基于32位系统的车载多媒体导航系统设计

09.20.2010

1.引言

　　车载多媒体导航系统，是在汽车环境中，能够独立工作的的多媒体系统和导航系统。相对于手持式的个人导航产品（PND），产品对环境和性能有着高出许多的要求。

　　首先是工作的环境温度问题，汽车是人类肢体的机械延伸，是一个移动外衣，其工作的环境温度，从零下4、50℃的严冬，到零上的7-80℃的沙漠、戈壁滩，装置在其中产品都需要适应，这样的要求，超过了工业产品的工作环境标准。

　　一般地，符合汽车前装的电子产品，我们的工作温度要求会在-30℃到+85℃之内。

　　同时，汽车中，由于存在点火系统，发电系统等，电磁工作环境是极端恶劣的，对于接收极微弱地球定位卫星信号的导航系统来说，抵御电磁干扰、达到一个适当的稳定的性能，难度是可以想见的。

　　而震动对于产品的要求，也是汽车环境的一个非常具体的指标，在其中采用的部件、连接器，显示器屏幕等，都需要达到符合要求的抗震动性能。

　　其他像盐雾、潮湿、油污等环境因素，车载产品需要都能够超过家用和一般工业产品的要求。

　　而即使是这样的恶劣环境，车载产品的可靠性要求仍需要保持在一个相当的级别之上，在设计系统时，我们需要在可靠性、可用性、拟人性等方面，花费比较其他家用和工业产品多出许多倍的精力和时间。

　　一个车载产品，在完成设计后，要进入汽车中应用，要经过非常冗长而繁杂的测试过程，特别是漫长的路测，这个实际的技术和工程需要，导致新技术新器件进入车载的几率大大减小，速度大大慢过消费和其他领域。

　　2.背景

　　车载音响产品，从收音机、磁带机到CD播放机，经历了数十年的逐步完善和提升的过程，在车载CD刚刚开始普及的时候，车载多媒体的概念还在推演之中，技术环境的快速推动，车载产品就已经面临将导航、联网、甚至移动计算等功能快速纳入的压力和实际需要，固体储存和数字压缩音乐、数字声音广播和数字电视广播，各种产品不断地进入汽车。

　　现在，随着LCD应用的日趋成熟，汽车影音产品全面进入平板显示时代，从仪表盘的升级换代，到内容显示方式和档次的提升，我们看到，一个以显示为中心的汽车产品需求已经实实在在摆在我们的面前，其中，导航产品成为汽车标配部件，在高端汽车中已经是现实，而在普通汽车中实现，也是指日可待了。

3.车载音响产品结构设计的演化历程

　　车载音响产品，长期在简单的逻辑控制结构上面发展，那个时候，系统主要就是支持收音，逐渐地有了磁带，系统不需要负载的控制，简单的逻辑控制就能满足需要。

　　当CD进入汽车领域，车载音响就进入了4位MCU时代，AM/FM收音的调谐控制，和按键、显示以及CD的处理，一个4位单片机就足够了，这个时代，延续了十多年的时间，到今天，依然是市场上产品的主流。

　　按说，车载音响产品也应该向技术发展的程序一样，经历4位，到8位、16位，然后32位的发展过程，8位MCU的确进入了车载音响，但是，8位MCU根本还没有变成市场的主流，也没有获得比较大的份额，在摩尔定律的作用下，半导体呈现的加速现象，以及车载产品由于对可靠性和认证的严酷要求，8位MCU还没有形成普及，16位还很少应用，我们的结构设计，就一步跨入了32位时代。

　　4.基于32位系统的车载多媒体导航系统设计要求

　　在今天的车载产品中，我们采用32位CPU的设计，面临几个非常困难的特殊要求：

　　4.1.低待机功耗的要求

　　最好的系统设计是不要在待机时消费电源，但是，在这个不断讲求人体工程学需要的年代，每个系统又需要能够快速响应，因此往往都需要设计一个待机状态，在这个状态，维持一些最基本和简单的功能，车载音响中，比如维持实时时钟的运作，对汽车状态的监控等等。

　　车载系统都是通过电池来供电的，特别是在待机状态，为了保证汽车的即时响应的可靠性，车载设备在待机时，工业标准对其实际消耗电流的要求是很低的。

　　4.2.基于嵌入式操作系统的快速响应难题

　　在使用32位CPU的车载导航系统里面，我们无一例外的都需要一个操作系统（OS）才支撑工作，但是目前的任何一个操作系统对于车载产品来说都是一个庞然大物，其内部复杂和漫长的处理过程，导致其系统响应时间同应用环境的要求有一个比较大的差距。

　　如果解决这样的嵌入式系统的快速响应问题，是一个难题，也是一个车载项目的基本要求。

　　4.3.不同格式显示屏和触摸面板

　　LCD显示屏按照其驱动方式的不同，有模拟和数字驱动两种不同的方式。

　　我们的系统设计中，需要支持两种不同的驱动方式的显示屏。

　　4.3.1.数字屏的驱动