基于EP1C6Q240器件和BF533處理器實現汽車智能終端系統的設計

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、全球移動通信系統GSM/GPRS、藍牙耳機、TFT-LCD顯示器、CMOS攝像頭、FPGA邏輯接口、計算機網絡等資源。主要實現的功能指標有：

*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信息。

*監控報警：監控中心通過數據分析可得出車輛位置并提供幫助。

*車載電話功能：可以實現藍牙免提電話功能，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，利用手機短信實現汽車內設備的遠程控制。

*上網功能：通過GPRS實現無線上網，同時也可以下載導航地圖。

系統硬件設計

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

基于EP1C6Q240器件和BF533處理器實現汽車智能終端系統的設計

圖1 系統硬件結構

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構的定點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用開發方面具有顯著的優勢，為以單DSP為核心開發較為復雜的多媒體系統提供可能。

此外，BF533還具備豐富的外設接口資源，通過數條高帶寬總線與內核連接。除通用I/O口、實時時鐘及定時器外的所用外設均受DMA結構支持。

·FPGA電路設計

為了使系統具有強大的擴展性，選用了EP1C6Q240。它是Altera公司Cyclone系列的中低檔產品，有5980個LE單元，內部RAM 92kbits，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 結構、4Mbits ）。

·藍牙手機和GPS接口

GPRS部分采用GR47芯片，它是Sony Ericsson公司生產的新一代GPRS模塊，不僅能提供GSM語音、數據傳輸功能，還提供了GPRS數據傳輸功能。

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，ADmC7019通過SCCB接口對OV7660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、幀速率和數據輸出格式。

RS485總線是工業領域廣泛應用的LSO/OSI模型物理層標準協議之一，采用平衡式發送、差分式接收的數據收發器來驅動。

藍牙耳機

·總體結構

藍牙耳機主要包括幾個部分：功能按鍵和狀態指示、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。硬件總體結構如圖2所示。

圖2 藍牙耳機硬件框圖

·ADmC7019芯片

ADI公司的ADmC7019微轉換器實現語音的軟件編解碼。它采用ARM7TDMI體系結構，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

實驗發現，當采用GR47的單端音頻模式時，由于系統主板電路復雜，而且 GR47處于發射狀態時電流達到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ADmC7019 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MAX9712，兩者均有關斷模式，關斷模式下的電流為mA級。

采用LP2992將鋰電池電壓降為3.3V，ADmC7019提供一路A/D作為電壓監測，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，ADmC7019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。

系統軟件設計

總體軟件設計分為三大部分，第一部分為ADSP-BF533主控程序設計，采用ADI公司的Visual DSP++開發環境和C/C++語言編程；第二部分為ADmC7019微控制器程序設計，采用Keil-ARM開發環境和C語言編程；第三部分為FPGA邏輯設計，采用VHDL語言編程，由于篇幅關系，FPGA部分不再論述。

ADSP-BF533的軟件設計

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

圖3 BF533軟件系統

圖4 圖像采集顯示控制流程

ADmC7019的軟件設計

采用兩片ADmC7019來完成藍牙耳機和智能車載終端協處理功能，智能車載終端上的ADmC7019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行BF-533通過SPI總線發出的命令等功能；藍牙耳機端的ADmC7019完成音頻編解碼、通話狀態指示和按鍵控制、電源管理等功能。其具體控制流程如圖5所示。