汽車電子簡而言之就是半導體和汽車的結合,主要分為兩類:一類是汽車電子控制裝置,要和機械系統配合使用,例如電子燃油噴射系統、制動防抱死控制、防滑控制、懸架控制、動力轉向等。另一類是車載汽車電子裝置,是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置,和汽車本身性能無直接關系,包括導航、娛樂系統及車載通信系統等。
近年來,中國汽車產業發展迅猛,特別是轎車產業。中國巨大的市場潛力吸引了全球眾多知名汽車廠商的目光,這些企業紛紛來華投資。憑借這些跨國企業提供的技術、硬件,以及產能上的保障,中國在短短幾年時間內成為全球知名的汽車生產國。
快速發展的汽車產業為汽車電子產品提供了廣闊的應用市場,中國汽車電子市場隨著中國汽車產業一起進入快速發展時期。2009年中國汽車電子產品市場規模達到1629.6億元,同比增長20.4%.
目前中國汽車電子產業取得了跨越式的發展,已經初具規模。其中,車載信息系統成了汽車電子市場增長的引擎,也是今后的熱點。此外,隨著消費者對安全性的關注日益提高,EPS、TPMS、雷達測距等一系列安全技術得到廣泛的應用。汽車應用越來越廣泛,決定了MCU的處理能力必須要提高,32位MCU逐漸登上了舞臺。
隨著消人們對汽車本身的要求的提高,如動力性、安全性、舒適娛樂性、駕駛的自動性、維修的簡便性等;與之相對應的汽車電子系統如電控助力轉向系統、電子穩定系統、胎壓、SBC剎車系統、定速/安全巡航系統等也有了進一步的迅速發展。
本文介紹的車載多功能無線系統集成了定位、導航、防盜、車載免提電話、無線上網、短消息、DVD/MP3影視娛樂、緊急呼叫、讀卡器等多項功能。下面將簡單介紹該系統。
本系統的系統結構層次框圖如下。
硬件原理框圖如下。
硬件原理框圖描述:
本系統的核心器件是EP9315,基于ARM920T的工控、消費類嵌入式CPU,提供了原理框圖中除了電源管理模塊、后備電源模塊、CPLD擴展邏輯模塊、GPS模塊、GSM模塊之外的所有模塊的功能接口,開發較為簡便。讀卡器模塊通過標準USB口連接,實際是一個獨立的產品,CPLD擴展邏輯除了提供GPS模塊和GSM/GPRS或CDMA模塊的訪問控制邏輯外,預留了一定的邏輯,方便擴展更多的功能,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、路面車道自動跟蹤等)、Zigbee無線協議等。
模塊功能描述:
◆ GPS定位模塊
這是本系統的主要功能模塊之一。采用韓國HADARU公司的HPM103H-6模塊,結合系統中的矢量地圖,實現汽車的定位、導航、防盜,當車速超過設定門限時報警等功能。HPM103H-6能夠同時跟蹤12顆衛星,定位精度優于12米,冷啟動時間小于56秒。
◆ GSM/GPRS或CDMA模塊
這是本系統的另一個主要功能模塊。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、數據傳輸、短消息等功能;還能設定3個緊急電話號碼(如110等),通過特定的按鈕(Urgent Button)實現緊急呼叫;也可以通過系統提供的以太網接口,連接筆記本電腦等設備,完成相應的功能。
◆ KeyB/Touch Screen模塊
這是本系統提供的固有的輸入接口,完成系統功能、參數設定。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,完成或輔助完成設定功能。
◆ LCD顯示/LED指示燈模塊
LCD顯示屏是本系統的交互顯示介面及系統狀態、視頻節目的輸出界面。提供8個LED指示燈,其中2個用于提示系統的電源、系統運行狀態,1個用于指示外界信號到達(電話呼入、短消息到達),1個用于GPS的運行狀態,另外4個可以根據需要設定為報警或指示。
◆ UART/IrDA模塊
提供一個標準的串行接口和一個標準的紅外接口。
◆ 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儲。Card Reader本身也是北高智的一個獨立產品。
◆ USB 2# / 3# 模塊
提供2個標準的USB接口。
◆ RTC模塊
提供本系統的實時時鐘。
◆ 電源管理/后備電源模塊
后備電源模塊在系統掉電時,為RTC提供后備電源,其含有充電電路,在系統上電時,由電源管理模塊提供充電電源。
電源管理模塊完成對本系統的供電,提供了+5V、+3.3V、+1.8V、+12V、-12V等電壓,具有系統復位、過壓、過流保護功能;此外,還有及其重要的上電時序控制,以防器件發生栓鎖現象。
◆ Audio模塊
提供本系統音頻信號的輸入、輸出。輸入部分提供MIC、Line-in(分為Lline-in,Rline-in)、內部音頻總線、SPDIF接口;輸出部分提供Line-out(也分為Lline-out和Rline-out)、Stereo Headphone、Speaker(2 Channels)。可以實現錄音和放音。
◆ Urgent Button模塊
此模塊僅有3個按鈕,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個由CPLD內部的中斷控制器控制,保證其實時性。
◆ 10/100M 以太網接口
EP9315已經提供了以太網MAC層的MII接口,只要選者一個PHY接口IC即可實現以太網的物理電路。本模塊選用了Cirrus Logic公司的CS8952,支持10Base-T和100Base-X,作為通用的以太網接口。
◆ CPLD擴展邏輯模塊
本模塊選用Altera公司的產品,容量可以升級,封裝不變,以便于未來增加邏輯功能。本模塊除了提供系統的譯碼邏輯、LED燈及緊急按鈕的控制外,也提供EP9315對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,以備將來的功能擴展之用。
◆ SSD硬盤模塊
EP9315帶有標準的IDE接口,可以直接掛接IDE硬盤。但是由于汽車內部的溫度比較高、振動劇烈,機械式的硬盤容易損壞,故而選用SSD(Solid State Drive)固態電子硬盤。SimpleTech公司的Zeus系列SSD固態硬盤,具有溫度范圍寬,抗震動、抗沖擊、容量大(2GB ~ 128GB)等優點,帶有標準的IDE接口,可以直接替換普通機械式硬盤。在重要器件介紹中會詳細介紹SSD硬盤的特點和性能。
SSD硬盤用于承載操作系統、文本、媒體文件等。本系統支持Windows CE和Linux嵌入式操作系統,將來還會支持其它的嵌入式操作系統。
◆ nvSRAM
nvSRAM作為SRAM在系統運行時使用,作為Flash在系統掉電時保存重要的配置數據。該器件會在重要器件中介紹。
◆ Boot Flash
Boot Flash在系統上電時首先被執行,然后根據配置讀取硬盤中的操作系統引導塊至EP9315中,從而完成操作系統的啟動。
重要器件介紹:
1.EP9315
EP9315是Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T內核的200Mhz的處理器,功能強大,適合于工業控制、消費等領域,如數字多媒體服務器、遠程信息監控、瘦客戶機、機頂盒、POS機、生物安全系統、GPS定位/巡航設備等。其特點有:
ARM核心部分:16KB的數據緩存和16KB的指令緩存;內存管理單元(支持Linux、Windows CE);100MHz的系統總線;MaverickCrunch 數學運算及信號處理引擎;MaverickKey 權限、IP安全ID.
外圍接口部分:
◆ PCMCIA接口
◆ 圖形加速器
◆ EIDE接口,2個
◆ USB2.0全速主機,3個
◆ UART,基于16550的,3個
◆ 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
◆ I2S 接口,6個
◆ 8x8鍵盤接口
可選外部存儲器支持:
◆ 32-Bit SDRAM, 4bank
◆ 32/16/8-bit SRAM/Flash/ROM/接口
◆ 串行EEPROM接口
內部功能模塊:
◆ 實時時鐘,軟件可調
◆ 12個DMA 數據傳輸通道,最大限度提升了系統性能
◆ Boot ROM
◆ 雙鎖相環,控制所有時鐘
◆ 2個通用16-bit定時器
◆ 1個通用32-bit定時器
◆ 1個40-bit調試用途定時器
◆ 通用I/O:16條有中斷功能的增強型GPIO
◆ 封裝:352-Pin PBGA
下圖是EP9315的結構框圖。
2.U634H256-SA35
這是一顆32Kbyte x 8 的nvSRAM,35ns的訪問速度,德國ZMD公司生產的IC,專門用于環境比較苛刻的系統,溫度范圍寬(-40℃~+125℃)、抗干擾能力強,特別適合汽車這類環境條件的工業應用。nvSRAM內部有一套SRAM和一套FLASH,兩者在bit級別上一一對應,運行時作為SRAM,掉電時作為FLASH存儲數據,并且提供3種SRAM至FLASH的數據存儲模式:掉電模式、硬件模式、軟件指令模式,以及2種FLASH至SRAM的數據召回模式:上電模式、軟件指令模式。
3. SSD硬盤
SimpleTech公司SSD硬盤,廣泛應用于工業、冗余存儲等穩定性比較高的領域,SSD硬盤是用Flash加FPGA開發而成的,有以下特點:
◆ 持續讀/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的工業標準
◆ 符合ATA-5標準,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年的數據保持時間
◆ 防震、防碰撞的鋁合金外殼
◆ 緊湊的設計,厚度僅為9.5mm
◆ 讀寫損耗均衡、壞塊管理算法專利
◆ 不穩定供電時,具有可靠的運行保證
◆ 快速的初始化,固件可以現場升級
在可靠性方面有以下特點:
◆ 手動/自動的自診斷系統
◆ 可選的掉電保護電路
◆ EDC/ECC錯誤檢測和錯誤糾正
◆ SMART系統
汽車電子的發展已經經歷了無處理器的模擬技術階段、簡單的MCU的數字技術階段、16位MCU階段,現在正處于32位CPU、嵌入式處理器的SoC階段,其發展方向不可避免地會朝著FPGA的方向發展,越來越多地依靠強大的硬件平臺來處理越來越多的離散海量數據,使對汽車本身的控制越來越智能、越來越精確、越來越安全。
-
嵌入式
+關注
關注
5082文章
19110瀏覽量
304841 -
汽車電子
+關注
關注
3026文章
7942瀏覽量
166930 -
cpu
+關注
關注
68文章
10855瀏覽量
211601 -
嵌入式CPU
+關注
關注
0文章
68瀏覽量
3674
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論