车载多媒体视音系统的设计与研究

合肥工业大学硕士学位论文车载多媒体视音系统的设计与研究姓名：秦剑申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：王建平;朱程辉20050501车载多媒体视音系统的设计与研究摘要本文主要讨论了一个车载多媒体视音系统的开发与设计。该系统具有自主知识产权，集车载ＴＶ、ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、ＭＰ３、ＣＣＤ、ＴＦＴ屏和音响系统功能于一体，并且可以和ＧＰＳ、ＧＩＳ、ＭＰ３、摄像机、硬盘录像机直接连接使用。采用３２位多媒体芯片ＶｉｒｇｉｎｅＧ２ＣＰＵ，研制各个设备接口电路、通信接口电路、以及图像图形文字叠加显示电路。基于ＥＩＳＣＳＴＵＤＩＯ开发环境，研制中文提示和交互式操作软件、设备驱动接口软件、通信接口协议软件。经设计、实验、改进。研制出软／硬件功能齐全的车载多媒体视音系统。实现了对车载视音设备输入／输出的连接整合和控制。制造出装车实验的样机与车载音视设备连接实际系统。系统稳定可靠、操作方便，性能价格比高，各工作状态界面美观、亮丽，屏幕上可实时显示颇具特色的画面、个性图标和操作提示图符。关键词：多媒体处理器视频叠加通用串行总线动态存储器ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｔｕｄｙｏｆＣａｒ－ＭｏｕｎｔｅｄＡｕｄｉｏｎ—ＶｉｓｕａｌＳｙｓｔｅｍＡｂｓｔｒａｃｔＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＴｈｉｓＰａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅｆｏｃｎｓｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆａｃａｒ－ｍｏｕｎｔｅｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａａｕｄｉｏｎ．ｖｉｓｕａｌｓｙｓｔｅｍ。Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｒｉｇｈｔ。ＩｔｉＳｃａｒ－ｍｏｕｎｔｅｄＴＶ、ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、ＭＰ３、ＣＣＤ、ＴＦＴｄｉｓｐｌａｙａｎｄａｕｄｉｏｓｙｓｔｅｍａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｒｏｌｅｄｉｎｔｏｏｎｅ，ｍｏｒｅｏｖｅｒｍａｙｃｏｎｎｅｃｔｗｉｔｌｌＧＰＳ、ＧＩＳ、ＭＰ３、ｖｉｄｉｃｏｎａｎｄｈａｒｄｄｉｓｋｒｅｃｏｒｄｅｒｄｉｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｉｎｔｅｆｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔ、ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔｉｍａｇｅ、ｇｒａｐｈｓｏｆｔｗａｒｅｕｓｅ。Ｔ１１ｅｓｙｓｔｅｍａｄｏｐｔｓ３２．ｂｉｔｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｃｈｉｐＶｉｒｇｉｎｅＧ２ＣＰＵ。Ｅａｃｈｄｅｖｉｃｅａｎｄｏｖｅｒｌａｐｄｉｓｐｌａｙｃｉｒｃｕｉｔｏｆａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ。ＥＩＳＣＳＴＵＤＩＯＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎＳＯｆｔｗａｒｅｗｉｔｈＣｈｉｎｅｓｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ、ｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｏｆｔｗａｒｅａｒｅｄｅｖｉｓｅｄｉｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ。Ｔｈｒｏｕｇｈｄｅｓｉｇｎ、ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｃａｒ－ｍｏｕｎｔｅｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａａｕｄｉｏｎ．ｖｉｓｕａｌｓｙｓｔｅｍｏｆｃｏｍｐｌｅｔｅｓｏｆｔｗａｒｅ／ｈａｒｄｗａｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉＳｄｅｖｉｓｅｄ。Ｉｔｒｅａｌｉｚｅｓｃｏｎｎｅｃｔ．ｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｎｔｆｏｒｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｏｆｃａｌ＂－ｍｏｕｎｔｅｄａｎｄｉｏｎ—ｖｉｓｎａｌｄｅｖｉｃｅｓ。Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆｎｍａｃｈｉｎｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｃａｒ－ｍｏｕｎｔｅｄａｕｄｉｏｎ—ｖｉｓｕａｌｄｅｖｉｃｅｓａｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｃｏｓｔａｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ。ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｉＳｓｔｅａｄｙ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎｉＳｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒａｔｉｏｉｓｈｉｇｈ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔａｔｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｇｏｏｄ。Ｇｏｏｄｐｉｃｔｕｒｅｓ、ａｒｅｐｅｒｓｏｎａｌｉｔｙｉｃｏｎｓｄｉｓｐｌａｙｅｄｑｕｉｃｋｌｙ。Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＰｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＶｉｄｅｏＯｖｅｒｌａｐ，ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓＤｙｎａｍｉｃＭｅｍｏｒｙ合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：（工作单位、职称）拂更菇办丧籽敞颈：膑拯刽屺逍辑蛾易级ｔ，氆班己、，多ｒ协也懈啊血］、Ｊ一，＼徽导师：詹眵≯畴，柔爱函ｌ盔孜Ｉ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谫ｆ的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆王些盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同Ｔ作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明爿：表示谢意。学位论文作者签名：季丢ｌ签字日期：如。ｆ－年ｒ月妒日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解盒妲王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权—盒壁上些盔堂可以将学位论文的全部或部分｝勾容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：委西十导师签名猫争搠／ｆ签字目期：抛ｏｒ年Ｆ月１７日签字日期：沙５＾年广月二７日’学位论文作者毕业后去向工作单位：通讯地址：电话邮编致谢在本人攻读硕士学位的近三年时间里，自始至终得到了我尊敬的导师王建平教授的悉心指导和无微不至的关怀。从课题的选题到课题的研究都倾注了王老师的大量心血。在王老师的悉心指导下，我拓宽了自己的研究领域，ＪＩＣＯＮ完成了硕士学位论文。生活虽有几分忙碌却不失充实。王老师渊｜尊的学识、执着的精神、务实的作风，鼓励和鞭策着我努力的学习奋斗，去追寻人生道路上的每‘个成功。谨向给予我巨大帮助的王老师致以最诚挚的谢意和祝福！在课题的研究初期，朱程辉老师给予了我耐心的指导和帮助。朱老师认真的工作态度、严谨细心的工作作风、以及学习生活上热心的帮助尤其让我感动。在此向朱程辉老师表示深深的感谢！合肥工业大学智能监控所的王金玲老师、穆道明老师、罗国军老师、郑洁老师在课题研究中给予了无私的帮助。在此表示真诚的感谢！感谢王竹林、钱自拓、杨静同学在学习和生活中给予的关心与帮助。还要感谢实验室的郭之辉、丘志刚、赵丽欣、赵莉、黄冉、陈军、蔺菲、季学锋等同学给予的帮助。万分感谢我的父母家人和我的女朋友在精神上给予的鼓励，在生活中给予的关心和支持！感谢所有关心支持我的同学和朋友！作者：秦剑２００５．０５．１５第一章绪论１．１汽车电子市场情况和分析趋势““”。随着汽车工业与电子信息产业加速融合，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，由以机械产品为主，向高级的机电一体化产品方向演变。电子装置占汽车整车（特别是轿车）价值量的比例逐步提高。国外每台汽车采用汽车电予产品的平均费用１９９０年为６７２美元，２０００年已达到２０００美元。据专家估计，电子产品占中档汽车整车成本的２０％以上，占高档汽车整车成本的５０％甚至６０％。汽车的多功能化和电子化为汽车电子产业发展带来广阔空间。随着我国汽车产业的迅速发展，国内汽车电子产业增速迅猛，巨大的规模效应开始显现。据预测，中国轿车内的平均电子设备含量将从现在的２２％增加到２０１０年的３５％。据ＣＣＩＤ统计，近年来国内汽车电子产业基本保持年均３５％的增长速度，２００３年全国生产汽车电子产品３５５９万套，产值３１３亿元，同比增长分别达到２７％和３７．２％。根据有关专家的估计，２００３年我国汽车电子市场规模已经达到５５０亿元；预计２００５年我国汽车需求量将达到５５０万辆。按电子产品价值含量２５～３０％折算，汽车电子产品的市场规模将达到大约２５００～３０００亿元。１．２国内外现状与研制开发当前，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。其中作为视音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。１．２．１国内现状与相关研发车载多媒体视音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视音产品多为传统的单ＤＩＮ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）单ＤＩＮ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，使用不方便；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；５）系统功能单元仅为简单合成，带来控制和操作上的不简洁、不方便。系统安装分散、占用空间大，对系统连接、整车布线带来了不便；近期，国内各汽车电子厂商纷纷加大了双ＤＩＮ型车载多媒体视音系统的研发力度。如航盛电子公司推出的ＨＳ．Ｍ０００１和ＨＳ．Ｍ０００２车载智能导航及多媒体系统，深圳麦士威公司推出的ＮＡＶＩＡ一３０１汽车智能导航系统等。但该类产品大多只处于初期样品试制阶段，没有达到成熟化、市场化、产业化的地步。产品的功能还有待开发提高。１．２．２国外现状与相关研发近年来，国外厂商研发出双ＤＩＮ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）阿尔派ＩＶＡ．Ｄ３００Ｅ车载系统阿尔派推出的ＩＶＡ．Ｄ３００Ｅ车载系统，能播放ＣＤ碟片的车载音响主机，在１ＤＩＮ的标准尺寸机体内兼容了ＤＶＤ、ＭＰ３、ＷＭＡ碟片播放功能，还内置一具伸缩式７英寸液晶屏幕。ＩＶＡ．Ｄ３００Ｅ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。２）索尼ＮＶ—ＸＹＺ车载系统索尼多媒体导航系统ＮＶ－ＸＹＺ，目前共推出ＸＹＺ７７、ＸＹＺ５５和ＸＹＺ３３共三种型号。ＮＶ－ＸＹＺ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）松下ＣＮ—ＨＤＸ７３０Ｄ车载系统松下电器推出的ＣＮ—ＨＤＸ７３０Ｄ具备了几乎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１６ＧＢ的硬盘，以及一个２００ＭＨｚ的ＣＰＵ，通过一个６．５英寸的宽屏幕ＬＣＤ做操作界面，除了能作为汽车导航外，内置了电视接收器、ＤＶＤ播放器等。４）韩国ＭＡＸＡＮ公司韩国ＭＡＸＡＮ公司推出的车载多媒体影音中心Ｉｎｆｉｌｌ。它集成了电视、数字多媒体广播、上网和ＧＰＳ导航器为一体。强大的影音功能还支持ＤｉｖＸ、ＭＰ４格式和多种音频文件的播放。Ｉｎｆｉｌｌ系统配有一个７英寸的ＴＦＴ显示屏，用户可以通过触摸手柄轻松控制它的所有功能。Ｉｎｆｉｌｌ系统自带有４０ＧＢ硬盘，除存储一些影音文件外，还可以存储照片、文档等格式的文件。它支持ＵＳＢ２．０传输接口，可通过Ｉｎｔｅｍｅｔ进行星际争霸和ＦＩＦＡ等游戏。５）德国大众公司德国大众公司推出的数字化多媒体视频娱乐系统，集电视、收音机、ＤＶＤ、ＣＤ、ＭＰ３和游戏功能于一体，并且可以和ＭＰ３播放器、摄像机、游戏机直接连接使用。７寸ＴＦＴ液晶显示屏，光盘驱动器安装在扶手箱中。６）飞利浦公司飞利浦车载信息娱乐系统集成了ＤＶＤ播放器、电视、数字多媒体广播、ＧＰＳ导航器为一体。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ＮＴＳＣ结构的视频信号输入模式，与我国的ＰＡＬ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。１．３论文研究的主要内容和前景本课题受企业委托，研制具有自主知识产权的车载多媒体视音系统。集车载ＴＶ、ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、ＭＰ３、ＣＣＤ和音响系统功能于一体，并且可以和ＧＰＳ、ＧＩＳ、ＭＰ３播放器、摄像机、硬盘录像机直接连接使用。具有６．５”ＬＣＤ显示器ＰＡＬ／ＮＴＳＴ接口、ＲＳ２３２接口、１２Ｃ总线接口、ＣＡＮ接口、ＵＳＢ接口。实现对视频和音频播放设备、ＴＦＴ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。本课题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：ｌ、设计研制具有自主知识产权的车载多媒体视音系统。该系统集车载Ｔｖ、ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、ＭＰ３、ＣＣＤ、ＴＦＴ屏和音响系统功能于一体，并且可以和ＧＰＳ、ＧＩＳ、ＭＰ３、摄像机、硬盘录像机直接连接使用。２、采用３２位多媒体芯片ＶｉｒｇｉｎｅＧ２ＣＰＵ，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ＥＩＳＣＳＴＵＤＩＯ开发环境，研制出中文提示和交互式操作软件，设备驱动接口软件，通信接口协议软件。４、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、经设计、试验、改进，研制出了软／硬件功能齐全的车载多媒体视音系统。实现了对车载视音设备输入／输出的连接整合和控制。制造出装车实验的样机与车载视音设备连接实际系统。系统稳定可靠，操作方便，性能价格比高，各工作状态界面美观、亮丽，屏幕上可实时显示颇具特色的画面、个性图标和操作提示图符。伴随汽车业的发展在中国出现的新兴电子领域，车载多媒体视音系统充分体现信息娱乐控制中心的人机交互功能，使驾乘人员充分体现信息沟通和娱乐享受，满足用户需求和未来市场的需要。研发车载多媒体视音系统既具有广阔的市场前景，又符合国家的产业发展导向。高科技含量的车载多媒体视音系统具有强大的生命力，在未来的年代内有着很大的市场潜力。研制开发具有自主产权的车载多媒体视音系统有着重要的应用价值和广阔的应用前景。第二章车载多媒体视音系统总体设计２．１车载多媒体视音系统设计原则和功能要求２．１．１车载多媒体视音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。（２）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）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）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。２．１．２车载多媒体视音系统功能要求车载多媒体视音系统实现对车载ＴＶ、ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ、ＤＶＤ、ＣＣＤ的音视频控制，并可以和ＧＰＳ、ＧＩＳ，ＭＰ３播放器、摄像机、游戏机直接连接使用。设计采用６．５”宽屏幕ＴＦＴ液晶显示器和图形图像视频叠加技术实现控制状态汉字提示。车载多媒体视音系统具有ＣＡＮ接口，与轿车整体ＣＡＮ网控制系统连接成为一个整体，可实现轿车内电子器件的控制和信息显示等功能。同时系统扩展了ＵＳＢＨＯＳＴ接口，可实现系统数据更新、ＭＰ３音乐播放等功能。１、设备接口功能：（１）ＲＳ２３２、１２ｃ、ＵＳＢ、ＣＡＮ接口；（２）矩阵键盘接口；（３）ＴＦＴＬＣＤ屏参数设置与调节接口；（４）电视选台、节目搜索接口；（５）电源变换器接口；（６）多路视／音频输入输出接口；（７）彩色图像、图形、汉字库存储芯片扩展接口；（８）视频叠加单元，可以实现图像图形和视频信号的叠加。２、视频捕获和显示功能：（Ｉ）视频帧幅剪裁：能使视频输出图像的尺寸符合ＬＣＤ屏的尺寸：（２）对图像具有滤波功能：达到图像质量防抖等的要求；（３）视频输入／输出：具有制式ＰＡＬ／ＮＴＳＣ，ＮＴＳＣ／ＰＡＬ，ＰＡＬＰＡＬ，ＮＴＳＣ／ＮＴＳＣ转换的功能。数字ＲＧＢ输出的功能。３、键盘设置与操作功能：（１）０－－２０键：可从０至２０设置键盘按键数量：可定义和撤消键值对应的功能，可在一段程序中对任意键重新定义其功能；（２）键值功能设置：可自定义，可消除，可重复设置，可在不同功能中对应不同的定义；（３）键盘执行方式：中断请求：（４）键盘操作方式：“短按”、“长按”操作。４、通信协议功能：（１）１２ｃ：中断／查询，自定义通信规约，通信速率３００ｂｐｓ－－１００ｋｂ口ｓ：（２）ＲＳ２３２：中断／查询，自定义通信规约，通信速率１２００ｂｐｓ－－９６００ｋｂＤｓ：（３）ＵＳＢ．．中断／查询，ＨＯＳＴ，ＵＳＢ２．０协议格式，自定义通信规约；（４）ＣＡＮ：中断／查询，ＣＡＮ２．０协议格式，自定义通信规约。５、电磁兼容、抗振、环境温度适应性、可靠性、使用寿命：（１）设计的使用寿命应大于５年；（２）控制器功能模块工作时不能对周围的电器产生高频、脉冲干扰：（３）能够屏蔽外界的高频电磁场的干扰；（４）能够在直流供电电源不纯净的情况下可靠工作；（５）能在石子路面上以时速４０公里／小时行进时正常工作；（６）环境温度在０～７０℃范围内应可靠工作：（７）满足汽车电器的可靠性设计要求。保修期故障率小于３％。２．２车载多媒体视音系统关键技术分析２．２．１视频叠加技术通过视频叠加技术实现在视频信号上叠加图像的功能。其中，视频信号来自ＶＣＤ、ＤＶＤ、ＴＶ、ＣＣＤ等视频播放设备，图像数据来自系统存储器中要显示的信息。在播放的视频图像信号上加上图像数据信息，使ＴＦＴ液晶显示器显示出的视频信号上叠加有控制指示图标、系统状态、运行数据等信息，实现驾乘人员的交互性操作控制。同时，视频叠加技术也可屏蔽掉视频信号直接显示图像数据信息。视频的输入和叠加后的输出均为复合视频信号，可直接在支持复合视频信号的ＴＦＴ液晶显示器上显示。２．２．２海量数据存储技术系统中需要使用大量的图像图形数据。图像图形数据预先存储在ＲＯＭ存储器中，从系统技术成本角度考虑，要求对图像图形压缩／解压存储和显示。为解决图像图形的压缩存储比与解压显示速度的合理性，可通过对图像图形数据的合理编码压缩／解码，实现图像的海量数据存储与快速显示。２．２．３ＣＡＮ总线技术【４Ｊ【５Ｊ２．２．３．１ＣＡＮ总线的特点ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）是～种由带有ＣＡＮ控制器组成的高性能数据局域通信网络，是国际上应用最为广泛的现场总线之一。最初，ＣＡＮ被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ＥＣＵ之间交换信息，形成汽车电子控制网络。由于其具有通信速度快、可靠性高和性能价格比好等突出优点，它正越来越广泛地应用于各种工业控制领域。一个由ｃＡＮ总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用ＰＨＩＬＩＰＳ高达１Ｍｂ／ｓ的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误ＣＡＮ通信协议主要描述设备之间的信息传递方式。ＣＡＮ层的定义与开放由ＣＡＮ用户定义成适合特别工业领域的任何方案。已在工业控ｌｌ并ｎ￥１造业领ＣＡＮ能够使用多种物理介质，例如双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线，Ｌ高表示逻辑…０，称为“显性”，此时，通常电压值为：ＣＡＮ—ＨＬ＝１．５Ｖ。ＴＪＡｌ０５０作为ＣＡＮ收发器时，同一网络中允许挂接１１０个节点。ＣＡＮ可提供检定特性也增强了ＣＡＮ的抗电磁干扰能力。ＣＡＮ是一种多主方式的串行通信总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到１０ｋｍ时，ＣＡＮ仍可提供高达５０ｋｂ／ｓ的数据传输速率。系统互连模型（０Ｓ１）一致。每一层与另一设备上相同的那一层通信。实际的通信发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。ＣＡＮ的规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。应用层协议可以域得到广泛应用的标准是ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ，这是为ＰＬＣ和智能传感器设计的。在汽车工业，许多制造商都应用他们自己的标准。信号使用差分电压传送，两条信号线被成为“ＣＡＮ—Ｈ”和“ＣＡＮ—Ｌ”，静态时均为２．５Ｖ左右，此时状态表示为逻辑“１”，也可以叫做“隐性”。用ＣＡＮ—Ｈ比ＣＡＮ＝３．５Ｖ和ＣＡＮ２．２．３．２ＣＡＮ总线特性ＣＡＮ与其同类相比，具有以下十分优越的特点：１）２）低成本；极高的总线利用率；３）４）很远的数据传输距离，可长达１０ｋｒａ；高速的数据传输速率，高达１Ｍｂ／ｓ；可根据报文ＩＤ决定接收或屏蔽该报文；可靠的错误处理和检错机制；发送的信息遭到破坏后，可自动重发；５）６）７）８）９）节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息和优先级信息。２．２．４ＵＳＢ总线技术【６】ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）是一种通用串行总线。它具有以下的便利性：１）具有即插即用的特性及自动检测的功能，无需考虑系统资源是否有冲突；２）可以扩充至１２７个外部设备，足以解决各类设备同时连接的困扰；３）支持热插拔，也就是外围设备的插入与拔取无须关闭电源：４）安装简单，使用方便。在车载多媒体视音系统中集成具有ＨＯＳＴ功能的接口控制芯片，可以实现主终端的功能，完成与ＵＳＢ移动存储器的直接通话。直接实现ＵＳＢ移动存储器上数据读取、歌曲播放等功能。其示意图如图２一ｌ所示。图２－１ＵＳＢＨＯＳＴ示意图２．３车载多媒体视音系统总体设计方案根据以上功能指标的要求，经过广泛深入的分析研究和方案论证，系统结构规划如图２—２所示。图２—２车载多媒体视音系统结构图系统的主控制板是整个系统的核心，实现对各路视频、音频通道的选择和控制，其核心部分采用韩国ＡＤＣ公司生产的ＶｉｒｇｉｎｅＧ２芯片（简称ＶＧ２），它集视频、音频处理为一身，内部包括了一个基于３维图形算法的２维图形加速器，还嵌入了一个３２通道的８／１６位音频引擎，以及视频ＤＡＣ、ＤＲＡＭ控制器、ＤＭＡ、定时器、双串口等多种外设，使得外部电路的设计变得非常简便。ＶＧ２支持和外部视频信号的叠加，每行最大１０２４个像索。１６ｂｉｔ彩色模式，支持纹理和实时贴图、透明和ａ（半透明）变换、图像旋转和放大／缩小等。在视频播放或者调用内存图片时，都可方便的利用实时贴图和图像叠加的功能达到设计的界面要求。系统的面板键盘设计为２０阵列键盘矩阵，通过按键中断请求，扫描判断方式实现控制功能。系统配备６．５”ＴＦＴ液晶显示器，以输入图像、彩色图形、汉字和字符的视频叠加交互界面显示。系统配置了电视接收盒主板，实现电视节目的接收、搜台和选台等功能。可通过主控制板控制电视接收盒主板的工作方式。系统配置了车载音响控制器，实现ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ和ＤＶＤ的控制功能。可通过主控制板控制车载音响控制器的工作方式。系统配置了ＲＳ２３２、ＩｚＣ、ＵＳＢ、ＣＡＮ接口，可与车载ＧＰＳ、ＧＩＳ、硬盘播放机、车辆测控系统相连接。采用直流＋１２Ｖ电源作为系统电源输入，方便装车。９第三章车载多媒体视音系统硬件设计车载多媒体视音系统硬件电路由主控制板电路和外部设备组成。主拧制板电路分为微处理器基本单元电路和外围设备接口电路两大部分。微处理器基本单元电路上集成有ＶＧ２处理器、存储器电路、电源电路、时钟和复位电路。外围设备接口电路上集成有视频处理电路、ＣＡＮ接口电路、ＵＳＢ接口电路、键盘接口电路等。外部设备包括车载音响控制器、电视接收盒主板、ＶＣＤ碟机、ＤＶＤ碟机和ＣＣＤ摄像头等。硬件设计的关键是主控制板电路的设计。车载多媒体视音系统硬件框图如图３—１所示。主控制板Ｉ图３－１车载多媒体视音系统硬件框图３．１微处理器（ＭＣＵ）的选型””“”根据系统的要求，ＭＣＵ芯片不仅要对设备进行控制，还要对图像数据进行处理，为视频叠加电路提供图像ＲＧＢ信号，实现和外部视频信号的叠加。本系统选择韩国ＡＤＣＨＩＰＳ公司生产的多媒体芯片ＶｉｒｇｉｎｅＧ２（简称ＶＧ２）作为主控制芯片。ＶＧ２是视频处理和音频处理的专用芯片，它将图像数据转换成ＲＧＢ信号输出，且带有行、场等各种同步信号，可以非常方便地实现图像与视频信号的叠加。３．１．１ＶＧ２及其结构特点ＡＤＣＨＩＰＳ公司的ＶＧ２３２位ＥＩＳＣ处理器为用户提供了低成本、高性能的视频、图像加速和音频加速解决方案。ＶＧ２集成了３２位的ＳＥＩＳＣ处理器（ＳＥ３２０８），它不仅集视频、音频处理为一身，内部包括了一个基于３维图形算１０法的２维图形加速器，还嵌入了一个３２通道的８／１６位音频引擎，以及视频ＤＡＣ、ＤＲＡＭ控制器、ＤＭＡ、定时器、双串口等多种外设，使得外部电路的设计变得非常简便。为了加速程序的执行，其内置的Ｃａｃｈｅ提供单周期的数据处理。ＶＧ２还支持ＮＴＳＣ／ＰＡＬ制的显示格式。图３—２ＶＧ２体系结构ＶＧ２的体系结构如图３—２所示，其集成的各种片上功能如下１）ＣＰＵ最大工作频率为４０ＭＨｚ２）内建３２位ＥＩＳＣＣＰＵＣｏｒｅＳＥ３２０８３）４ＫＢｙｔｅ２路联合Ｃａｃｈｅ４）支持ＮＴＳＣ／ＰＡＬ显示格式５）支持内部视频图像和外部视频以及视频信号叠加６）支持外部同步信号检测７）最大１０２４（像素）／水平线８）１６Ｂｉｔ颜色模式９）基于３Ｄ的２Ｄ加速器１０）支持两路光笔输入１１）视频帧内存最大８ＭＢｙｔｅＤＲＡＭ１２）视频纹理内存最大８ＭＢｙｔｅＤＲＡＭ１３）ＳＤＲＡＭ支持８０ＭＨｚ的工作频率１４）嵌入式周边功能１５）嵌入式ＲＡＭＤＡｃ和ＰＬＬ１６）２４００ＦＰ封装３．１．２３２位微处理器ＥＩＳＣＳＥ３２０８ＳＥ３２０８属于ＡＤＣＨＩＰＳ公司的ＥＩＳＣ系列，并且为嵌入式应用和普通３２位高性能微处理器进行了优化。同时ＥＩＳＣ和ＣＩＳＣ产品相比具有高指令密度和极为简单的硬件设计。它内含２路４Ｋｂｙｔｅ的Ｃａｃｈｅ，最大频率为４５ＭＨｚ。ＥＩＳＣ是ＥｘｔｅｎｄａｂｌｅＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ，中文翻译成可扩展的指令集的计算。它基于ＲＩＳＣ，使用精简指令集，指令运行为单时钟周期，但是它融合了ＣＩＳＣ的优点，即代码密度非常高。它体积小，功能却很强大，非常适用于作为嵌入式的ＭＣＵ。ＥＩＳＣＣＰＵ使用定长的１６位指令，操作数可以灵活扩展为１６／３２／６４位，这是通过扩展寄存器和扩展指令实现的。ＥＩＳＣＣＰＵ的程序代码小，并且向上兼容，１６位／３２位／６４位ＥＩＳＣＣＰＵ的ＣＰＵ全部使用Ｃ／Ｃ＋＋语言进行开发。代码可以通用，方便升级。ＥＩＳＣ３．１．３基于３Ｄ的２Ｄ图形加速器ＶＧ２芯片的图像加速器最高工作在９０ＭＨｚ。它的ＣＲＴ控制器支持ＮＴＳＣ／ＰＡＬ及ＳＶＧＡ显示，并且还支持和外部视频信号的叠加，每行最大１０２４个像素，１６ｂｉｔ彩色模式，支持纹理和实时贴图、透明和ａ（半透明）变换、图像旋转和放大／缩小等等。贴图性能：每秒处理５８０个对象（测试条件是：８０ＭＨｚ工作频率下，３２０×２４０显示模式，２５６×２５６的纹理尺寸）。最大外接视频存储器即ｆｒａｍｅｍｅｍｏｒ）ｒ：８Ｍ字节最大外接纹理存储器即ｔｅｘｔｕｒｅｍｅｍｏｒｙ：８Ｍ字节贴图原理简介如下：１、在纹理内存中（０Ｘ３８０００００…０Ｘ３８１ＦＦＦＦ）有１２８Ｋｂｙｔｅ的队列，用于发出贴图命令包。用户开始将图片（可支持ＢＭＰ的各种格式）放在纹理内存中的剩余空间（稍小于８Ｍｂｙｔｅ）。２、每一个命令包有６４字节，因此共有２０４８个命令包，并且构成循环队列。３、在帧内存中有前后缓冲区，在使用中设置为前后缓冲方式。４、贴图的过程如下：１）命令包ｌ，２，３，４，５……，将图片贴在后缓冲区中，可以有覆盖、透明、．半透明方式，并可以缩放和旋转，由图像加速器自己合成一张整幅图像，这时并不显示。２）执行一条翻转指令，前后缓冲区交换，图象显示出来，之前发出的命令包被舍弃。３）重复过程１）２）……，这样就可以实现动画的播放。３．１．４音频引擎ＶＧ２支持８／１６位最大４４．１ＫＨｚ的ＰＣＭ格式的声音，在ＷＩＮＤＯＷＳ中即为Ｗａｖ文件。声音播放原理如下：ｌ、有３２个通道可以同时播放。对应３２个寄存器组（分布在０ｘ４８０００００—０ｘ４８００３ｆｆ中），指明声音的地址，播放方式。２、声音数据。一般放在ｆｒａｍｅｍｅｍｏｒｙ或ｔｅｘｔｕｒｅｍｅｍｏｒｙ中除了图像外的剩余空间，最大可用４Ｍｂｙｔｅ。３、播放长的声音文件时可以采用中断方式分段放。每一个通道可以分别设置左右声道的音量，用２个通道就可以播放立体声，即一个通道播放左声道，另一个通道同时播放右声道。每个通道可以设置音效，如回声、混响等等。ＶＧ２开发平台介绍４、５、３．１．５ＶＧ２的软件开发采用ＷＩＮＤＯＷＳ下的ＥＩＳＣＳＴＵＤＩＯ集成开发环境，使用Ｃ／Ｃ＋＋语言进行编程。ＥＩＳＣＳＴＵＤＩＯ是ＷＩＮＤＯＷＳ界面下ＥＩＳＣＣＰＵ的集成开发环境。ＳＴｕＤＩＯ内部集成了ＧＤＢ调试器。ＧＤＢ是ＧＮＵ开源组织发布的一个强大的ＵＮＩＸ程序调试工具。它可以调试各种程序，包括Ｃ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ、ＰＡＳＣＡＬ、ＦＯＲＡＮ和一些其它的语言。也包括ＧＮＵ所支持的所有微处理器的汇编语言。ＧＤＢ主要完成以下四个功能：１）启动程序，并按照要求运行程序：２）可让被调试的程序在所指定的断点处停住：３）当程序被停住时，可以检查此时程序中的相关状态：４）动态地改变程序的执行环境。当运行ＧＤＢ的主机通过串行端口连接到目标板时（应用程序在板上运行），此时，ＧＤＢ可以对应用程序进行调试。当调试目标板时，ＧＤＢ依靠一个调试Ｍｏｎｉｔｏｒ来完成其功能。调试Ｍｏｎｉｔｏｒ是系统中的一小段代码，它提供了运行ＧＤＢ的主机和所调试的应用程序间的一个媒介。ＧＤＢ和调试Ｍｏｎｉｔｏｒ通过ＧＤＢ串行协议进行通信。ＧＤＢ串行协议是一种基于消息的ＡＳＣＩＩ码协议，包含了诸如读写内存、查询寄存器、运行程序等命令。调试Ｍｏｎｉｔｏｒ接收主机发来的ＧＤＢ命令，执行相应的操作。带有调试Ｍｏｎｉｔｏｒ的存储器区域如图３—３所示：０ｘ００ＦＦＦＦＦＦＯｚ０２００００００匿国通用存储表Ｒ＾Ｍ２可下载调试的存措表０ｘ００断ＦＦＦＦ０ｘ０２００００００用千监控程序用于下载程序虚１ＨＲｏｌ区ＲＡｍ用千下载程序削３－３ＶＧ２存储器调试空『司图从图３－３中可以看出，调试Ｍｏｎｉｔｏｒ把用户程序下载到ＲＡＭ中进行程序的调试。在调试过程中需要注意以下几点：１）调试Ｍｏｎｉｔｏｒ使用ＳＷＩＯ、ＳＷＩＩ（软中断０、软中断１）进行应用程序下载和调试，在应用程序中不能使用这两个中断；２）调试Ｍｏｎｉｔｏｒ中已对部分硬件寄存器进行初始化，应根据需要，在用户程序中对这些寄存器进行重新初始化；３）主机和目标板采用ＶＧ２的串口Ｏ进行通信。在用户程序的调试过程中，一般情况下不能使用串口０：４）在用户程序调试结束后，如果不通过调试Ｍｏｎｉｔｏｒ将用户程序下载到ＦＬＡＳＨ芯片中（在调试Ｍｏｎｉｔｏｒ中实现了ＦＬＡＳＨ芯片的在线下载功能），而直接通过编程器从０ｘ００００００００开始烧写时，调试Ｍｏｎｉｔｏｒ中部分寄存器的初始化需要在用户程序中重新设置。３．２微处理器基本单元电路设计３．２．１时钟和复位电路设计ＶＧ２上集成有ＰＬＬ（锁相环）时钟模块，可以为ＶＧ２芯片提供所需要的时钟信号。ＶＧ２的配置寄存器（ＣＦＧＲ）控制ＰＬＬ模块的运行，且可以通过ＰＬＬ编程寄存器（ＰＬＰＧＭ）选择ＰＬＬ倍频系数。这里采用外部时钟，在ＶＧ２的ＸＩＮ和ＸＯＵＴ引脚之间接入１４．３１８ＭＨＺ的晶体振荡器，外接电容为３０ＰＦ。复位电路的硬件原理图如图３－４所示。考虑到车载系统的周围环境恶劣，为提高系统自身的可靠性，本系统采用了具有手动复位、电源检测复位和２组复位电平输出的微处理器监控芯片ＭＡＸＴ０８组成的高可靠性复位电路。ＭＡＸ７０８芯片是一种微处理器电源监控芯片，可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号，复位可由ＶＣＣ电压复位、手动复位输入、或由孤立的４比较器所触发。ＭＡＸ７０８引脚的功能如表３－１所示。ＭＲ手动复位输入：低电平有效ＶＣＣ正电源输入ＧＮＤ电源地｝ＰＦＩ电源失效比较器输入ＩＰＦＯ电源失效比较器输出ｆＮＣ未用脚ＲＥＳＥＴ低电平有效复位输出，当ＭＲ保持为低电平时，ＲＥＳＥＴ输出低电平复位信号并继续保持２００ｍｓ｜ＲＥＳＥＴ高电平有效复位输出，当ＭＲ保持为低电平时，ＲＥＳＥＴ输出高电平复位信号并继续保持２００ｍｓ低电平复位）。当系统上电后电源电压稳定时，复位端再巨丽输出低电平且经过在本电路中，ＭＡＸ７０８的低电平复位端丽接到ＶＧ２的丽引脚（ＶＧ２是表３－１ＭＡＸ７０８引脚功能一段延迟时间（为了提高系统的可靠性，通过７４ＬＳ０８提高延迟时间）由低变高，这样此段时间就形成了一个复位信号，其作用等效于一般情况下使用的ＲＣ上电复位信号；在系统正常运行时，由于其他原故使程序跑飞或锁死需要外部干涉时，按一下手动复位按钮即可使系统重新正常工作。ｃ２５图３－４系统时钟复位电路３．２．２存储器电路设计存储器是存放信息的逻辑部件，有了它计算机才有记忆的功能，才能自动地进行工作。从使用功能角度来说，存储器分为ＲＯＭ和ＲＡＭ。ＲＯＭ又可分为可编程的ＰＲＯＭ、紫外线擦写的ＥＰＲＯＭ、电可擦写的ＥＥＰＲＯＭ和可在线多次擦写的ＦＬＡＳＨＲＯＭ等；ＲＡＭ又可分为静态ＲＡＭ（ＳＡＲＡＭ）和动态ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）。由于ＶＧ２片内不含程序存储器和数据存储器，在使用中必须外扩程序存储器和数据存储器芯片。但由于ＶＧ２芯片内部带有ＲＯＭ控制器和ＤＲＡＭ控制器，使得存储器的扩展变得非常容易。ＶＧ２的内嵌ＣＰＵＳＥ３２０８有３２位的地址总线，它可以直接访问４Ｇ字节的地址空间。ＶＧ２的地址空间如表３．２所示。从表中可以看出，ＶＧ２整个地址空问采用统一编码原则。对于专门的地址范围，ＶＧ２有专门的地址信号进行片选。地址范围００００００００ｈ一００ＦＦＦＦＦＦｈ０１００００００ｈ一０１ＦＦＦＦＦＦｈ０１００００００ｈ一０１０ＦＦＦＦＦｈ０１１０００００ｈ．０ｌｌＦＦＦＦＦｈ描述主ＲＯＭ标注ＲＯＭＣＳ撑外部芯片和寄存器外部芯片０外部芯片１ＰＣＳＯ＃ＰＣＳｌ拌０１２０００００ｈ。０１２ＦＦＦＦＦｈ０１３０００００ｈ一０１３ＦＦＦＦＦｈ０１４０００００ｈ．０１４ＦＦＦＦＦｈ０１５０００００ｈ．０１５ＦＦＦＦＦｈ０１６０００００ｈ．０１６ＦＦＦＦＦｈ０１７０００００ｈ．０１７ＦＦＦＦＦｈ０１８０００００ｈ．０１ＦＦＦＦＦＦｈ０２００００００ｈ．０２ＦＦＦＦＦＦｈ０３００００００ｈ一０３７ＦＦＦＦＦｈ０３８０００００ｈ．０３ＦＦＦＦＦＦｈ０４００００００ｈ一０４７ＦＦＦＦＦｈ０４８０００００ｈ．０４ＦＦＦＦＦＦｈ０５００００００ｈ一０５ＦＦＦＦＦＦｈ０６００００００ｈ。０ＦＦＦＦＦＦＦｈ外部芯片２外部芯片３外部芯片４外部芯片５ＰＣＳ２＃ＰＣ。Ｓ３＃ＰＣＳ４＃ＰＣＳ５＃ＰＣＳ６＃ＰＣＳ７＃外部芯片６外部芯片７外围寄存器主ＤＲＡＭ图像引擎寄存器纹理存储器帧存储器最大８Ｍ字节最大８Ｍ字节音频引擎寄存器扩展ＲＯＭＥＸＣＳ拌保留表３－２ＶＧ２地址空间表（＃指低电平有效）３．２．２．１程序存储器电路设计从表３．２可以看到，ＶＧ２的程序存储器分为两个部分：主ＲＯＭ区和扩展ＲＯＭ区。主ＲＯＭ区和扩展ＲＯＭ区的存储空间最大均可扩展到１６Ｍ字节。每个ＲＯＭ区ＶＧ２都有专门的片选信号进行片选（主ＲＯＭ区为ＲＯＭＣＳ＃、扩展ＲＯＭ区为ＥＸＣＳ＃）。在本系统中，程序存储器主要存储主应用程序和程序中使用的图像数据，为了提高系统的扩展性且考虑到图像所占用的存储空间较大，在设计中，将主应用程序和图像数据分开存储。ＦＬＡＳＨ存储器具有体积小，耗电省，非易失存储的特性得到广泛使用。因此，本系统将主应用程序放在主ＲＯＭ区，使用ＦＬＡＳＨ芯片ＳＳＴ３９ＶＦ０４０（５１２Ｋ＋８）。在扩展ＲＯＭ区，使用容量较大的ＦＬＡＳＨ芯片ＳＳＴ３９ＶＦｌ６０（１Ｍ＋１６），存储程序中需要使用的图像数据。ＳＳＴ３９ＶＦ０４０是ＳＳＴ公司推出的ＦＬＡＳＨ存储芯片，该芯片十分适合用做外扩存储器，它的存储容量为４ＭＢ（５１２Ｋ字节），采用３．３ｖ单电源供电，无需提供额外高电压即可通过一些特殊的命令字序列实现对各个子模块的读写和擦除，并且可以重复十万次以上，十分适合于程序的调试和开发。ＳＳＴ３９ＶＦｌ６０同样为ＳＳＴ公司推出的芯片，它的存储容量为２Ｍ字节。ＶＧ２访问片外程序存储器通过ＶＧ２的ＲＯＭ控制器接口，它不仅具有很强的接口能力，可以和各种存储器直接接口，而且还具有很高的数据吞吐能力。ＶＧ２的ＲＯＭ控制器支持８位、１６位和３２位宽的所有存储器，当从窄位宽的存储空间读取数据时，ＲＯＭ控制器会将多个数据打包成一个３２位的值，而不必增加额外电路。ＶＧ２和ＳＳＴ３９ＶＦ０４０的接口电路如图３－５所示。５．３ＶＳＡ７ＳＡ８￥Ａ５ＳＡ４ＳＡ３ＳＡｌ４ＳＡｌ３ＳＡ８ＳＡ９ＳＡｌｌＳＡ２ＳＡｌＮＲＤＳＡＤＳＤ０ＳＡｌ０ＮＲＯＭＣＳＳＤ７图３－５ＶＧ２主ＲＯＭ存储器电路该电路通过ＶＧ２的相关输出管脚来控制ＦＬＡＳＨ的擦除和读写。ＳＳＴ０４０地址总线Ａ０～Ａ１８与ＶＧ２的地址总线ＳＡ０～ＳＡｌ８相连，其数据总线ＤＱ０～ＤＱ７与ＶＧ２数据总线ＳＤ０～ＳＤ７相连；ＶＧ２的主ＲＯＭ片选信号ＮＲＯＭＣＳ（即ＲＯＭＣＳ＃）连到ＳＳＴ０４０的片选脚ＣＳ；ＶＧ２的写信号ＮＷＲ连到ＳＳＴ０４０的ＷＥ脚，ＶＧ２的读信号ＮＲＤ接到ＳＳＴ０４０的ＲＤ脚。１７ＶＧ２和ＳＳＴ３９ＶＦｌ６０的接口电路如图３－６所示。３．３ＶＳＡｌ６ＳＡｌ５弋２Ａ５Ａ’６４Ｂ５Ａ１４叫ｊＡ４ＮＣ＿，４６ＳＡｌ３—＜４Ａ３ＶＳＳ４５ＳＤｌ５ＳＡｌ２—５Ａ２Ｄ０１５４４ＳＤ７５Ａ１１＜ＢＡ１Ｄ０７ＳＡｌ０７Ａ０Ｄ０１４４ｊＳ口１４ＳＡ９ＢＡ９Ｄ０６４２）＿一＞一ＳＡ２Ｄｏ＜＜——（ＡＢ４１卜Ｓ０６Ｓ口１３９口０１３１０Ａ１９口０５４ＤＳ口５１、－●＿一＞一ＮＷＲ＿弋ｏ１１ＮＣＤ０１２３９ＳＤｌ２３８）＿一ＳＤ４１２Ｗ［Ｄ０４ｊ｜１５‘ＪＣＶＤＤ１４．＿ＣＤ０１１３６ＮＣＤ０３５５卜ＳＤｌｌＳＤ３１５ｌＵＣ卜ＳＡｌ９１１ＢＤ０１Ｄ３４Ａ１吕Ｄ０２】了、－－－－一ＳＤｌ０Ｓ口２ＳＡｌＢ——（ＳＡＢ叫１Ｂ１７Ａ１７Ｄ０９３２＞＿一ＳＤ９ｊ１卜Ｓ０１ＳＡ７—＿＜１９Ａ７Ｄ０１Ｓ０８ＳＡ６—＜ＳＡ５＜２１２０Ａ６Ｄ０８３０Ａ５Ｄ００２９卜＞一Ａ４）＿一ＳＤ０ｈｌＲ０ＳＡ４ｏｒ２８ＳＡｊ一Ｚ２叫ＺｊＡ３Ｖ５Ｓ２７ＳＡ２一２４Ａ２瓦２６Ａ１ＡＤ２５口ＮＥＸＣ５ＳＡｌ图３－６ＶＧ２扩展ＲＯＭ存储器电路ＳＳＴｌ６０地址总线Ａ０～Ａ１９与ＶＧ２的地址总线ＳＡｌＳＡ２０相连，其数据总线ＤＱ０～ＤＱｌ５与ＶＧ２数据总线ＳＤ０～ＳＤｌ５相连；ＶＧ２的扩展ＲＯＭ片选信号ＮＥＸＣＳ（即ＥＸＣＳ＃）连到ＳＳＴｌ６０的片选脚ＣＥ；ＶＧ２的写信号ＮＷＲ连到ＳＳＴｌ６０的ＷＥ脚，ＶＧ２的读信号ＮＲＤ接到ＳＳＴｌ６０的ＯＥ脚。３．２．２．２数据存储器电路设计“”ＶＧ２的数据存储器分为三个部分：主数据存储器、纹理存储（ＴｘｔｕｒｅＭｅｍｏｒｙ）。纹理存储器和帧存储器主要用于图像处ＤＲＡＭ具有大密度（容量），每位成本低，每位功耗低的优点，它的缺点是Ｋ４Ｓ６４１６３２是韩国三星公司推出的容量大小为４Ｍ＊１６的同步高速动态存储Ｍｅｍｏｒｙ）和帧存储器（Ｆｒａｍｅ理。对于三种存储器，ＶＧ２有专门的控制信号、地址信号和数据信号对其进行各种读写操作。主数据存储器最大可达１６Ｍ字节，纹理存储器和帧存储器最大为８Ｍ字节。需要周期性的刷新，这是因为电容单元中的电荷会流失。一般需要有专门的刷新电路。ＶＧ２内部自带有ＤＲＡＭ控制器，使得ＤＲＡＭ的扩展变的极其容易，在本电路中扩展了三片ＤＲＡＭ芯片Ｋ４Ｓ６４１６３２（４Ｍ＊１６）分别作为主数据存储器、纹理存储器和帧存储器。器芯片。它的结构如图３．７所示：ＬＷＥＤＯＩ图３．７Ｋ４Ｓ６４１６３２结构图Ｋ４Ｓ６４１６３２的４Ｍ＊１６地址空间由４个４０９６＊２５６的存储矩阵组成。每个４０９６＋２５６的存储矩阵，有１２条行地址和８条列地址进行选择。１２条行地址经过译码产生４０９６条选择线，分别选择４０９６行；８条列地址线经过译码产生２５６条选择线，分别选择２５６列。４个存储体由管脚ＢＡ０、ＢＡＩ进行选择。它的管脚图如表３－３所示。管脚管脚名ＣＬＫ系统时钟ＣＳ片选ＣＫＥ时钟使能Ａ０一Ａ１１地址线行列地址共用：行地址：ＲＡ０一ＲＡｌｌ，列地址：ＣＡ０一ＣＡ７ＢＡＯ—ＢＡｌ存储体选择地址ＲＡＳ行选通信号ＣＡＳ列选通信号ＬＤＱＭ数据输入／输出屏蔽：数据输出为高阻ＤＱ０—１５数据输入／输出ＶＤＤＱ—ＶＳＳＱ数据输出电源／地ＶＤＤ．ＶＳＳ电源／地ＷＥ写使能表３－３Ｋ４Ｓ６４１６３２管脚功能１、主数据存储器扩展主数据存储器Ｋ４Ｓ６４１６３２的地址总线Ａ０～Ａ１１与ＶＧ２的主ＲＡＭ地址总线１９ＳＡ２～ＳＡｌ３相连，作为主数据存储器的行列地址选择端口，主数据存储器的数据总线ＤＱ０～ＤＱｌ５与ＶＧ２的主ＲＡＭ数据总线ＳＤ０～ＳＤｌ５相连。主数据存储器的Ｂａｎｋ地址ＢＡｌ、ＢＡ０与ＶＧ２的ＳＡｌ６和ＳＡｌ５相连，在每个Ｂａｎｋ中，分别用行地址脉冲选通ＲＡＳ和列地址脉冲选通ＣＡＳ进行寻址。主数据存储器电路如图３—８所示：ＪＬ１ＳＤ０ＳＤｌ２３４ＶＯＤｌＤＯＯＶＳＳｊＤ０１５５４５ｊ５２一ＬＳＤｌ５￥Ｄ２ＳＤ３ＳＤ４５Ｄ５ＳＤ６ｂＲｋＬ．——，Ｌ—＿／５６７ＶＤＤ０１Ｄ０１ＶＳＳ０４Ｄ０４Ｄ０２ＶＳＳ０１Ｄ０ｊＤ０４ＶＤＤ０２Ｄ０５ＤＯＶＤＤＣ４７５１５９４目卜ＳＤｌ４ＳＤｌｊ￥Ｄ１２ＳＤｌｌ２０１０ＳＤｇ８９１０１’Ｄ０２００１１ＶＳＳＣ５Ｄ０‘Ｄ４昂４７４６４５４４１２１ｊ１４Ｄ０６Ｄ０９７ＶＳＳ０２Ｄ０７ＶＯＤ２ＬＤＯ“Ｗ［ＶＤＤ０５Ｄ０８ＶＳＳ２ＮＣＵＤ０ｋｌ４ｊ４２４１＿＞一ＳＤ８——＜—＿（＜＜—＿（１５１６１７４０３９１８１９２Ｄ２１ＣＡＳ２ＡＳＣＬ｝（碍ＣＫＥＮＣＡ１１３８ｊ７Ｊ５ＮＤＯ¨１ＬＳＤＲＣＬＫ，［ＳＳ５６—＿（＜＜—＿＜—＿（２２２ｊ２４２５２６ＢＡ０ＢＡｌ＿了丁３４３ｊＡＩＯ／ＡＰＡ０Ａ１Ａ９Ａ８Ａ７卜∞∞蛳一洲删从姒队”眦洲洲训洲州孰孰弘弘姒姒Ａ６］２ｊ１３０２９２８ＳＡｌｊＳＡｌｌＳＡｌ０ＳＡｇ２２ｊ４５—＿（Ａ２Ａ３ＶｎｎｊＡ５Ａ４Ｖ气气１２７ＳＡ８ＳＡ７ＳＡ６图３－８主数据存储器电路２、纹理存储器和帧存储器扩展纹理存储器和帧存储器的扩展和主数据存储器类似，仅纹理存储器和帧存储器在ＶＧ２中有专门的地址线、数据线和控制线。３．２．３电源电路设计“”车载系统的电路要求效率高、发热量小、抗干扰性好。一般的线性稳压器件（如７８”系列三端稳压器件）的线性调整工作方式在工作中会带来大的“热损失”（其值为ｖ压降＋Ｉ负荷），其工作效率仅为３０％～５０％。加之车载系统工作的环境恶劣，使得控制系统的稳定性能变得更差。而开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达７０％～９０％。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的”热损失”，因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和ＰＣＢ板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对ＭＣＵ工作环境的有害影响。采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为ＭＣＵ电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源”热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。本系统的电源电路设计如图３９所示。ＬＭ２５７６是美国国家半导体公司生产的输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（５２ｋＨｚ）和基准稳压器（１．２３Ｖ），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。它的最大工作电流可达到３Ａ，转换效率可达７５％～８８％。系统电路中需要使用两种电源＋５Ｖ和＋３．３Ｖ，通过汽车中＋１２Ｖ电源转换得到。电路中，先通过开关电源芯片ＬＭ２５７６产生＋５Ｖ电压，然后通过电源芯片ＳＡｌｌｌ７将十５Ｖ转换为＋３．３Ｖ。＋５Ｖ３３Ｖ＾３３Ｖｌ芝Ｉ旷Ｊ＋３ｌ’１ｃ１８ｊＵｉ土群妒州≥ｋＳＡｌｌｌ７－＠７－７ｌ图３－９电源电路。辛ｂ！．羔Ｌｌ！嗣ｔ陶！．羔Ｌｌ！嗣。Ｌ１０＾／＼广－Ｃ４５＋ｉｃ８：．二‘』３．３外围设备接口电路设计３．３．１键盘接口电路设计“”“”“”键盘是实现人机交互的主要设备，本系统的键盘接口电路共扩展了２０个按键。其键盘接口电路如图３－１０所示。本电路使用常用的行列式键盘扫描电路。电路中使用７４ＨＣ３７３锁存列地址信号后，通过７４ＨＣ２４４读取行地址信号。其中ＳＤ０～ＳＤ４为ＶＧ２的数据总线，ＮＰＣＳ４为ＶＧ２发出的芯片选通信号，与ＮＲＤ和ＮＷＲ（ＶＧ２的数据读、写信号）相结合，完成对７４ＨＣ２４４和７４ＨＣ３７３的片选。ＲＯＷ０～ＲＯＷ４为键盘阵列的行扫描线，ＣＯＬ０～ＣＯＬ３为键盘阵列的列扫描线。ＫＥＹ—ＩＮＴ接到ＶＧ２的外部中断４接口ＩＲＱ４＃。当有键按下时，键盘电路可以通过７４ＬＳ０８与门产生外部中断信号。２ｌＮＰＣ＇５４。ＮＷＲｂｃｓＤ）ｒ＿弋Ｅ＞ＣＬＫＤ０Ｉ）Ｉ口Ｄ７４ＡＩ－ＩＣ３２５０１隧盛＆ＣＯＬ０ＣＯＬｌＣＯＬ２ＣＯＬｊ０１Ｄ２Ｄ３０２０ｊＩ）４Ｄ５Ｄ６Ｄ７０４０５０６０７７４ＨＣ３７７图３一１０键盘接口电路３．３．２ＲＳ２３２接口电路设计在软件的开发过程中，程序的调试和下载都需要ＶＧ２和ＰＣ机进行通信。ＰＣ机和ＶＧ２的通信通常采用ＲＳ２３２标准，即使用串口通信，原因在于它传送每种信号只用一根信号线，而它们的地线是一根共用的信号地线。ＶＧ２和ＰＣ通信只需将ＶＧ２和ＰＣ串口的３根基本的数据传输线直接相接即可（这种方式适用于数据量小、传输距离比较近的场合）。另外，ＲＳ．２３２Ｃ标准使用负逻辑，逻辑１的电平在．５～．１５之间，逻辑０的电平在＋５～＋１５之间。所以ＰＣ机串行口的ＰＣ—ＴＸ０和ＰＣ．ＲＸ０信号线不能与具有ＴＴＬ电平的信号线直接相连。本系统采用常用的ＭＡＸ２３２进行电平转换。电路如图３－１１所示。一眦ｍｍＰ叱吐咆旺川图３一ｌｌ串口接口电路ＲＸ０和ＴＸ０为ＶＧ２的串口０接收和发送信号。ＲＸｌ和ＴＸｌ为ＶＧ２的串口１接收和发送信号。在本系统中，将ＰＣＴＸ０和ＰＣＲＸ０和计算机的串口相连，实现系统程序的下载和调试。将ＰＣ＿ＴＸｌ和ＰＣ—ＲＸｌ和８０５１单片机相连，实现ＣＡＮ总线的扩展电路。３．３．３ＣＡＮ总线接口电路设计“”本系统在使用中需要和汽车ＣＡＮ网进行通信，因此在本系统电路中实现了ＣＡＮ节点的功能。系统采用常用的独立ＣＡＮ总线控制器ＳＪＡｌ０００实现ＣＡＮ节点，由于ＳＪＡｌ０００和ＩＮＴＥＬ单片机相接易于实现，为了减少系统的复杂程度，设计中增加了一片８０５１单片机来控制ＳＪＡｌ０００，并使用８０５１单片机的串口０和ＶＧ２的串口１进行通信实现ＣＡＮ数据的接收和发送。８０５１单片机负责初始化ＳＪＡｌ０００，接收ＶＧ２的发送数据，发送到ＣＡＮ网上。并从ＣＡＮ网接收数据，转发给ＶＧ２。３．３．３．１ＣＡＮ控制器ＳＪＡｌ０００简介ＳＪＡｌ０００独立ＣＡＮ控制器是ＰＨＩＬＩＰＳ公司ＰＣＡ８２Ｃ２００ＣＡＮ控制器饵ａｓｉｃＣＡＮ）的替代产品，它在完全兼容ＰＣＡ８２Ｃ２００的基础上，增加了一种新的工作模式ＰｅｌｉＣＡＮ，ＳＪＡｌ０００完全支持具有很多新特性的ＣＡＮ２．０Ｂ协议。ＳＪＡｌ０００的工作模式通过其内部的时钟分频寄存器（ＣＤｉｔ）中的ＣＡＮ模式位来选择，硬件复位时默认模式是ＢａｓｉｃＣＡＮ工作模式。ＳＪＡｌ０００可以支持多种微处理器的时序特性，如Ｉｎｔｅｌ模式或Ｍｏｔｏｒｏｌａ模式。ＳＪＡｌ０００与微处理器的接口非常简单，微处理器以访问外部存储器的方式来访问ＳＪＡｌ０００。ＳＪＡｌ０００有２种模式可以供微处理器访问其内部寄存器，２种模式下的访问足有区别的。这两种模式分别是复位模式和工作模式。当硬件复位、或控制器掉线、或置位复位请求位时，ＳＪＡｌ０００进入复位模式。当清除其内部寄存器（ＣＲ）中的复位请求位时，ＳＪＡｌ０００进入工作模式。３．３．３．２硬件连接图惦Ｕｌｌ１＇００Ｐ０１３９２０ｃ＾唧Ｔ４＋５ｙ１＇１０Ｐ１１站３Ｔ姐２５２６＾加＾Ｄ１ＴＩＰ１２Ｐ１３５Ｐ１４６Ｉ＇１５ＴＰＩＢＩ＇０２３６Ｉ＇０３３５ｒ０４３４１＇０５３３Ｐ０８３２ＰＯＴ＾陀ＣＵ∞Ｉ｜ＴＴＸ０ＴＸｌⅧＤｌⅧＤ２Ⅷ珀∞雎甜２Ｂｌ２ｍ埘＾Ｄ５＾璐＾盯儿卫头呓。玉ｇＰＩＴ＋ＳＶ。０｛罐互士’ＩＲｘｌ尊器眦儒判亘一＝忱一Ｐ３２／＇３３Ｐ２７１５ＲｓＴ队，＂Ｐ了面腿ｌ：ＩＯ２０础ｌｔ＇ＳＳｌ８隋匡１０１２１１１｛Ｘ１＇３４Ｐ３５Ｉ盯翻丽一ｒ２６ｒ２５Ｐ２４亘，１７ＢｌＳＣｌ绷皿柚—』研Ｐ２３ＸＴ＾【２ＸＴ＾ＬＩＰ强善Ｉ而一烈∞２２＿ｙｓ受ｖＳＳ３ｘＴ＾监耵＾Ｌ１到Ｉｔ旦＿一０ｓｃ札靶ＴｃｓＰ理Ｐ２ｌＰ２０玎ＳＴ＾１０叩……一图３—１２ＣＡＮ总线接口电路微处理器８０５１负责初始化ＳＪＡｌ０００及通过控制ＳＪＡｌ０００实现数据的接收和发送等通信任务，其具体电路如图３—１２所示。由图中可以看出，ＣＡＮ控制器ＳＪＡｌ０００的数据线ＡＤＯ—ＡＤ７连接到８０５１的Ｐ０口，ＣＳ连接到Ｐ２口的Ｐ２７位。８．ＪＡｌ０００的ＲＤ、ＷＲ、ＡＬＥ分别与８０５１的对应引脚相连，ＩＮＴ接８０５１的ＩＮＴ使８０５１可通过中断方式访问ＳＪＡｌ０００。８０５１的串口０接到ＶＧ２的ＲＸｌ和ＴＸｌ引脚，实现与ＶＧ２的通信。ＴＪＡｌ０５０是ＣＡＮ协议控制器和物理总线之间的接口。可以为总线提供不同的发送性能，为ＣＡＮ控制器提供不同的接收性能。ＴＪＡｌ０５０有两种工作模式，高速模式和静音模式。它们由引脚“Ｓ”控制，当“ｓ”为低电平时，处于高速模２４式。在高速模式中，总线输出信号有固定的斜率，并且以尽量快的速度切换。当“ｓ”为高电平时，为静音模式，此时发送器是禁能的，它不管ＴｘＤ的输入信号。其工作模式的选择由８０５１的Ｐ１１脚控制。３．３．４ＵＳＢ总线接口电路设计…Ⅲ７…８１ＵＳＢＨＯＳＴ技术概述３．３．４．１ＵＳＢ主机是ＵＳＢ系统的核心，从逻辑连接上看，ＵＳＢ系统是１个星型的网络，主机是这个网络的中心，从它出发连接着各ＵＳＢ设备。主机通过与设备相连的逻辑通道与设备进行通信；在通信过程中，ＵＳＢ主机充当信息流的源端或是目的端。ＵＳＢ主机又可分为３层：客户层、ＵＳＢ系统层、主机控制器层，这３层分别与设备相应的３层通信。ＵＳＢ通信模型如图３—１３所示。主机端：设备端Ｊｒ发白尾。’“ＩｊＮＩ／，１‘ｊＩ、＞｜ｒｌ’应用层ｔ；ｔｔ４１－应用层ｕｓＢ系统层Ｉ＜＝ｔＪ主机控制器层ＵＳＢ逻辑设备“叫—叫…２”“８设备层ｌ一图３．１３‘ＩＴ１《口凸ｔｅ控Ｖ１ｉ■Ｉ接口层＜＝＝＝≯．＿＿・－◆逻辑通信实际通信ＵＳＢ通信模型客户层处在ＵＳＢ主机的最高层，它是设备驱动程序的集合。客户和应用层之间进行逻辑的信息交流。ＵＳＢ引入通道的概念，通道是客户与设备之间的逻辑连接。从设备输入数据到客户，即从通道取数据；从客户输出数据到设备，即往通道送数据。ＵＳＢ系统层是主机系统软件的一部分，是整个ＵＳＢ管理中枢。可进一步划分为３个主要的组成部分：ＨＣＤ（主机控制器驱动程序）、ＵＳＢＤ（ＵＳＢ驱动程序）、主机软件。ＨＣＤ将不同的、具体的主机控制器映射ＵＳＢ系统。ＵＳＢＤ处于ＨＣＤ的上层，ＵＳＢＤ通过ＨＣＤ所提供的ＨＣＤＩ与ＨＣＤ进行交互，同时，ＵＳＢＤ提供面向客户的接口，即ＵＳＢＤＩ，支持客户的数据传送、设备配置等请求。主机软件是可选的，方便用户的操作。客户可以向主机软件发出命令，由主机软件将命令转换成ＵＳＢＤＩ所要求的标准格式，进而交由ＵＳＢＤ执行。主机控制器实际上是主机上的总线接口。ＵＳＢ主机与设备之间的通信最终都将通过ＵＳＢ电缆进行。任何一个输出请求都是由主机控制器组织成包的形式发往总线。ＩＲＰ请求的执行过程１个输入／输出请求的具体执行过程：首先，客户以输入／输出请求包ＩＲＰ的标准形式向ＵＳＢＤ请求数据传送。１个ＩＰＲ请求包括如下内容：①与请求相关的通道旬柄，即能唯一表示该通道的值。②特定的客户通知标志。它描述了当ＵＳＢ完成了客户的请求，或由于某种原因客户的请求被终止时，该如何通知相应的客户。③数据缓冲区的地址和长度。④请求的结束状态。⑤工作缓冲区的地址和长度。ＩＲＰ包在主机的不同层之间传送，不同层往ＩＲＰ包的不同部分填上相应的内容。客户提出请求的时候，在ＩＲＰ中填入通道句柄，客户的通知标志，数据缓冲区的首址和长度，然后交给ＵＳＢ系统层。ＵＳＢ系统层收到ＩＲＰ后，根据通道标志和用户标志决定工作缓冲区的大小，往ＩＲＰ中填入工作缓冲区的首址和长度，交给下层主机控制器。主机控制根据请求的特点，当前的工作情况，决定ＩＲＰ请求的处理方式。在ＩＲＰ结束后，主机控制器往ＩＲＰ中加入ＩＲＰ结束状态。主机控制器处理完ＩＲＰ后，根据ＩＲＰ的客户标志通知客户。３．３．４．２ＵＳＢＨＯＳＴ接口电路设计本系统采用的ＵＳＢ控制芯片为ＰＨＩＬＩＰＳ的ＩＳＰｌｌ６１。该芯片既有ＵＳＢ主机控制器（ＨＣ）也有设备控制器（ＤＣ），支持全速（１２Ｍｂｉｔ／ｓ）及低速（１．５Ｍｂｉｔ／ｓ）两种数据传输模式。对于主机控制，有两个ＵＳＢ下行端口。而对于设备控制，则有一个ＵＳＢ设备上行端口。ＩＳＰｌｌ６１内部集成有多设置双ＦＩＦＯ存储器，对于主机控制，有４Ｋ字节ＦＩＦＯ。而对于设备控制，则有２４６２字节ＦＩＦＯ。ＩＳＰｌｌ６ｌ芯片在实现主机和设备功能时符合ＵＳＢ２．０标准。ＩＳＰｌ１６１可支持所有传输类型：控制、中断、批量及同步。硬件电路设计如图３～１４所示。ＩＳＰｌｌ６１的１６位数据总线和ＶＧ２的低１６位数据线ＳＤ０．ＳＤｌ５相连，Ａ０，Ａ１连接Ｎｖ６２的地址线ＳＡｌ，ＳＡ２上作为主控制器数据地址和命令地址端口的选择，ＩＮＴｌ与ＶＧ２的ＩＲＱ５（ＰＩ＂部中断５）相连作为中断输出请求至ＩＪＣＰＵ处理器（这里只使用主控制器），利用ＶＧ２的选择端ＨＰＣＳ５作为ＩＳＰｌｌ６１的片选信号ＣＳ的输入。ＰＨＰｌ０９是一个Ｐ．沟道ＭＯＳＦＥＴ，可以被作为ＶＢＵＳ的电源开关，用于过流检测端口的供电。使Ｐ．沟道ＭＯＳＦＥＴ的漏极与５Ｖ电源相连，ＶＢＵＳ接源极，ＨＰＳＷｎＮ接闸极。漏极与源极上的压降，为过流检测电压（Ｖｏｃ），如果高于‘５００ｍＡ将停止对总线的供电。＋３．３ＶＶＧ２上ｎ上盘上∞山ｅｌ氍琳』ｈｈ・【杠嚣ＳＤ［１５：口】（：ｍＳ：Ｏｌ幅ｄｎ黜必兰ｌ丁删‘ｌ、ｒ驵面越Ｕ崆ｍ一罄ＳＡｌＳＡ２：嬲ｌ懈鲁锄—剖硼：矾Ｐ１０３爆：州Ｕ翱书瓤隐型“滕翥蕊矗疆哟｜口ｉ｛『嗬刘｜叫ｌ∞鹪ｏ强‰缘■—粤ＩＩ啊∞睦搬抽锄耵—一丽一１蛾Ｆ。精娶辑稍曲船∞器∞图３—１４ＵＳＢ接口电路３．３．５视频处理接口电路设计“”啪瑚１视频处理电路主要实现视频和图像叠加，并生成复合视频信号输出到液晶体显示器。其硬件电路分为３个部分。ＴＢｌ２３８接口电路实现图像和视频叠加，实现复合视频信号驱动的功能。一、ＴＢｌ２３８接口电路１、ＴＢｌ２３８的特点ＴＢｌ２３８是东芝公司推出的具有１２Ｃ总线控制的彩色单片集成电路。该电路ＴＢｌ２３８接口电路完成视频电路中的图像和视频的叠加功能。ＴＢｌ２３８的Ｒ、ＯＳＤＧ、ＯＳＤＢ引脚是模拟Ｒ、Ｇ、Ｂ信号输入端，接ＶＧ２的Ｒ、Ｇ、ＫＡ２１９８接口电路实现视频ＲＧＢ到复合视频信号的转换，ＭＡＸ４３１０接口电路采用双极性ＢＩＣＭＯＳ技术（ＢＩＰＯＬＡＲ和ＣＭＯＳ的结合１，双排直插式塑封结构，外围元件少，免调试，单晶体／多制式，全１２Ｃ总线控制。２、ＴＢｌ２３８接口电路分析ＯＳＤＢ输出信号。ＴＢｌ２３８的４１脚是复合同步信号输入端，接４０５２的视频输出信号。ＴＢｌ２３８的２６脚是１２Ｃ总线时钟端，２７脚是１２Ｃ总线数据端，接ＶＧ２的ＰＩＯ端口Ｐ１０２４、Ｐ１０２９，ＶＧ２在主程序初始化中可以通过１２Ｃ总线方式设置ＴＢｌ２３８工作模式。ＴＢｌ２３８的３０和３ｌ引脚接ＶＧ２发出的视频同步信号输入。ＴＢｌ２３８将叠加后的ＲＧＢ信号通过１８、１９、２０引脚输出至ＫＡ２１９８视频译码器电路。ＴＢｌ２３８接口电路如图３－１５所示。．』．卞下：：’ｃ宝竖再ｊ“骢：≤～下下嚣芒；二、ＫＡ２１９８接口电路弭婆－｜睦甍．Ｉ毹ｊｌ。｜一孟一”：１ｎｊ－上下币ｉ———Ｌ—剥卜—门。。Ｊ｝一｝丽卜笋＋；制ｉｏ［＝）———［＝］——＿ｌＩｔ兰！兰强器黼，。彗。。忙一一一立．ｔ啊Ｊ：ｊ卫ｉ：丑丑—一１・ｌＪｉ盟ＴｄＬｓ¨图３－１５ＴＢｌ２３８接口电路ＫＡ２１９８接口电路如图３．１６所示。图３．１６ＫＡ２１９８接口电路１、ＫＡ２１９８特点ＫＡ２１９８是一块单片电路，用于视频系统的ＲＧＢ译码。ＫＡ２１９８支持ＰＡＬ制式和ＮＴＳＣ制式。ＫＡ２１９８包含了Ｒ．Ｙ／Ｂ．Ｙ矩阵、调节器、脉冲产生器、标准仪、内嵌的色度ＢＰＦ（带通滤波器）和亮度延迟线、使用Ｓ－ＶＨＳ系统的Ｙ／Ｘ输出。２、ＫＡ２１９８电路分析ＴＢｌ２３８输出ＲＧＢ信号经过交流耦合连接到ＫＡ２１９８相应的输入。ＫＡ２１９８的两个同步信号都由ＶＧ２相应的管脚输出。ＰＡＬ／ＮＴＳＣ模式转换由管脚ＮＴＳＣ决定，当ＮＴＳＣ＝Ｈ时，芯片工作在ＮＴＳＣ模式。当ＮＴＳＣ＝Ｌ时，芯片工作在ＰＡＬ模式。管脚ＮＴＳＣ接ＶＧ２的Ｐ１０２３，可以通过ＶＧ２来实现ＰＡＬ制ＮＴＳＣ制式的切换。ＫＡ２１９８的第２０脚是ＲＧＢ译码后的复合视频输出引脚，接到ＭＡＸ４３１０的相应管脚。三、ＭＡＸ４３１０接口电路１、ＭＡＸ４３１０的基本性能ＭＡＸ４３１０是ＭＡＸＩＭ公司生产的单电源工作的低功率高速多路视频复用放大器。它将双通道复用开关和一个可调增益放大器集成在同一芯片上，同时将通道复用开关和出色的视频特性结合起来，具备快速通道切换、一３ｄＢ带宽２８０ＭＨｚ的特性。工作在“Ｖ～＋１０．５Ｖ的单电源（或双电源±２～±５．２５ｖ），呈现出满电源范围输出和低于地电平的共模输入范围，电源电流仅６．１ｍＡ，具有低功耗关断模式，使输出处于高阻态，可降低电源电流至５６０ｕＡ。２、ＭＡＸ４３１０接口电路分析ＭＡＸ４３１０接口电路如图３—１７所示。Ｃ１０ｖＩＤＥ００Ｕ１１ｖ１０ｒ０—０Ｕ７２ＶＩＤＥ０—０Ｕ７５ＶＩＤ［０＿１］ｔ１７４图３．１７ＭＡＸ４３１０接ＩＳｌ电路ＭＡＸ４３１０实现复合视频信号的驱动功能。管脚４、５是两路视频输入，管脚８是视频复用输出，管脚７是内部可调增益放大器的反相输入端，可以通过ＡＤ）０５．。改变接到管脚７的两个电阻Ｒ８和ＲＩＯ的阻值来调节整个电路的增益２０１９（Ｉ＋Ｒ８／Ｒ１０）和．３ＤＢ带宽。管脚１是地址使能端，该端为低电平则选样通道０（管脚４输入），该端为高电平，则选择通道ｌ（管脚５输入）。管脚３和管脚６是电源引脚，如单电源供电，管脚３接正电源，管脚６接地。放大后的视频信号分为四路，可同时接到四个液晶显示器上。３．３．６音响控制器接口电路设计瞰ｍ州２”本系统通过车载音响控制器实现对ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ和ＤＶＤ的直接控制。车载音响控制器包含收音单元电路和ＶＣＤ、ＤＶＤ单元控制电路，通过外部挂接多碟ＶＣＤ或ＤＶＤ主机，可以完成对ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ和ＤＶＤ碟机的控制，且车载音响控制器带有详细的数据接口，系统可以通过１２Ｃ总线方式方便地读取收音、ＶＣＤ和ＤＶＤ状态下的数据（如ＲＡＤＩＯ频率、波段、ＶＣＤ单曲时间进度等、。系统对车载音响控制器的控制使用ＤＡ（数模转换）方式，即通过向车载音响控制器ＫＥＹ１、ＫＥＹ２、ＫＥＹ３三路接口发送不同的分压值脉冲实现对车载ｌ、ＫＥＹ２、ＫＥＹ３音响控制器不同状态的控制。车载音响控制器检测到ＫＥＹ围在０－５Ｖ之间。上的不同电压值实现对ＲＡＤＩＯ、ＶＣＤ和ＤＶＤ状态的直接控制，其电压值的范系统使用Ｍ６２３３４作为ＤＡ转换芯片，实现对车载音响控制器的控制。ＶＧ２芯片自身不带ＩｚＣ接口，采用ＶＧ２３２个ＰＩＯ端口中的Ｐ１０２９（ＳＤＡ２ｉｏ）作为ＤＡ转换的时钟线ＳＤＡ，Ｐ１０３０（ＳＣＬ２作为转换的数据线ＳＣＬＭ６２３３４自身带有ｉ２Ｃ总线接口。将ＶＧ２的Ｐ１０２９和Ｐ１０３０与Ｍ６２３３４的ＳＣＬ和ＳＤＡ通过１０Ｋ的上拉电阻相连，即可实现两者之间的１２Ｃ总线通信。系统从音响控制器读取数据信息，也是通过１２Ｃ总线方式。使用ＶＧ２的ＰＩＯ端口Ｐ１００（ＳＤＡｌｉｏ）作为时钟线ＳＤＡ，ＰＩＯＩ（ＳＣＬｌＩｏ）作为数据线ＳＣＬ和音响控制器相连。硬件连接电路如图３一１８所示。３．３．６．１１２Ｃ总线介绍１２ｃ总线是ＰＨＩＬＩＰＳ为了提高硬件效率和简化电路设计而开发的用于内部Ｉｃ器件之间进行数据交换的双向串行总线。１２Ｃ总线通过２根线——串口数据（ＳＤＡ）和串行时钟（ｓｃＬ）线连接到总线上的任何一个器件，每个器件都应有一个唯一的地址，而且都可以作为一个发送器或接收器。此外，器件在执行数据传输时也可以被看作是主机或从机。１）发送器：本次传送中发送数据（不包括地址和命令）到总线的器件。２）接收器：本次传送中从总线接收数据（不包括地址和命令）的器件。３）主机：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件，它可以是发送器３０或接收器。主机通常是微控制器。４）从机：被主机寻址的器件，它可以是发送器或接收器。１２Ｃ总线是一个多主机的总线，即可以连接多于一个能控制总线的器件到总线。当２个以上能控制总线的器件同时发送传输时，只能有一个器件真正控制总线而成为主机，并使报文不被破坏，这个过程叫仲裁。与此同时，能使多个能控制总线的器件产生时钟信号的同步。ＳＤＡ和ＳＣＬ都是双向线路，连接到总线的器件的输出级必须是漏极开路或集电极开路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压，这样才能实现“线与”功能。当总线空闲时，这两条线路都是高电平。在标准模式下，数据的传输效率为０—１００Ｋｂ／ｓ。Ｉ℃总线协议定义如下：１）只有在总线空闲时允许启动数据传输；２）在数据传送过程中当时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定状态，不允许有跳变；时钟线为高电平时，数据线的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号。起始信号：时钟线保持高电平期间，数据线电平从高到低的跳变作为Ｉ℃总线的起始信号。停止信号：当时钟线保持高电平期间，数据线电平从低到高的跳变作为１２Ｃ总线的停止信号。Ｍ６２３３４接口介绍Ｍ６２３３４是带有１２Ｃ总线接口的８位４通道的Ｄ／Ａ转换器，允许多个设备之其管脚描述如下管脚符号功能６ＳＤＡ串行数据输入７ＳＣＬ串行时钟输入１—４Ａｏｌ—Ａ０４８位Ｄ／Ａ转换输入８ＶＣＣ电源５ＧＮＤ地表３－４Ｍ６２３３４管脚功能Ｍ６２３３４允许多个设备之间通讯，Ｉ℃总线格式为：ｌ！ｌ！ｌ！竖！！旦！！墅ｌ垒ｌ！竺！！！！ｌ！ｌ！！！ＩＳＴＡ；起始位，Ａ：确认位，ｗ：写，ＳＴＰ：停止位。ＳＬＡＶＥＡＤＤＲＥＳＳ（器件从地址）：Ｏｘ９８。ＳＵＢＡＤＤＲＥＳＳ为通道选择地址。３．３。６．２间通信。Ｊ！竺Ｉ！！翌垒竺！！塑ＤＡＣＤＡｌ隗为需Ｄ／Ａ转换的数字量。ＳＤ＾２一１０Ｓ耻－１０ＳＣＬｌ１０ＳＤＡＩ—ＩＯ图３－１８ＶＧ２与音响控制器接口电路３．３．７电视板接口电路设计系统配有电视板实现对电视操作的直接控制。电视板中内含电视接收单元电路和搜台、选台等控制单元电路。系统可通过与电视板的接口实现电视的搜台、选台操作。两者的接口电路非常简单，直接使用ＶＧ２的１０实现电视搜台、选台等操作。其接口电路如图３—１９所示。ＶＧ２的Ｐ１０７和电视板的ｓＴ接口相连，实现电视的搜台；ＶＧ２的Ｐ１０８和电视板的ＸＴ接口相连，实现电视的选台功能。ＶＧ２发送的搜台、选台信号为低电平信号。电视板ｓＴＸＴＰＩＯ？Ｐ１０８图３—１９电视板接口电路３．３．８音视频切换电路设计四路视频（车载电视、ＶＣＤ、倒车ＣＣＤ、ＤＶＤ）输出至图３—２０中的４０５２四选一模拟开关芯片，由ＶＧ２的ＡＶ—ＳＥＬ０（Ｐ１０２５）、√ｗ—ＳＥＬｌ（Ｐ１０２８）１０眄ｉ个外围输入输出口来控制４０５２的通道选择。１Ｖ～ＶＩＤＥ０一ＩＮＰＵＴＣＶＣｂ—ＶｌＤＥ０一ＩＮＰＵＴＤＶＤ—ＶｌＤＥ０一ＩＮＰＵｌＶ怔。一¨（］一一ＣＣｂ—ＶｌＤＥ０一ＩＮＰＵｌ图３．２０视频切换电路流瓣躲黼■置淼埔黜一ＤＤ—Ｄ阻阻ｊｊ图３．２１音频切换电路四路视频的左右声道音频输入至图３—２１中的４０５２四选一模拟开关芯片，也由ＶＧ２的Ａｖ－ＳＥＬＯ（Ｐ１０２５）、ＡＶ＿ＳＥＬｌ（Ｐ１０２８）两个外围输入输出口来控制４０５２的通道选择，使得视频、音频保持一致。３．３．９屏显参数接口电路设计液晶模组屏显菜单调整、控制，将液晶显示模组的控制信号（包括开关屏、图像亮度、对比度、色饱和度调整、菜单等功能）直接输入至连接ＶＧ２第Ｐ１０９、Ｐ１０１０、Ｐ１０１ｌ、Ｐ１０１２端口。当用户操作面板上的开关屏、菜单按键时，ＶＧ２监测到按键动作后，再将控制信号输送给液晶显示模组。３．４硬件抗干扰措施啪ｍ１车载多媒体视音系统的工作环境较为恶劣，控制器会受到来自内外两方面的干扰。外部因素包括：外部的电气条件、空间条件、机械条件。内部因素包括：系统的结构（硬件结构、软件结构）设计；芯片的性能与可