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。
硬件原理框圖如下。
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
◆ 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
◆ 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。
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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基于EP9312的金融嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

基于嵌入式無(wú)線(xiàn)CPU短信通信終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于EP9315和MAX2_EPM240實(shí)現(xiàn)輸入輸出模塊的設(shè)計(jì)

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如何利用Allegro實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)高速電路布線(xiàn)設(shè)計(jì)?
基于EP9315實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基本的NAS系統(tǒng)
基于嵌入式技術(shù)的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀
利用Allegro實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)高速電路設(shè)計(jì)
提高μCOS-II在EP9315上的執(zhí)行效率
EP9315 ARM評(píng)估板開(kāi)發(fā)板
采用EP9315芯片的的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)NAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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)

基于EP9315的嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

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