基於32位系統的車載多媒體導航系統設計

09.20.2010

1.引言

車載多媒體導航系統，是在汽車環境中，能夠獨立工作的的多媒體系統和導航系統。相對於手持式的個人導航產品（PND），產品對環境和性能有著高出許多的要求。

首先是工作的環境溫度問題，汽車是人類肢體的機械延伸，是一個移動外衣，其工作的環境溫度，從零下4、50℃的嚴冬，到零上的7-80℃的沙漠、戈壁灘，裝置在其中產品都需要適應，這樣的要求，超過了工業產品的工作環境標準。

一般地，符合汽車前裝的電子產品，我們的工作溫度要求會在-30℃到+85℃之內。

同時，汽車中，由於存在點火系統，發電系統等，電磁工作環境是極端惡劣的，對於接收極微弱地球定位衛星信號的導航系統來說，抵禦電磁干擾、達到一個適當的穩定的性能，難度是可以想見的。

而震動對於產品的要求，也是汽車環境的一個非常具體的指標，在其中採用的部件、連接器，顯示器屏幕等，都需要達到符合要求的抗震動性能。

其他像鹽霧、潮濕、油污等環境因素，車載產品需要都能夠超過家用和一般工業產品的要求。

而即使是這樣的惡劣環境，車載產品的可靠性要求仍需要保持在一個相當的級別之上，在設計系統時，我們需要在可靠性、可用性、擬人性等方面，花費比較其他家用和工業產品多出許多倍的精力和時間。

一個車載產品，在完成設計後，要進入汽車中應用，要經過非常冗長而繁雜的測試過程，特別是漫長的路測，這個實際的技術和工程需要，導致新技術新器件進入車載的機率大大減小，速度大大慢過消費和其他領域。

　　2.背景

車載音響產品，從收音機、磁帶機到CD播放機，經歷了數十年的逐步完善和提升的過程，在車載CD剛剛開始普及的時候，車載多媒體的概念還在推演之中，技術環境的快速推動，車載產品就已經面臨將導航、聯網、甚至移動計算等功能快速納入的壓力和實際需要，固體儲存和數字壓縮音樂、數字聲音廣播和數字電視廣播，各種產品不斷地進入汽車。

現在，隨著LCD應用的日趨成熟，汽車影音產品全面進入平板顯示時代，從儀錶盤的升級換代，到內容顯示方式和檔次的提升，我們看到，一個以顯示為中心的汽車產品需求已經實實在在擺在我們的面前，其中，導航產品成為汽車標配部件，在高端汽車中已經是現實，而在普通汽車中實現，也是指日可待了。

3.車載音響產品結構設計的演化歷程

車載音響產品，長期在簡單的邏輯控制結構上面發展，那個時候，系統主要就是支持收音，逐漸地有了磁帶，系統不需要負載的控制，簡單的邏輯控制就能滿足需要。

當CD進入汽車領域，車載音響就進入了4位MCU時代，AM/FM收音的調諧控制，和按鍵、顯示以及CD的處理，一個4位單片機就足夠了，這個時代，延續了十多年的時間，到今天，依然是市場上產品的主流。

按說，車載音響產品也應該向技術發展的程序一樣，經歷4位，到8位、16位，然後32位的發展過程，8位MCU的確進入了車載音響，但是，8位MCU根本還沒有變成市場的主流，也沒有獲得比較大的份額，在摩爾定律的作用下，半導體呈現的加速現象，以及車載產品由於對可靠性和認證的嚴酷要求，8位MCU還沒有形成普及，16位還很少應用，我們的結構設計，就一步跨入了32位時代。

4.基於32位系統的車載多媒體導航系統設計要求

在今天的車載產品中，我們採用32位CPU的設計，面臨幾個非常困難的特殊要求：

　　4.1.低待機功耗的要求

最好的系統設計是不要在待機時消費電源，但是，在這個不斷講求人體工程學需要的年代，每個系統又需要能夠快速響應，因此往往都需要設計一個待機狀態，在這個狀態，維持一些最基本和簡單的功能，車載音響中，比如維持實時時鐘的運作，對汽車狀態的監控等等。

車載系統都是通過電池來供電的，特別是在待機狀態，為了保證汽車的即時響應的可靠性，車載設備在待機時，工業標準對其實際消耗電流的要求是很低的。

4.2.基於嵌入式操作系統的快速響應難題

在使用32位CPU的車載導航系統裡面，我們無一例外的都需要一個操作系統（OS）才支撐工作，但是目前的任何一個操作系統對於車載產品來說都是一個龐然大物，其內部複雜和漫長的處理過程，導致其係統響應時間同應用環境的要求有一個比較大的差距。

如果解決這樣的嵌入式系統的快速響應問題，是一個難題，也是一個車載項目的基本要求。

　　4.3.不同格式顯示屏和触摸面板

LCD顯示屏按照其驅動方式的不同，有模擬和數字驅動兩種不同的方式。

我們的系統設計中，需要支持兩種不同的驅動方式的顯示屏。

　　4.3.1.數字屏的驅動