本文介紹了深圳北高智電子有限公司開發(fā)的車載" title="車載">車載多功能" title="多功能">多功能無線系統(tǒng)" title="無線系統(tǒng)">無線系統(tǒng)。車載多功能無線系統(tǒng)在廣泛調研市場需求和客戶需求的基礎上，集成了定位、導航、防盜、車載免提電話、無線上網、數據傳輸、短消息、DVD/MP3影視娛樂、緊急呼叫、讀卡器等多項功能。
汽車" title="汽車">汽車電子，也就是電子技術在汽車上的應用，始于20世紀50年代。之后，電子技術在汽車上的應用領域越來越廣。70年代后期，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，為汽車提供了速度快、功能強、性能可靠、成本低的電子控制系統(tǒng)。
如今，電子技術有了更進一步的飛躍。不但出現了功能強大的MCU、嵌入式CPU、各類高精度傳感器、高性能汽車總線、實時搶占式多任務嵌入操作系統(tǒng)，而且GPS、GSM、CDMA、局域Wireless總線、超高頻測距等無線技術也達到了穩(wěn)定可靠、實用的程度，而語音合成與識別、圖像跟蹤與識別等關鍵技術也已經由軍用轉為民用。
與此同時，汽車工業(yè)本身也取得了突飛猛進的發(fā)展，這些技術進步直接引發(fā)了汽車電子應用系統(tǒng)的高密度化、高技術化、功能多樣化。汽車電子的規(guī)模化，得益于汽車產業(yè)的規(guī)?；?，2003年全球汽車電子行業(yè)的總產值為1,160億美元，預計2005年可以達到1,350億美元。反觀國內，2003年的汽車電子總產值為310億元(RMB)，預計2005年可以達到700億元。雖然落后，卻反映出了極大的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g。
人們對汽車本身的要求越來越高，動力性、安全性、節(jié)能環(huán)保、舒適娛樂性、自診斷自恢復、駕駛的自動性、維修的簡便性等是主要的幾個方面。與之相對應的汽車電子系統(tǒng)則有電控助力轉向系統(tǒng)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)、胎壓、胎溫自動監(jiān)測、轉速均衡、遙控門鎖、自動感應式雨刷、倒車雷達、SBC剎車系統(tǒng)、定速/安全巡航系統(tǒng)、定位/導航/防盜系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、行駛記錄儀以及汽車測試臺等。
本文介紹的是深圳市北高智電子有限公司開發(fā)的車載多功能無線系統(tǒng)。北高智是一家專業(yè)的元器件代理商和方案提供商，有著眾多的代理產品，其中涉及工業(yè)控制、消費、無線通信、PC周邊等眾多領域。車載多功能無線系統(tǒng)在廣泛調研市場需求和客戶需求的基礎上，集成了定位、導航、防盜、車載免提電話、無線上網、數據傳輸、短消息、DVD/MP3影視娛樂、緊急呼叫、讀卡器等多項功能。下面將簡單介紹該系統(tǒng)。
本系統(tǒng)的系統(tǒng)結構層次框圖如下：
系統(tǒng)結構層次看上去比較簡單，詳細地內容不在本文詳述。
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、消費類嵌入式CPU，提供了原理框圖中除了電源管理模塊、后備電源模塊、CPLD擴展邏輯模塊、GPS模塊、GSM模塊（或CDMA模塊）之外的所有模塊的功能接口，開發(fā)較為簡便。Card Reader（讀卡器）模塊通過標準USB口連接，實際是一個獨立的產品，CPLD擴展邏輯除了提供GPS模塊和GSM/GPRS或CDMA模塊的訪問控制邏輯外，預留了一定的邏輯，方便擴展更多的功能，如輪胎壓力、輪胎溫度的無線接收、Video Camera的視頻輸入（可用于拓寬視野、路面車道自動跟蹤等）、Zigbee無線協(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HADARU公司的HPM103H-6模塊，結合系統(tǒng)中的矢量地圖，實現汽車的定位、導航、防盜，當車速超過設定門限時報警等功能。HPM103H-6能夠同時跟蹤12顆衛(wèi)星，定位精度優(yōu)于12米，冷啟動時間小于56秒。
● GSM/GPRS或CDMA模塊
這是本系統(tǒng)的另一個主要功能模塊。用戶可以選擇GSM/GPRS、CDMA模塊的其中之一。該模塊提供車載免提電話、無線上網、數據傳輸、短消息等功能；還能設定3個緊急電話號碼（如110等），通過特定的按鈕（Urgent Button）實現緊急呼叫；也可以通過系統(tǒng)提供的以太網接口，連接筆記本電腦等設備，完成相應的功能。
● 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、參數設定。本模塊提供了64鍵鍵盤和一塊觸摸屏。輸入接口也可以通過USB 2#或3#，外接鼠標，完成或輔助完成設定功能。
● 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LED指示燈，其中2個用于提示系統(tǒng)的電源、系統(tǒng)運行狀態(tài)，1個用于指示外界信號到達（電話呼入、短消息到達），1個用于GPS的運行狀態(tài)，另外4個可以根據需要設定為報警或指示。
● UART/IrDA模塊
提供一個標準的串行接口和一個標準的紅外接口。
● USB 1# / Card Reader模塊
USB 1# 模塊專門為Card Reader（讀卡器）模塊提供接口， Card Reader能夠完成對CFI,II、MD、SM、xD、SD、MMC、MS、MS Pro、MS Duo、MS MagicGate等類型閃存卡的讀寫，方便旅游者的記錄轉儲。Card Reader本身也是北高智的一個獨立產品。
● USB 2# / 3# 模塊
提供2個標準的USB接口。
● RTC模塊
提供本系統(tǒng)的實時時鐘。
● 電源管理/后備電源模塊
后備電源模塊在系統(tǒng)掉電時，為RTC提供后備電源，其含有充電電路，在系統(tǒng)上電時，由電源管理模塊提供充電電源。
電源管理模塊完成對本系統(tǒng)的供電，提供了+5V、+3.3V、+1.8V、+12V、-12V等電壓，具有系統(tǒng)復位、過壓、過流保護功能；此外，還有及其重要的上電時序控制，以防器件發(fā)生栓鎖現象。
● Audio模塊
提供本系統(tǒng)音頻信號的輸入、輸出。輸入部分提供MIC、Line-in（分為Lline-in，Rline-in）、內部音頻總線、SPDIF接口；輸出部分提供Line-out（也分為Lline-out和Rline-out）、Stereo Headphone、Speaker（2 Channels）?？梢詫崿F錄音和放音。
● Urgent Button模塊
此模塊僅有3個按鈕，可以安裝在車中任意明顯或隱蔽位置，用手或腳來控制，完成緊急呼叫的功能。這3個由CPLD內部的中斷控制器控制，保證其實時性。
● 10/100M 以太網接口
EP9315已經提供了以太網MAC層的MII接口，只要選者一個PHY接口IC即可實現以太網的物理電路。本模塊選用了Cirrus Logic公司的CS8952，支持10Base-T和100Base-X，作為通用的以太網接口。
● CPLD擴展邏輯模塊
本模塊選用Altera公司的產品，容量可以升級，封裝不變，以便于未來增加邏輯功能。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GPS模塊、GSM/GPRS或CDMA模塊的訪問控制，另外還保留了許多地址空間和I/O線，以備將來的功能擴展之用。
● SSD硬盤模塊
EP9315帶有標準的IDE接口，可以直接掛接IDE硬盤。但是由于汽車內部的溫度比較高、振動劇烈，機械式的硬盤容易損壞，故而選用SSD（Solid State Drive）固態(tài)電子硬盤。SimpleTech公司的Zeus系列SSD固態(tài)硬盤，具有溫度范圍寬，抗震動、抗沖擊、容量大（2GB ~ 128GB）等優(yōu)點，帶有標準的IDE接口，可以直接替換普通機械式硬盤。在重要器件介紹中會詳細介紹SSD硬盤的特點和性能。
SSD硬盤用于承載操作系統(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)，將來還會支持其它的嵌入式操作系統(tǒng)。
● nvSRAM
nvSRAM作為SRAM在系統(tǒng)運行時使用，作為Flash在系統(tǒng)掉電時保存重要的配置數據。該器件會在重要器件中介紹。
● Boot Flash
Boot Flash在系統(tǒng)上電時首先被執(zhí)行，然后根據配置讀取硬盤中的操作系統(tǒng)引導塊至EP9315中，從而完成操作系統(tǒng)的啟動。
重要器件介紹：
1． EP9315
EP9315是Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T內核的200Mhz的處理器，功能強大，適合于工業(yè)控制、消費等領域，如數字多媒體服務器、遠程信息監(jiān)控、瘦客戶機、機頂盒、POS機、生物安全系統(tǒng)、GPS定位/巡航設備等。其特點有：
ARM核心部分：
● 16KB的數據緩存和16KB的指令緩存
● 內存管理單元（支持Linux、Windows CE）
● 100MHz的系統(tǒng)總線
● MaverickCrunch 數學運算及信號處理引擎
● MaverickKey 權限、IP安全ID
外圍接口部分：
● PCMCIA接口
● 圖形加速器
● EIDE接口，2個
● 10/100MHz Ethernet MAC
● USB2.0全速主機，3個
● UART，基于16550的，3個
● IrDA紅外接口，支持慢速、快速模式
● LCD接口，帶有專用的SDRAM通道
● Touch Screen觸摸屏接口
● SPI接口
● AC’ 97 音頻接口
● I2S 接口，6個
● 8x8鍵盤接口
可選外部存儲器支持：
● 32-Bit SDRAM， 4bank
● 32/16/8-bit SRAM/Flash/ROM/接口
● 串行EEPROM接口
內部功能模塊：
● 實時時鐘，軟件可調
● 12個DMA 數據傳輸通道，最大限度提升了系統(tǒng)性能
● Boot ROM
● 雙鎖相環(huán)，控制所有時鐘
● 看門狗定時器
● 2個通用16-bit定時器
● 1個通用32-bit定時器
● 1個40-bit調試用途定時器
通用I/O：
● 16條有中斷功能的增強型GPIO
● 49條復用的GPIO
封裝：
● 352-Pin PBGA
下圖是EP9315的結構框圖。
2． U634H256-SA35
這是一顆32Kbyte x 8 的nvSRAM，35ns的訪問速度，德國ZMD公司生產的IC，專門用于環(huán)境比較苛刻的系統(tǒng)，溫度范圍寬（-40℃～+125℃）、抗干擾能力強，特別適合汽車這類環(huán)境條件的工業(yè)應用。nvSRAM內部有一套SRAM和一套FLASH，兩者在bit級別上一一對應，運行時作為SRAM，掉電時作為FLASH存儲數據，并且提供3種SRAM至FLASH的數據存儲模式：掉電模式、硬件模式、軟件指令模式，以及2種FLASH至SRAM的數據召回模式：上電模式、軟件指令模式。
3． SSD硬盤
SimpleTech公司SSD硬盤，廣泛應用于工業(yè)、冗余存儲等穩(wěn)定性比較高的領域，SSD硬盤是用Flash加FPGA開發(fā)而成的，有以下特點：
● 持續(xù)讀/寫速度：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)標準
● 符合ATA-5標準，支持PIO0-4，UDMA0-4
● Master/Slave跳線選擇
● 百萬次的擦寫周期
● 容量：從2GB到128GB
● 10年的數據保持時間
● 防震、防碰撞的鋁合金外殼
● 緊湊的設計，厚度僅為9.5mm
● 讀寫損耗均衡、壞塊管理算法專利
● 不穩(wěn)定供電時，具有可靠的運行保證
● 快速的初始化，固件可以現場升級
在可靠性方面有以下特點：
● 手動/自動的自診斷系統(tǒng)
● 可選的掉電保護電路
● EDC/ECC錯誤檢測和錯誤糾正
● SMART系統(tǒng)
汽車電子的發(fā)展已經經歷了無處理器的模擬技術階段、簡單的MCU的數字技術階段、16位MCU階段，現在正處于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朝著FPGA的方向發(fā)展，越來越多地依靠強大的硬件平臺來處理越來越多的離散海量數據，使對汽車本身的控制越來越智能、越來越精確、越來越安全，這一天我們終將看到。
本系統(tǒng)所采用的重要器件，包括Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T內核的200Mhz的處理器、德國ZMD公司生產的32kbyte x 8 的nvSRAM，以及SimpleTech公司SSD硬盤等.