基于ＢＦ５３３的智能車載終端

摘要：本文采用數(shù)字信號處理器和模擬器件，構(gòu)建一個全功能的智能車載終端。該終端集合GPRS、GPS、藍牙、CMOS攝像等技術(shù)于一體，具有處理速度快、功能齊全實用、工作穩(wěn)定可靠等特點。

關(guān)鍵詞：車載終端；GPS；GPRS；藍牙

引言

機動車輛迅速增長，給人們的生活帶來方便的同時，也帶來了車輛管理、車輛防盜、車輛遇搶等問題。如何使車輛的管理科學化，提高車輛的運營安全，已經(jīng)成為一個亟待解決的重大課題。

基于BF533的智能車載終端整合了高性能處理器、全球定位系統(tǒng)、全球移動通信系統(tǒng)GSM/GPRS、藍牙耳機、TFT-LCD顯示器、CMOS攝像頭、FPGA邏輯接口、計算機網(wǎng)絡(luò)等資源。主要實現(xiàn)的功能指標有：

·圖像實時拍攝、處理功能：提供實時路面情況分析。

·實時定位功能：獲得高精度的位置及狀態(tài)信息。

·監(jiān)控報警：監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)分析可得出車輛位置并提供幫助。

·車載電話功能：可以實現(xiàn)藍牙免提電話功能，保證語音通信。

·圖像存儲和文件管理：可存儲壓縮圖像兩百多幅，存儲短信上千條。

·遠程控制功能：提供485總線接口，利用手機短信實現(xiàn)汽車內(nèi)設(shè)備的遠程控制。

·上網(wǎng)功能：通過GPRS實現(xiàn)無線上網(wǎng)，同時也可以下載導航地圖。

系統(tǒng)硬件設(shè)計

如圖1所示，整個系統(tǒng)包括三個部分：智能車載終端、藍牙耳機和服務(wù)器軟件(提供GPRS下載和遠程視頻監(jiān)控顯示)。由于篇幅關(guān)系，服務(wù)器軟件在這里不再論述。

智能車載終端

·BF533核心處理器

BF533是ADI公司Blackfin系列的高性能體系結(jié)構(gòu)的定點DSP。它具有兩個MAC信號處理引擎，采用正交類RISC微處理器指令集，特有的專用視頻指令使它在多媒體應(yīng)用開發(fā)方面具有顯著的優(yōu)勢，為以單DSP為核心開發(fā)較為復雜的多媒體系統(tǒng)提供可能。

此外，BF533還具備豐富的外設(shè)接口資源，通過數(shù)條高帶寬總線與內(nèi)核連接。除通用I/O口、實時時鐘及定時器外的所用外設(shè)均受DMA結(jié)構(gòu)支持。

·FPGA電路設(shè)計

為了使系統(tǒng)具有強大的擴展性，選用了EP1C6Q240。它是Altera公司Cyclone系列的中低檔產(chǎn)品，有5980個LE單元，內(nèi)部RAIV92kbits，PQFP240封裝，I/O 185個，2個PLL還支持LVDS、DDR等傳輸接口。它的配置使用最新型的AS配置方式，配置芯片是EPCS4(FLASH結(jié)構(gòu)、4Mbits)。

·藍牙手機和GPS接口

GPRS部分采用GR47芯片，它是SonyEricsson公司生產(chǎn)的新一代GPRS模塊，不僅能提供GSM語音、數(shù)據(jù)傳輸功能，還提供了GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能。

GPS部分采用高靈敏度的GR-87接收模塊，它還支持NMEA0183 v2.2標準信號格式及SiRF二位元編碼。

·其他接口電路

顯示器采用24位320×240的彩色LCD，只用了其中紅、綠、藍各6位像素。同時配置了像素時鐘和VM時鐘信號。

CMOS攝像頭采用OmniVision公司OV7660，ADμC7019通過SCCB接口對OV766C進行控制，包括對比度、亮度、飽和度、白平衡及自動曝光、同步信號位置及極性輸出、幀速率和數(shù)據(jù)輸出格式。

RS485總線是工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的LSO/OSI模型物理層標準協(xié)議之一，采用平衡式發(fā)送、差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動。

藍牙耳機

·總體結(jié)構(gòu)

藍牙耳機主要包括幾個部分：功能按鍵和狀態(tài)指示、藍牙模塊BC-2通信部分、語音編解碼電路、MIC及喇叭放大電路和電源電路。硬件總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

·ADμC7019芯片

ADI公司的ADμC7019微轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)語音的軟件編解碼。它采用ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)，運算速度可達45MIPS，支持16/32位精簡指令集，具有最多16通道、高達1000kSps采樣速率的12位A/D。

·語音編解碼電路

實驗發(fā)現(xiàn)，當采用GR47的單端音頻模式時，由于系統(tǒng)主板電路復雜，而且GR47處于發(fā)射狀態(tài)時電流達到3A，藍牙耳機接收到的音頻信號背景噪聲很大，因此選用差分模式，利用ADμC7019自帶的差分ADC完成音頻信號的采樣。

·音頻電路和電源電路

MIC和音頻功率放大電路選擇微功耗的MAX9812和D類音頻功放MAX9712，兩者均有關(guān)斷模式，關(guān)斷模式下的電流為μA級。

采用LP2992將鋰電池電壓降為3.3V，ADμC7019提供一路A/D作為電壓監(jiān)測，主要起保護和電量低的告警作用，當鋰電池電壓過低時，為防止鋰電池過度放電，ADμC7019先報警然后自動進入休眠模式。

當建立語音連接時平均電流為33.5mA，最大可達60mA，待機時平均電流為4.7mA。為了延長使用時間，耳機在不工作時盡量處于休眠模式(mA級)，有電話時通過軟件喚醒耳機進入工作狀態(tài)。

系統(tǒng)軟件設(shè)計

總體軟件設(shè)計分為三大部分，第一部分為ADSP-BF533主控程序設(shè)計，采用ADI公司的Visual DSP++開發(fā)環(huán)境和C/C++語言編程；第二部分為ADμC7019微控制器程序設(shè)計，采用Keil-ARM開發(fā)環(huán)境和C語言編程；第三部分為FPGA邏輯設(shè)計，采用VHDL語言編程，由于篇幅關(guān)系，F(xiàn)PGA部分不再論述。

ADSP-BF533的軟件設(shè)計

由圖3可知，BF533軟件系統(tǒng)分為三個層次：硬件接口層、基本功能層和頂級應(yīng)用層。其中，CMOS攝像頭數(shù)據(jù)的實時讀取與顯示依靠兩塊SRAM，BF533也分配兩塊SDRAM緩存來提高系統(tǒng)的吞吐量，其工作流程如圖4示。

ADμC7019的軟件設(shè)計

采用兩片ADμC7019來完成藍牙耳機和智能車載終端協(xié)處理功能，智能車載終端上的ADμC7019主要完成音頻編解碼、GPS信息的解析、CMOS攝像頭的初始化以及執(zhí)行BF-533通過SPI總線發(fā)出的命令等功能；藍牙耳機端的ADμC7019完成音頻編解碼、通話狀態(tài)指示和按鍵控制、電源管理等功能。其具體控制流程如圖5所示。

測試結(jié)果

經(jīng)過測試，本系統(tǒng)達到預期目標，實現(xiàn)引言所述的7條主要功能指標。具體實物如圖6所示。