车载多功能无线系统
汽车电子，也就是电子技术在汽车上的应用，始于20世纪50年代。之后，电子技术在汽车上的应用领域越来越广。70年代后期，大规模、超大规模集成电路的发展，为汽车提供了速度快、功能强、性能可靠、成本低的电子控制系统。
如今，电子技术有了更进一步的飞跃。不但出现了功能强大的MCU、嵌入式CPU、各类高精度传感器、高性能汽车总线、实时抢占式多任务嵌入操作系统，而且GPS、GSM、CDMA、局域Wireless总线、超高频测距等无线技术也达到了稳定可靠、实用的程度，而语音合成与识别、图像跟踪与识别等关键技术也已经由军用转为民用。
与此同时，汽车工业本身也取得了突飞猛进的发展，这些技术进步直接引发了汽车电子应用系统的高密度化、高技术化、功能多样化。汽车电子的规模化，得益于汽车产业的规模化，2003年全球汽车电子行业的总产值为1,160亿美元，预计2005年可以达到1,350亿美元。反观国内，2003年的汽车电子总产值为310亿元(RMB)，预计2005年可以达到700亿元。虽然落后，却反映出了极大的发展潜力和市场空间。
人们对汽车本身的要求越来越高，动力性、安全性、节能环保、舒适娱乐性、自诊断自恢复、驾驶的自动性、维修的简便性等是主要的几个方面。与之相对应的汽车电子系统则有电控助力转向系统、电子稳定系统、胎压、胎温自动监测、转速均衡、遥控门锁、自动感应式雨刷、倒车雷达、SBC刹车系统、定速/安全巡航系统、定位/导航/防盗系统、娱乐系统、行驶记录仪以及汽车测试台等。
本文介绍的是深圳市北高智电子有限公司开发的车载多功能无线系统。北高智是一家专业的元器件代理商和方案提供商，有着众多的代理产品，其中涉及工业控制、消费、无线通信、PC周边等众多领域。车载多功能无线系统在广泛调研市场需求和客户需求的基础上，集成了定位、导航、防盗、车载免提电话、无线上网、数据传输、短消息、DVD/MP3影视娱乐、紧急呼叫、读卡器等多项功能。下面将简单介绍该系统。
本系统的系统结构层次框图如下：
系统结构层次看上去比较简单，详细地内容不在本文详述。
硬件原理框图如下：
硬件原理框图描述：
本系统的核心器件是EP9315，基于ARM920T的工控、消费类嵌入式CPU，提供了原理框图中除了电源管理模块、后备电源模块、CPLD扩展逻辑模块、GPS模块、GSM模块（或CDMA模块）之外的所有模块的功能接口，开发较为简便。Card Reader（读卡器）模块通过标准USB口连接，实际是一个独立的产品，CPLD扩展逻辑除了提供GPS模块和GSM/GPRS或CDMA模块的访问控制逻辑外，预留了一定的逻辑，方便扩展更多的功能，如轮胎压力、轮胎温度的无线接收、Video Camera的视频输入（可用于拓宽视野、路面车道自动跟踪等）、Zigbee无线协议等。
模块功能描述：
● GPS定位模块
这是本系统的主要功能模块之一。采用韩国HADARU公司的HPM103H-6模块，结合系统中的矢量地图，实现汽车的定位、导航、防盗，当车速超过设定门限时报警等功能。HPM103H-6能够同时跟踪12颗卫星，定位精度优于12米，冷启动时间小于56秒。
● GSM/GPRS或CDMA模块
这是本系统的另一个主要功能模块。用户可以选择GSM/GPRS、CDMA模块的其中之一。该模块提供车载免提电话、无线上网、数据传输、短消息等功能；还能设定3个紧急电话号码（如110等），通过特定的按钮（Urgent Button）实现紧急呼叫；也可以通过系统提供的以太网接口，连接笔记本电脑等设备，完成相应的功能。
● KeyB/Touch Screen模块
这是本系统提供的固有的输入接口，完成系统功能、参数设定。本模块提供了64键键盘和一块触摸屏。输入接口也可以通过USB 2#或3#，外接鼠标，完成或辅助完成设定功能。
● LCD显示/LED指示灯模块
LCD显示屏是本系统的交互显示介面及系统状态、视频节目的输出界面。提供8个LED指示灯，其中2个用于提示系统的电源、系统运行状态，1个用于指示外界信号到达（电话呼入、短消息到达），1个用于GPS的运行状态，另外4个可以根据需要设定为报警或指示。
● UART/IrDA模块
提供一个标准的串行接口和一个标准的红外接口。
● USB 1# / Card Reader模块
USB 1# 模块专门为Card Reader（读卡器）模块提供接口，Card Reader能够完成对CFI,II、MD、SM、xD、SD、MMC、MS、MS Pro、MS Duo、MS MagicGate等类型闪存卡的读写，方便旅游者的记录转储。Card Reader本身也是北高智的一个独立产品。
● USB 2# / 3# 模块
提供2个标准的USB接口。
● RTC模块
提供本系统的实时时钟。
● 电源管理/后备电源模块
后备电源模块在系统掉电时，为RTC提供后备电源，其含有充电电路，在系统上电时，由电源管理模块提供充电电源。
电源管理模块完成对本系统的供电，提供了+5V、+3.3V、+1.8V、+12V、-12V等电压，具有系统复位、过压、过流保护功能；此外，还有及其重要的上电时序控制，以防器件发生栓锁现象。
● Audio模块
提供本系统音频信号的输入、输出。输入部分提供MIC、Line-in（分为Lline-in，Rline-in）、内部音频总线、SPDIF接口；输出部分提供Line-out（也分为Lline-out和Rline-out）、Stereo Headphone、Speaker（2 Channels）。可以实现录音和放音。
● Urgent Button模块
此模块仅有3个按钮，可以安装在车中任意明显或隐蔽位置，用手或脚来控制，完成紧急呼叫的功能。这3个由CPLD内部的中断控制器控制，保证其实时性。
● 10/100M 以太网接口
EP9315已经提供了以太网MAC层的MII接口，只要选者一个PHY接口IC即可实现以太网的物理电路。本模块选用了Cirrus Logic公司的CS8952，支持10Base-T和100Base-X，作为通用的以太网接口。
● CPLD扩展逻辑模块
本模块选用Altera公司的产品，容量可以升级，封装不变，以便于未来增加逻辑功能。本模块除了提供系统的译码逻辑、LED灯及紧急按钮的控制外，也提供EP9315对GPS模块、GSM/GPRS或CDMA模块的访问控制，另外还保留了许多地址空间和I/O线，以备将来的功能扩展之用。
● SSD硬盘模块
EP9315带有标准的IDE接口，可以直接挂接IDE硬盘。但是由于汽车内部的温度比较高、振动剧烈，机械式的硬盘容易损坏，故而选用SSD（Solid State Drive）固态电子硬盘。SimpleTech公司的Zeus系列SSD固态硬盘，具有温度范围宽，抗震动、抗冲击、容量大（2GB ~ 128GB）等优点，带有标准的IDE接口，可以直接替换普通机械式硬盘。在重要器件介绍中会详细介绍SSD硬盘的特点和性能。
SSD硬盘用于承载操作系统、文本、媒体文件等。本系统支持Windows CE和Linux嵌入式操作系统，将来还会支持其它的嵌入式操作系统。
● nvSRAM
nvSRAM作为SRAM在系统运行时使用，作为Flash在系统掉电时保存重要的配置数据。该器件会在重要器件中介绍。
● Boot Flash
Boot Flash在系统上电时首先被执行，然后根据配置读取硬盘中的操作系统引导块至EP9315中，从而完成操作系统的启动。
重要器件介绍：
1． EP9315
EP9315是Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T内核的200Mhz的处理器，功能强大，适合于工业控制、消费等领域，如数字多媒体服务器、远程信息监控、瘦客户机、机顶盒、POS机、生物安全系统、GPS定位/巡航设备等。其特点有：
ARM核心部分：
● 16KB的数据缓存和16KB的指令缓存
● 内存管理单元（支持Linux、Windows CE）
● 100MHz的系统总线
● MaverickCrunch 数学运算及信号处理引擎
● MaverickKey 权限、IP安全ID
外围接口部分：
● PCMCIA接口
● 图形加速器
● EIDE接口，2个
● 10/100MHz Ethernet MAC
● USB2.0全速主机，3个
● UART，基于16550的，3个
● IrDA红外接口，支持慢速、快速模式
● LCD接口，带有专用的SDRAM通道
● Touch Screen触摸屏接口
● SPI接口
● AC’ 97 音频接口
● I2S 接口，6个
● 8x8键盘接口
可选外部存储器支持：
● 32-Bit SDRAM， 4bank
● 32/16/8-bit SRAM/Flash/ROM/接口
● 串行EEPROM接口
内部功能模块：
● 实时时钟，软件可调
● 12个DMA 数据传输通道，最大限度提升了系统性能
● Boot ROM
● 双锁相环，控制所有时钟
● 看门狗定时器
● 2个通用16-bit定时器
● 1个通用32-bit定时器
● 1个40-bit调试用途定时器
通用I/O：
● 16条有中断功能的增强型GPIO
● 49条复用的GPIO
封装：
● 352-Pin PBGA
下图是EP9315的结构框图。
2． U634H256-SA35
这是一颗32Kbyte x 8 的nvSRAM，35ns的访问速度，德国ZMD公司生产的IC，专门用于环境比较苛刻的系统，温度范围宽（-40℃～+125℃）、抗干扰能力强，特别适合汽车这类环境条件的工业应用。nvSRAM内部有一套SRAM和一套FLASH，两者在bit级别上一一对应，运行时作为SRAM，掉电时作为FLASH存储数据，并且提供3种SRAM至FLASH的数据存储模式：掉电模式、硬件模式、软件指令模式，以及2种FLASH至SRAM的数据召回模式：上电模式、软件指令模式。
3． SSD硬盘
SimpleTech公司SSD硬盘，广泛应用于工业、冗余存储等稳定性比较高的领域，SSD硬盘是用Flash加FPGA开发而成的，有以下特点：
● 持续读/写速度：Up to 60MB/s
● 44Pin IDE接口(2.5-inch)，40Pin IDE接口(3.5-inch)
● 2.5-inch/3.5-inch的工业标准
● 符合ATA-5标准，支持PIO0-4，UDMA0-4
● Master/Slave跳线选择
● 百万次的擦写周期
● 容量：从2GB到128GB
● 10年的数据保持时间
● 防震、防碰撞的铝合金外壳
● 紧凑的设计，厚度仅为9.5mm
● 读写损耗均衡、坏块管理算法专利
● 不稳定供电时，具有可靠的运行保证
● 快速的初始化，固件可以现场升级
在可靠性方面有以下特点：
● 手动/自动的自诊断系统
● 可选的掉电保护电路
● EDC/ECC错误检测和错误纠正
● SMART系统
汽车电子的发展已经经历了无处理器的模拟技术阶段、简单的MCU的数字技术阶段、16位MCU阶段，现在正处于32位CPU、嵌入式处理器的SoC阶段，其发展方向不可避免地会朝着FPGA的方向发展，越来越多地依靠强大的硬件平台来处理越来越多的离散海量数据，使对汽车本身的控制越来越智能、越来越精确、越来越安全，这一天我们终将看到。
本系统所采用的重要器件，包括Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T内核的200Mhz的处理器、德国ZMD公司生产的32kbyte x 8 的nvSRAM，以及SimpleTech公司SSD硬盘等.
如今，电子技术有了更进一步的飞跃。不但出现了功能强大的MCU、嵌入式CPU、各类高精度传感器、高性能汽车总线、实时抢占式多任务嵌入操作系统，而且GPS、GSM、CDMA、局域Wireless总线、超高频测距等无线技术也达到了稳定可靠、实用的程度，而语音合成与识别、图像跟踪与识别等关键技术也已经由军用转为民用。
与此同时，汽车工业本身也取得了突飞猛进的发展，这些技术进步直接引发了汽车电子应用系统的高密度化、高技术化、功能多样化。汽车电子的规模化，得益于汽车产业的规模化，2003年全球汽车电子行业的总产值为1,160亿美元，预计2005年可以达到1,350亿美元。反观国内，2003年的汽车电子总产值为310亿元(RMB)，预计2005年可以达到700亿元。虽然落后，却反映出了极大的发展潜力和市场空间。
人们对汽车本身的要求越来越高，动力性、安全性、节能环保、舒适娱乐性、自诊断自恢复、驾驶的自动性、维修的简便性等是主要的几个方面。与之相对应的汽车电子系统则有电控助力转向系统、电子稳定系统、胎压、胎温自动监测、转速均衡、遥控门锁、自动感应式雨刷、倒车雷达、SBC刹车系统、定速/安全巡航系统、定位/导航/防盗系统、娱乐系统、行驶记录仪以及汽车测试台等。
本文介绍的是深圳市北高智电子有限公司开发的车载多功能无线系统。北高智是一家专业的元器件代理商和方案提供商，有着众多的代理产品，其中涉及工业控制、消费、无线通信、PC周边等众多领域。车载多功能无线系统在广泛调研市场需求和客户需求的基础上，集成了定位、导航、防盗、车载免提电话、无线上网、数据传输、短消息、DVD/MP3影视娱乐、紧急呼叫、读卡器等多项功能。下面将简单介绍该系统。
本系统的系统结构层次框图如下：
系统结构层次看上去比较简单，详细地内容不在本文详述。
硬件原理框图如下：
硬件原理框图描述：
本系统的核心器件是EP9315，基于ARM920T的工控、消费类嵌入式CPU，提供了原理框图中除了电源管理模块、后备电源模块、CPLD扩展逻辑模块、GPS模块、GSM模块（或CDMA模块）之外的所有模块的功能接口，开发较为简便。Card Reader（读卡器）模块通过标准USB口连接，实际是一个独立的产品，CPLD扩展逻辑除了提供GPS模块和GSM/GPRS或CDMA模块的访问控制逻辑外，预留了一定的逻辑，方便扩展更多的功能，如轮胎压力、轮胎温度的无线接收、Video Camera的视频输入（可用于拓宽视野、路面车道自动跟踪等）、Zigbee无线协议等。
模块功能描述：
● GPS定位模块
这是本系统的主要功能模块之一。采用韩国HADARU公司的HPM103H-6模块，结合系统中的矢量地图，实现汽车的定位、导航、防盗，当车速超过设定门限时报警等功能。HPM103H-6能够同时跟踪12颗卫星，定位精度优于12米，冷启动时间小于56秒。
● GSM/GPRS或CDMA模块
这是本系统的另一个主要功能模块。用户可以选择GSM/GPRS、CDMA模块的其中之一。该模块提供车载免提电话、无线上网、数据传输、短消息等功能；还能设定3个紧急电话号码（如110等），通过特定的按钮（Urgent Button）实现紧急呼叫；也可以通过系统提供的以太网接口，连接笔记本电脑等设备，完成相应的功能。
● KeyB/Touch Screen模块
这是本系统提供的固有的输入接口，完成系统功能、参数设定。本模块提供了64键键盘和一块触摸屏。输入接口也可以通过USB 2#或3#，外接鼠标，完成或辅助完成设定功能。
● LCD显示/LED指示灯模块
LCD显示屏是本系统的交互显示介面及系统状态、视频节目的输出界面。提供8个LED指示灯，其中2个用于提示系统的电源、系统运行状态，1个用于指示外界信号到达（电话呼入、短消息到达），1个用于GPS的运行状态，另外4个可以根据需要设定为报警或指示。
● UART/IrDA模块
提供一个标准的串行接口和一个标准的红外接口。
● USB 1# / Card Reader模块
USB 1# 模块专门为Card Reader（读卡器）模块提供接口，Card Reader能够完成对CFI,II、MD、SM、xD、SD、MMC、MS、MS Pro、MS Duo、MS MagicGate等类型闪存卡的读写，方便旅游者的记录转储。Card Reader本身也是北高智的一个独立产品。
● USB 2# / 3# 模块
提供2个标准的USB接口。
● RTC模块
提供本系统的实时时钟。
● 电源管理/后备电源模块
后备电源模块在系统掉电时，为RTC提供后备电源，其含有充电电路，在系统上电时，由电源管理模块提供充电电源。
电源管理模块完成对本系统的供电，提供了+5V、+3.3V、+1.8V、+12V、-12V等电压，具有系统复位、过压、过流保护功能；此外，还有及其重要的上电时序控制，以防器件发生栓锁现象。
● Audio模块
提供本系统音频信号的输入、输出。输入部分提供MIC、Line-in（分为Lline-in，Rline-in）、内部音频总线、SPDIF接口；输出部分提供Line-out（也分为Lline-out和Rline-out）、Stereo Headphone、Speaker（2 Channels）。可以实现录音和放音。
● Urgent Button模块
此模块仅有3个按钮，可以安装在车中任意明显或隐蔽位置，用手或脚来控制，完成紧急呼叫的功能。这3个由CPLD内部的中断控制器控制，保证其实时性。
● 10/100M 以太网接口
EP9315已经提供了以太网MAC层的MII接口，只要选者一个PHY接口IC即可实现以太网的物理电路。本模块选用了Cirrus Logic公司的CS8952，支持10Base-T和100Base-X，作为通用的以太网接口。
● CPLD扩展逻辑模块
本模块选用Altera公司的产品，容量可以升级，封装不变，以便于未来增加逻辑功能。本模块除了提供系统的译码逻辑、LED灯及紧急按钮的控制外，也提供EP9315对GPS模块、GSM/GPRS或CDMA模块的访问控制，另外还保留了许多地址空间和I/O线，以备将来的功能扩展之用。
● SSD硬盘模块
EP9315带有标准的IDE接口，可以直接挂接IDE硬盘。但是由于汽车内部的温度比较高、振动剧烈，机械式的硬盘容易损坏，故而选用SSD（Solid State Drive）固态电子硬盘。SimpleTech公司的Zeus系列SSD固态硬盘，具有温度范围宽，抗震动、抗冲击、容量大（2GB ~ 128GB）等优点，带有标准的IDE接口，可以直接替换普通机械式硬盘。在重要器件介绍中会详细介绍SSD硬盘的特点和性能。
SSD硬盘用于承载操作系统、文本、媒体文件等。本系统支持Windows CE和Linux嵌入式操作系统，将来还会支持其它的嵌入式操作系统。
● nvSRAM
nvSRAM作为SRAM在系统运行时使用，作为Flash在系统掉电时保存重要的配置数据。该器件会在重要器件中介绍。
● Boot Flash
Boot Flash在系统上电时首先被执行，然后根据配置读取硬盘中的操作系统引导块至EP9315中，从而完成操作系统的启动。
重要器件介绍：
1． EP9315
EP9315是Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T内核的200Mhz的处理器，功能强大，适合于工业控制、消费等领域，如数字多媒体服务器、远程信息监控、瘦客户机、机顶盒、POS机、生物安全系统、GPS定位/巡航设备等。其特点有：
ARM核心部分：
● 16KB的数据缓存和16KB的指令缓存
● 内存管理单元（支持Linux、Windows CE）
● 100MHz的系统总线
● MaverickCrunch 数学运算及信号处理引擎
● MaverickKey 权限、IP安全ID
外围接口部分：
● PCMCIA接口
● 图形加速器
● EIDE接口，2个
● 10/100MHz Ethernet MAC
● USB2.0全速主机，3个
● UART，基于16550的，3个
● IrDA红外接口，支持慢速、快速模式
● LCD接口，带有专用的SDRAM通道
● Touch Screen触摸屏接口
● SPI接口
● AC’ 97 音频接口
● I2S 接口，6个
● 8x8键盘接口
可选外部存储器支持：
● 32-Bit SDRAM， 4bank
● 32/16/8-bit SRAM/Flash/ROM/接口
● 串行EEPROM接口
内部功能模块：
● 实时时钟，软件可调
● 12个DMA 数据传输通道，最大限度提升了系统性能
● Boot ROM
● 双锁相环，控制所有时钟
● 看门狗定时器
● 2个通用16-bit定时器
● 1个通用32-bit定时器
● 1个40-bit调试用途定时器
通用I/O：
● 16条有中断功能的增强型GPIO
● 49条复用的GPIO
封装：
● 352-Pin PBGA
下图是EP9315的结构框图。
2． U634H256-SA35
这是一颗32Kbyte x 8 的nvSRAM，35ns的访问速度，德国ZMD公司生产的IC，专门用于环境比较苛刻的系统，温度范围宽（-40℃～+125℃）、抗干扰能力强，特别适合汽车这类环境条件的工业应用。nvSRAM内部有一套SRAM和一套FLASH，两者在bit级别上一一对应，运行时作为SRAM，掉电时作为FLASH存储数据，并且提供3种SRAM至FLASH的数据存储模式：掉电模式、硬件模式、软件指令模式，以及2种FLASH至SRAM的数据召回模式：上电模式、软件指令模式。
3． SSD硬盘
SimpleTech公司SSD硬盘，广泛应用于工业、冗余存储等稳定性比较高的领域，SSD硬盘是用Flash加FPGA开发而成的，有以下特点：
● 持续读/写速度：Up to 60MB/s
● 44Pin IDE接口(2.5-inch)，40Pin IDE接口(3.5-inch)
● 2.5-inch/3.5-inch的工业标准
● 符合ATA-5标准，支持PIO0-4，UDMA0-4
● Master/Slave跳线选择
● 百万次的擦写周期
● 容量：从2GB到128GB
● 10年的数据保持时间
● 防震、防碰撞的铝合金外壳
● 紧凑的设计，厚度仅为9.5mm
● 读写损耗均衡、坏块管理算法专利
● 不稳定供电时，具有可靠的运行保证
● 快速的初始化，固件可以现场升级
在可靠性方面有以下特点：
● 手动/自动的自诊断系统
● 可选的掉电保护电路
● EDC/ECC错误检测和错误纠正
● SMART系统
汽车电子的发展已经经历了无处理器的模拟技术阶段、简单的MCU的数字技术阶段、16位MCU阶段，现在正处于32位CPU、嵌入式处理器的SoC阶段，其发展方向不可避免地会朝着FPGA的方向发展，越来越多地依靠强大的硬件平台来处理越来越多的离散海量数据，使对汽车本身的控制越来越智能、越来越精确、越来越安全，这一天我们终将看到。
本系统所采用的重要器件，包括Cirrus Logic公司出品的基于ARM920T内核的200Mhz的处理器、德国ZMD公司生产的32kbyte x 8 的nvSRAM，以及SimpleTech公司SSD硬盘等.
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