汽車導(dǎo)航多媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

甄理

摘要：隨著當(dāng)前人們生活水平的不斷提高，汽車的擁有量也在不斷上升，在這個過程中，人們對汽車內(nèi)部設(shè)施的要求越來越高，而汽車導(dǎo)航的多媒體系統(tǒng)受到人們的廣泛關(guān)注，文章也將其作為重點(diǎn)展開介紹。

關(guān)鍵詞：汽車導(dǎo)航；多媒體系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

一、前言

近幾年來，我國的汽車工業(yè)和電子工業(yè)不斷發(fā)展，在技術(shù)水平上已經(jīng)有了很大的提升，但是當(dāng)前國產(chǎn)車多媒體信息系統(tǒng)功能單一，無法滿足人們的多樣化需求，在使用過程中也容易出現(xiàn)問題，因此需要不斷提高其性能。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由音頻播放器、多媒體語音導(dǎo)航、電流表、伺服連接界面以及液晶屏組成。主處理器采用了基于ARM處理器的SIRF PRIMA和WIN CE6.0操作系統(tǒng)構(gòu)成。并通過UART與STM8進(jìn)行信息交互。單片機(jī)采用的是意法半導(dǎo)體公司的STM8單片機(jī)。另外的TFT控制板主要就是液晶顯示電路[1]。

三、硬件設(shè)計(jì)

主處理器采用SIRF Prima芯片。SIRF Prima芯片基于ARM11核心處理器擁有600MHZ主頻，頻率更高，運(yùn)算速度更快。主要負(fù)責(zé)導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理、觸摸屏的控制、與單片機(jī)的信息交互。微處理器采用STM8微控制器內(nèi)核，存儲性能優(yōu)異。主要功能包括音/視頻通道的切換，DVD/IPOD等外設(shè)的控制，并通過CAN總線實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與汽車之間的信息交互[2]。

TFT控制板主要實(shí)現(xiàn)面板按鍵功能，與TFT液晶的外圍驅(qū)動電路。并采用LCD模塊進(jìn)行信息的綜合顯示，克服了傳統(tǒng)車載多媒體的缺陷。三個硬件功能模塊之間既有聯(lián)系同時也具有相對的獨(dú)立性。為了考慮數(shù)據(jù)通信的有效性，在接口方式的選擇上，主CPU和芯片的接口只能是USB或者UART，而UART接口實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)用廣泛，匹配性好，因此主CPU和芯片之間采用UART連接[3]。

四、需求分析

4.1 功能

隨機(jī)/循環(huán)播放、上下首切換、快進(jìn)快退播放、暫停/停止、進(jìn)出目錄、音/視頻切換以及選取歌曲功能；并讀取音樂的信息及狀態(tài)。

4.2 UI

IPOD Menu基本界面的顯示，當(dāng)前播放操作顯示、時鐘文本顯示、當(dāng)前播放曲目顯示、總曲目的顯示、當(dāng)前播放時間顯示、該曲目總播放時間顯示、當(dāng)前播放歌曲名稱的顯示、數(shù)字顯示當(dāng)前音量大小。IPOD Menu列表界面的顯示，此界面中能夠顯示當(dāng)前播放歌曲列表；列表欄目的顯示包括歌曲的ID和Song Name；在使用基本菜單界面中的上下翻頁箭功能時，能夠迅速刷新曲目列表至前一頁或者下一頁；手動觸摸點(diǎn)擊列表中任意一曲目欄時，有選中和播放該曲目的功能。IPOD Menu文本界面的顯示，此界面中能夠顯示當(dāng)前播放歌曲的SongTitle、Artist和Album信息；當(dāng)該信息長度長于規(guī)定的文本顯示界面時，該文本信息可以實(shí)現(xiàn)從左到右的自動滾動模式顯示。IPOD Menu數(shù)字鍵盤界面的顯示，此界面中能夠顯示0～9的數(shù)字按鈕，也包括刪除和確認(rèn)按鈕；此界面中有一欄顯示欄，可以按順序顯示出被觸摸選中的數(shù)字按鈕所代表的數(shù)字；刪除按鈕能夠在顯示欄中刪去上一個觸摸選中的數(shù)字；選好數(shù)字以后，觸摸選中確認(rèn)按鈕即可選擇播放ID為該數(shù)字的歌曲。

五、狀態(tài)分析

5.1 狀態(tài)的改變

當(dāng)用戶進(jìn)行UI操作時，首先將用戶的操作作為消息代碼進(jìn)行分析，然后根據(jù)機(jī)器中當(dāng)前已存儲的各種即時狀態(tài)，給每個操作進(jìn)行不同的處理；在相應(yīng)的操作執(zhí)行完畢以后，自然就有一些與該操作相關(guān)的狀態(tài)被改變了，此時將狀態(tài)的改變記錄并保存下來。

5.2 狀態(tài)的使用

在時鐘TICK下，每隔一個很短的時間內(nèi)，就判斷一下當(dāng)前的即時狀態(tài)和已經(jīng)存儲的狀態(tài)是否一樣，如果一樣則繼續(xù)檢測。

六、層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1 結(jié)構(gòu)分層原理圖

用戶操作（如觸摸屏和遙控器操作）通過UI層的處理，轉(zhuǎn)換為UI層消息發(fā)送，通過UI和CORE線程對消息進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的處理。如果該消息進(jìn)行的操作改變了狀態(tài)，就要對狀態(tài)進(jìn)行記錄；如果是數(shù)據(jù)請求，就要給相應(yīng)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；如果是數(shù)據(jù)發(fā)送，就要將所給數(shù)據(jù)存儲或者是顯示出來等；這些都是數(shù)據(jù)鏈路層的功能。機(jī)器與IPOD模塊之間的通信，包括通信口的打開關(guān)閉、底層通信方式等，都是UART層的功能。從下向上，IPOD播放信息能夠即時反饋給機(jī)器設(shè)備，首先通過底層通訊將已經(jīng)打包好了的IPOD數(shù)據(jù)發(fā)送過來，發(fā)送方式是由IPOD協(xié)議支持的。數(shù)據(jù)鏈路層在接收到UART層發(fā)送來的數(shù)據(jù)包以后，一層一層進(jìn)行解包，根據(jù)協(xié)議將命令和數(shù)據(jù)分離開來，將命令以消息的形式發(fā)送出去，并存儲數(shù)據(jù)。 通過UI和CORE線程對消息進(jìn)行分析，調(diào)取相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行UI顯示處理。

6.2 數(shù)據(jù)接受流程

UART通過中斷接收IPOD數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲起來，在數(shù)據(jù)鏈路層的接收處理過程中檢驗(yàn)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)層層剝離。鏈路層按協(xié)議將數(shù)據(jù)包頭解析為：IPOD Address、Receive Address、Data Length、Data Lingo、Cmd Data、Check Sum。

6.3 數(shù)據(jù)發(fā)送流程

收到數(shù)據(jù)請求或者是主動發(fā)送數(shù)據(jù)，都需要發(fā)送相應(yīng)的發(fā)送請求消息，處理線程收到該請求后，首先獲取需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)和相應(yīng)命令加上包頭打包發(fā)送給UART層。根據(jù)協(xié)議包頭定義為：IPOD Address、Receive Address、Data Length、Data Lingo、Cmd Data、Check Sum。

七、開關(guān)機(jī)設(shè)計(jì)

7.1 UART通信設(shè)計(jì)

若選擇UART端口，建立一個UART中斷載體；初始化ipod的全部數(shù)據(jù)以及UART端口，并打開端口；在一定延時后，發(fā)送一個斷開的命令給ipod；關(guān)閉播放器，重復(fù)以上操作直到初始化ipod成功；設(shè)置成連接狀態(tài)，獲得內(nèi)存消耗。

7.2 開/關(guān)機(jī)通信設(shè)計(jì)

當(dāng)發(fā)生開/關(guān)機(jī)操作后，創(chuàng)建一個足夠大的緩沖區(qū)；獲取開/關(guān)機(jī)的包頭數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)存儲到緩沖區(qū)內(nèi)并發(fā)送。

八、結(jié)束語

文章將汽車導(dǎo)航多媒體系統(tǒng)作為敘述的主要內(nèi)容，分別研究了汽車導(dǎo)航多媒體系統(tǒng)的構(gòu)成、需求、狀態(tài)、硬件設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容，旨在推動其現(xiàn)代化進(jìn)程，不斷滿足人們的多樣化需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王萬里. 一種車載多媒體導(dǎo)航升級系統(tǒng)及升級方法：， CN 105865477 A[P]. 2016.

[2] 馬文陽. 基于Gracenote的車載音樂播放管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 東南大學(xué)， 2017.

[3] 王麗， 李長玉. 射頻信號調(diào)節(jié)車載多媒體音量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J]. 電子測量技術(shù)， 2016， 39（12）：58-61.

（作者單位：長城汽車股份有限公司

河北省汽車工程技術(shù)研究中心）