系统时钟。 同步自锁定模式：开发口无需提供同步时钟输入，端口被系统时钟锁 定，这种模式下开发口传输数据速率与系统时钟相同。 时钟模式的选择在复位中进行，软复位在r e s e t 取消后数据输入输出s d 的输入状态将锁定8 个周期，如果为低，则选择异步通讯的方式，如果为高， 则选择同步自锁定模式，为防止s d 在时钟模式选择时跳变，开发口直到r e s e t 取消1 6 个周期后才开始扫描串行发送的起始位。图3 4 为本产品的 d o w n l o a d 接口图。三极管0 1 2 是为了延长复位的时间，确保复位的时间足 够长。 f i 9 3 4d o w n l o a di n t e r f a c e 图3 4 下载接口图 西华大学硕士学位论文 3 3d v b t 系统模块设计 3 3 1d v b t 技术简介 广播技术正迅速走向数字时代，广播电视、电信、计算机技术相互不断渗 透、不断融合，使得原有的广播电视系统和技术发生着根本性的变化。数字化 具有一系列优点：在广播电视中心，通过数字信号处理会使节目的制作效果得 到极大改善，一些在模拟方式下无法完成的功能，通过数字技术与计算机技术 的结合，能得以轻松地实现；节目多次复制所引起的损伤不会积累，提高了复 制质量；在广播电视信号传输环节，数字压缩技术的采用提高了节目的传输效 率和效率利用率。可以说数字电视广播电视的优势是传统模拟方式无法比拟的， 同时，广播数字系统统一标准的重要性也正在被人们逐渐意识到。在广播数字 系统中，标准不仅仅对外围的接口，往往对数字信号处理的整个流程和细节都 作了详细规定。因此，对符合同一标准的设备，其原理和框图都是一样的，介 绍设备和介绍标准几乎是一样的。所以说数字电视广播系统的标准有着格外重 要的意义h “。 d v b ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t ) 意为数字视频广播，是现有的数字电视广播的 标准之一。d v b 是欧洲有2 0 0 多个组织参加的一个项目。它包括了卫星、有线 电视、数字地面电视、s m a t v 。m v d s 普通电视和高清晰度电视的广播与传输。 这个标准于1 9 9 3 年9 月开始立项，现在系统己经形成了完全满足实际需求的市 场体系，并形成了与之配合的经济环境以及电子和广播工业。由于基础设施费 用的投入相对较低，目前卫星，有线电视数字视频广播( d v b - sd v b a 从播出到 接收的全系统已是成熟的技术u “，而地面广播( d v b n 受众多因素的影响，如 多径问题，接收方式问题，接收区域问题，频率规划等问题，特别是在提高固 定接收的稳定性以及移动接收的性能等方面有很大的改进潜力。因此数字电视 地面广播标准的采用将给整个社会带来更深刻的变化。并且随着它逐渐被各国 采用，为今后的高清晰度电视的发展提供了广阔的空间，所以数字电视地面广 播标准的研究和确定具有极大的意义1 1 2 j 。 1 9 西华大学硕士学位论文 3 3 2 模块整体设计 d v b - t 整体结构设计思路：d v b t 机顶盒的硬件功能由八个功能模块 f 1 9 3 5s t r u c t u r eo fd v b 一l 图3 5d v b - t 结构框图 实现，包括高频头、m p e g 2 解复用、m p e g 2 解码、视频编码、音频d a 、用 户控制接口。图3 5 是d v b t 机顶盒的组成简图。地面移动电视接收机( 机 顶盒d - t ) 是实现电视信号数字化在车载设备上传输接收的新技术。电视信 号数字化传输具有抗干扰力强、无传输损失、移动传输、接收音像质量高等优 点。另外传输的制式为m p e g - 2 ，m p e g - 2 标准被d v b 采纳用于声音和视频信息等 信源的编码，并且将一定数量的信源数据流和辅助信息多路复用到一个适于传 输的单独数据流。因此，d v b 基带处理中的许多参数、域和结构都与m p e 6 - 2 的 定义相同。m p e g - 2 同时兼顾了高质量的图像和高压缩比，从码率为2 船s 的v h s 图像质量直到码率为1 8 f b s 的高清晰度电视( h d t v ) 。一般的m p e g 一2 编码器 都可由用户选择，把一个频道的电视信号压缩成2 m b s 、3 m b s 、4 m b s 、5 m b s 、 6 m b s 和8 h i b s 等的数字信号。实际观测表明，压缩为6 抽s 和8 m b s 的图像与 西华大学硕士学位论文 没有压缩的图像基本没有区别，但在压缩为4 m b s 的快速体育运动图像上，则 能看到图像的缺陷。因此，体育节目一般采用5 m b s 以上的码率，标准清晰度 电视( s d t v ) 采用4 l g o s 的码率，而普通电视的影视节目则多采用2 m b s - - 3 m b s 的码率【1 3 】。 3 3 3 数字解码电路的设计 信号线构成： 1 ) i f _ p i fn ：该信号是d e m o d u l a t o r 中最重要的两个中频输出信号，其相 位相反，采用差分放大输出，减少共模干扰。 2 1m d o m d 7 ：m p e g 2 流的传输视音频的数据线信号。 3 1b k e r r o r ：m p e g 2 流的传输视音频的数据是否错误指示信号，如果传输 的数据发生错误，e r r o r 信号管脚将为高电平。 4 ) m o s t r t ；m p e g 2 流的传输视音频的数据线同步信号线。 5 ) 高频头要往编码芯片传输视音频的数据信号时，信号管脚将为低电平。 6 ) b c l k ：m p e g 2 流的传输视音频的数据线的同步时钟信号线 nm o v a l ：传输m p e g 2 流的视音频的数据是否有效信号，如果传输的数据 无效，将置为高电平。 8 ) a g c ：d e m o d u l a t o r 自动增益调节。 如图3 6 所示，在本产品的设计中，选用的高频头接受的输入信号频率范围 从4 7 - - 6 6 m h z ，覆盖整个有线带宽。它输出3 6 1 5 m h zo f ) 的中频信号，其带宽 为8 m h z ，然后差分的中频信号经过l c r ( 电感、电容、电阻) 组成的带通滤波电 路，中频信号输入到编码芯片r t d 2 8 3 0 的5 1 脚和5 0 脚，其信号的特征为信号 的幅值相同和相位相反，在实际设计当中这是一个十分容易受到干扰的信号。 在布线时要注意平行布线，并且采用双地包夹的形式进行走线，并且注意周边 不要离电源和时钟信号太近。r t d 2 8 3 0 在接收到差分信号后，在r t d 2 8 3 0 中经 过去保护间隔、o f d m 解调、符号提取、解映射、解内交织、解内编码、解外 交织、解外编码、码流恢复和信源解码的算法变成m p e g 2 流的形式。下面将 详细介绍重要的信号和相关的设计思想。 n ：n e g a t i v e 。此处采用差分放大输入输入级，其目的是发挥集成电路内部 西华大学硕士学位论文 元件参数匹配，易于补偿，减少干扰。如图3 7 所示：两路信号是完全相反的。 差分放大电路有三种形式：基本形式，长尾式，恒流源式。差分放大电路的放 大倍数不变。其输入有两种形式；一种是幅度相等，极性相反差模输入： 一种是幅度相等，极性相同共模输入。 f i 9 3 6m p e g 2 f l o a tc i r c u t e 图3 6m p e g 2 流形成电路图 f i 9 3 7i n t e r m e d i a t ef r e q u e n c yd i f f e r e n ts i g n a l 图3 7中频差分信号图 1 ) a g c 自动增益电路：接收机的a g c 电路是使当输入信号强弱变化范围较大 西华大学硕士学位论文 时，不仅接收机正常工作，而且输出信号的幅度能基本维持不变。它既能防止 弱信号使输出太低，也防止强信号使接收机过载所导致的堵塞。我们一方面希 望输出信号电平的变化越小越好，另一方面希望容许输入信号电平的变化越大 越好。该电路实质是利用幅度误差信号去消除误差的自动控制电路。a g c 电 路是通过对被控级增益的控制来实现对输出信号的电平变化进行限制的，而增 益的变化依赖于输入信号电平的变化，这就要求a g c 电路的动作要跟上外来信 号电平的变化速度，即响应时间要短，这就是快速a g c 电路的原理。 f i 9 3 8i n c r e a s e m e n ta c c o m m o d a t i o nw a v e 图3 8 增益调节波形图 由于汽车在不停的移动，接收到的信号的强度是不一致的，a g c 信号的每 刻的电压幅度是不一致的，其目的就在于保证信号强度的一致性。a g c 的波 形图如图3 8 所示。