一種移動介質的新型車載影音系統

1 工作原理
??? 當今互聯網上的影像資源80％以上都是以RMVB格式進行下載的，歌曲則以MP3、WMA格式為主，圖片以JPG為主。通過移動介質對上述影音資源進行海量存儲，形成一個“家庭影院”。然后通過USB或SD／MMC／MS接口插入本系統中，系統可以通過按鍵或觸摸屏在AM／FM收音功能、影音功能和系統設置之間進行切換。在選擇收音功能后，AM／FM收音模塊開始工作，通過主微處理器對其進行控制，具有電臺頻道切換、自動搜臺、半自動搜臺等功能；在選擇影音功能后，可以將存儲影音文件的SD／MMC／MS卡、U盤或USB移動硬盤插入系統內，通過微處理器USB HOST對移動介質內文件進行讀取，文件可以支持FAT／FAT32／NTFS等格式，系統對選擇RMVB、MP3、JPG等不同格式進行硬件解碼，解碼后視頻信號通過YPrPb或CVBS格式傳輸到液晶顯示屏。解碼后音頻信號為微弱信號，需經過音頻放大器后接車載音響。

2 整體設計
??? 系統整體設計框圖如圖1所示。

??? 微處理器芯片選用Amlogic公司的AML8613。它是音效／視頻專用處理器，主要功能是：視頻、音頻解碼，外圍存儲介質讀取和處理，對觸摸屏數據處理，收音機控制處理，模擬顯示屏驅動芯片操作處理，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，同時還有搜臺和存儲功能。
??? 為了更好地收看視頻圖像，系統采用低成本元太7"模擬屏。模擬顯示屏驅動芯片采用***Terawins公司T108L。其采用I2C通信接口，可以通過AML8613對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I2C總線與微處理器進行通信。音頻多路選擇器用于選擇當前播放的聲音是收音機還是RMVB等格式播放的聲音，系統選用ST公司的TDA7418，其通信接口也是I2C通信總線，可以直接接到I2C總線上進行通信。車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，直接驅動車內喇叭。外部32 Mb的SPI Flash用來存儲嵌入式操作系統、用戶程序代碼和界面圖片。SDRAM功能是在系統啟動后將SPI Flash中的嵌入式操作系統和用戶程序Bootloader到SDRAM中，提高程序運行速率。

3 硬件設計
??? (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。轎車電源范圍一般為9～16 V。這就需要把車載電源轉換為上述3種電源，以給芯片供電。車載電源先經L4979轉換成5 V，然后分別經SPX1117M3-3．3 V和MP2103轉換成3．3 V和1．25 V。硬件設計如圖2所示。

??? 由于車載干擾因素非常多(例如發動機、點火系統、雨刮驅動電機和繼電器等)，最有威脅的干擾大都是共模干擾，小部分還有差模干擾，因此系統需要在電源輸入端加共模／差模干擾過濾電路，并加大鋁電解電容容量、電感量，并增加一個TVS管，以消除汽車電源輸入端的干擾。

(2)主控芯片AML8613接口單元
??? AML8613是系統主控制芯片，負責各個分模塊之間協同工作，同時其還集成視頻／音頻解碼硬件引擎。可見此芯片是系統的核心芯片，它的設計決定了系統的功能和可靠性。它對外硬件接口電路如圖3所示，其分為SPIFlash、SDRAM、KEY、紅外接收、調試接口、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輸出的視頻信號要與模擬顯示屏驅動相連，它們之間還需阻抗匹配，以避免視頻信號損耗。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經過圖4所示的匹配電路后輸出CVBS信號。
??? YPbPr視頻阻抗匹配電路也類似于圖4所示電路。匹配電路選用的是π型電路。AML8613的YPbPr對應引腳VDAC_DAC_G／VDAC_DAC_R／VDAC_DAC_B經過阻抗匹配后輸出YPbPr信號。

??? 收音模塊Si4730對外通信接口為I2C總線，將它掛在系統I2C總線上，AML8613可以對其相關寄存器進行設置。收音機和AML8613輸出的音頻信號非常微弱，沒有足夠的功率驅動車載音響。它們通過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數據，AML8613集成了SD接口，可以直接將三合一讀卡器連接到AML8613芯片相對應的引腳上。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
??? 系統采用的是四線電阻式觸摸屏，它需要專用觸摸屏A／D采樣芯片TSC2003I，觸摸屏引腳分別接芯片引腳X+／X-／Y+／Y-。當在觸摸屏上有點擊時，TSC2003I就會實時將坐標通過I2C總線通知給主控芯片AML8613。其電路連接如圖7所示。

4 軟件設計
??? 本車載影音娛樂系統是一個實時嵌入式系統。該系統軟件體系結構自底向上包括4個部分，即嵌入式實時操作系統層、驅動層、功能模塊層和應用程序，如圖8所示。最底層是嵌入式操作系統層，這里是Amlogic公司自己開發的AVOS操作系統。文件系統支持FAT／FAT32／NTFS等格式。文件訪問模塊函數包含：進入目錄INT32S FileNavCD(CHARSTR*pCD-Path)、讀取當前文件目錄CHARSTR*FileNa-vGetCurrDir(void)、刷新當前目錄INT32S FileNa-vRefreshCuurem Dir(void)、讀取下一頁文件列表INT32S FileNavGetNextFileList(PAX、HNODE*pDesList，INT32U*pListLength，INT32U iGet-ListFlag)、讀取上一頁文件列表、搜索文件列表、讀取當前文件目錄、讀取當前文件列表的顯示文件類型、文件列表上下翻頁、進入文件目錄、讀取當前目錄名、進入設備目錄等。
??? 視頻解碼包括RM、RMVB、AVI、MPEG1／2／4、DIVX、XVID、VOB、AVI、DAT、M-JPEG、JPG、BMP、TIFF、PNG、GIF。系統采用嵌入式GUI(Graphic User Interface)。嵌入式GUI系統就是在嵌入式系統中為特定的硬件設備或環境而設計的圖形用戶界面系統。
??? 音頻驅動包括MP3、WMA、AAC解碼。音頻輸出模塊函數包含：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目INT32SAWAddPlaylistItem(char*item_path，INT3 2 S item_media_t，INT16U item_index)、讀取播放列表第一個文件char*AWGetFirstlistIterm(INT32U media_type)、設置播放模式、清除播放列表、建立播放列表等。
??? 本系統建立了一個中心調度模塊，負責應用層和其他功能模塊(如文件訪問模塊、窗口模塊、視頻輸出模塊、音頻輸出模塊等)之間交互信息數據，并根據外設要求調度各個模塊應用程序，同時維護每個功能模塊的狀態。系統在正常工作時，等待用戶事件發生。一旦收到用戶事件，系統將調用相應的功能模塊，完成用戶指定的功能。當收到結束信號或程序結束時，則向中心調度模塊發送結束信號，同時釋放所占用的資源。
??? 應用層是軟件框架的最高層，編寫的是用戶應用代碼，主要完成車載娛樂影音系統各個模塊之間的協調操作。

5 結 論
??? 針對目前配備DVD車載影音系統高價位、難普及的特性，提出新一代車載影音系統方案，取代以DVD機芯為載體的高成本影音系統，通過存儲介質提供影音片源，支持多種視頻、音頻格式，是低成本的車載多媒體系統。硬件和軟件系統都已通過測試，運行情況良好，能夠流暢播放多種格式的視頻流和收音AM／FM。其兼顧了車載播放功能和通用性，還彌補了傳統車載影音系統的不足，具有良好的市場應用前景。