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基于EP9315與嵌入式CPU的車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:郭婷 ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2018-12-07 09:30 ? 次閱讀

汽車(chē)電子簡(jiǎn)而言之就是半導(dǎo)體和汽車(chē)的結(jié)合,主要分為兩類(lèi):一類(lèi)是汽車(chē)電子控制裝置,要和機(jī)械系統(tǒng)配合使用,例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、懸架控制、動(dòng)力轉(zhuǎn)向等。另一類(lèi)是車(chē)載汽車(chē)電子裝置,是在汽車(chē)環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置,和汽車(chē)本身性能無(wú)直接關(guān)系,包括導(dǎo)航、娛樂(lè)系統(tǒng)及車(chē)載通信系統(tǒng)等。

近年來(lái),中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,特別是轎車(chē)產(chǎn)業(yè)。中國(guó)巨大的市場(chǎng)潛力吸引了全球眾多知名汽車(chē)廠(chǎng)商的目光,這些企業(yè)紛紛來(lái)華投資。憑借這些跨國(guó)企業(yè)提供的技術(shù)、硬件,以及產(chǎn)能上的保障,中國(guó)在短短幾年時(shí)間內(nèi)成為全球知名的汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)。

快速發(fā)展的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為汽車(chē)電子產(chǎn)品提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng),中國(guó)汽車(chē)電子市場(chǎng)隨著中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)一起進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。2009年中國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1629.6億元,同比增長(zhǎng)20.4%.

目前中國(guó)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)取得了跨越式的發(fā)展,已經(jīng)初具規(guī)模。其中,車(chē)載信息系統(tǒng)成了汽車(chē)電子市場(chǎng)增長(zhǎng)的引擎,也是今后的熱點(diǎn)。此外,隨著消費(fèi)者對(duì)安全性的關(guān)注日益提高,EPS、TPMS、雷達(dá)測(cè)距等一系列安全技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。汽車(chē)應(yīng)用越來(lái)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(tái)。

隨著消人們對(duì)汽車(chē)本身的要求的提高,如動(dòng)力性、安全性、舒適娛樂(lè)性、駕駛的自動(dòng)性、維修的簡(jiǎn)便性等;與之相對(duì)應(yīng)的汽車(chē)電子系統(tǒng)如電控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)、胎壓、SBC剎車(chē)系統(tǒng)、定速/安全巡航系統(tǒng)等也有了進(jìn)一步的迅速發(fā)展。

本文介紹的車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)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)、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。

基于EP9315與嵌入式CPU的車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

硬件原理框圖如下。

基于EP9315與嵌入式CPU的車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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模塊之外的所有模塊的功能接口,開(kāi)發(fā)較為簡(jiǎn)便。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(fǎng)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)。可以實(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(fǎng)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)

◆ 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

◆ 封裝:352-Pin PBGA

下圖是EP9315的結(jié)構(gòu)框圖。

基于EP9315與嵌入式CPU的車(chē)載多功能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.U634H256-SA35

這是一顆32Kbyte x 8 的nvSRAM,35ns的訪(fǎng)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。

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    采用EP9315芯片的的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)NAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    附網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)NAS是一種將分布、獨(dú)立的數(shù)據(jù)整合為大型、集中化管理的數(shù)據(jù)中心,以便對(duì)不同主機(jī)和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的技術(shù)[1]。本文提出一種以ARM9微處理器EP9315嵌入式Linux操
    發(fā)表于 03-29 15:15 ?1283次閱讀
    采用<b class='flag-5'>EP9315</b>芯片的的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)NAS<b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>設(shè)計(jì)

    EP9315 ARM開(kāi)發(fā)板資料

    本內(nèi)容詳細(xì)介紹了EP9315 ARM開(kāi)發(fā)板的資料
    發(fā)表于 04-28 17:23 ?97次下載
    <b class='flag-5'>EP9315</b> ARM開(kāi)發(fā)板資料

    基于嵌入式微處理器EP9315和Linux實(shí)現(xiàn)NAS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式技術(shù)是近年來(lái)一項(xiàng)新興的熱門(mén)技術(shù),特別是以ARM公司的32位IP核為基礎(chǔ)的ARM嵌入式微處理器,
    的頭像 發(fā)表于 05-26 10:07 ?3171次閱讀
    基于<b class='flag-5'>嵌入式</b>微處理器<b class='flag-5'>EP9315</b>和Linux實(shí)現(xiàn)NAS<b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>的設(shè)計(jì)

    基于EP9315嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《基于EP9315嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng).pdf》資料免費(fèi)下載
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    基于<b class='flag-5'>EP9315</b>的<b class='flag-5'>嵌入式</b>實(shí)驗(yàn)<b class='flag-5'>系統(tǒng)</b>
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