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基于i.MX6车载音视频系统的设计和实现

作者:时间:2018-08-15来源:网络收藏

摘要:随着汽车产业和电子技术的发展,车载系统的电子化程度越来越高,作为汽车人机交互的重要组成部分,正成为研究的新热点。本文提出了智能手机和相结合的应用方案,分析了实现的硬件模块和软件流程图,驱动初始化状态机实现方法。系统测试结果表明本文提出的音视频系统实现了音视频基本功能,还可实现,并提供移动设备实时充电解决方案。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/386800.htm

近年来,随着汽车用户的覆盖普及和电子技术的不断创新发展,人们对汽车性能要求也越来越高,由传统的交通工具单一功能向多媒体、信息化的多功能交通工具转变;汽车产业从单纯的机械产品向光机电一体化转变。未来的趋势是电子化比重不断加强,车载音视频系统作为汽车人机交互的重要组成部分,成为研究的新热点。

目前市场上的车载音视频设备大都是以完整的音视频系统的形式出现在车载环境中。本文提出了一种利用飞思卡尔半导体最新一代处理器,并结合新颖的协议研究车载音视频系统的新方案,实现了功能,在多系统应用中注意防止同频干扰问题,并能提供移动设备实时充电解决方案。

1 基于的车载音视频系统架构

基于i.MX6车载音视频系统的系统架构如图1所示。本文设计的车载音视频系统由原始音视频数据源接收模块、数据处理、视频数据和音频数据输出组成。

系统在正常工作时,通过集成功能的智能手机向系统的接收模块输入音视频数据,数据可以储存在手机中的资源,也可以是从2G、GPRS、3G、LTE或WiFi等网络中获取的音视频数据。接收模块对接收到的格式的数据进行预处理,将数据中的视频数据和音频数据分离,并将视频数据转换成MIPI格式,音频数据转换成I2S格式。

将MIPI格式的视频数据和I2S格式的音频数据同时输入处理器i.MX6,视频数据经过图像处理子系统的相关处理后,转换成LVDS显示识别的RGB格式视频数据,通过LVDS线缆输出到显示设备。同时,通过处理器的一个I2S接收模块接收音频数据,对数据不作处理,直接通过处理器的另外一个I2S发送模块送到音频驱动器,经驱动后,通过喇叭或者耳机播放与视频同步的音乐。

2 系统硬件设计

基于i.MX6车载音视频系统的系统架构如图2所示。基于i.MX6的车载音视频系统硬件部分主要包括ADV7481构成的MHL数据格式接收模块、i.MX6处理器模块、显示模块、WM8962音频驱动模块和电源部分。

2.1 电源部分

电源部分由两部分构成,第一部分是输入过压保护电路,防止输入电压过大或外界干扰进入,损坏电路;第二部分是集成电压管理电路,集成了开关型电压转换电路和线性电压转换电路。

输入过压保护电路如图3所示。在正常输入5 V电源电压时,闭合开关S1,Q1的源极为5 V,栅极电压由电阻R2、R4、R5的分压决定,约为0.26 V,这样Q1的VGS为-4.74 V,低于开启电压-2.1 V,Q1的漏极和源极之间导通,主电源5 V流入PSU_5V0供给后级试用。当输入端输入非正常的过压时,稳压二极管D2的反向电压会超过它的反向击穿电压限值,使得D2的阴极电位稳定在5.1 V左右,同时使得三极管Q2的UBE大于0.7 V时,Q2的集电极和发射极之间导通,会有大量电流从其内部流过,这些电流会在R4和R5上产生压降,在Q1的栅极产生一个电压,使得Q1的栅源电压近似相等,高于开启电压-2.1 V,Q1管截止,阻止过压流入后级电路,实现保护后级电路的功能。

集成电压管理电路选用了飞思卡尔半导体的MMPF0100解决方案,它主要包括电源管理控制、线性稳压电源转换、开关电源转换3个部分。电源的管理控制部分可以配置输出的电压值,精度,输出时序等。开关电源电路的本质是一个串联型开关型稳压电源。线性稳压电源转换电路,实质上就是一个线性调制器。

2.2 接收模块

接收模块兼容MHL和HDMI两种数据源输入,其中MHL的差分数据线和HDMI的DATA0+/-共用一对差分线,CBUS与HDMI_HPD_CON共用一根信号线,电源和地共用。

系统靠检测连接器第2脚的CD_SENSE信号线的电平来判别是什么数据源输入。当CD_SENSE为高电平时,表示是MHL源输入;当CD_SENSE为低电平时,表示是HDMI源输入。

MHL有个特殊的功能,Sink端可以为Source设备供电,5 V电压要向外输出,而兼容HDMI接口检测时需要接收Source设备的5 V电压,这就意味着在两种不同的输入模式下,5V电源管脚的电流方向截然相反。

为了解决两种不同的应用造成的困扰,本文设计了一种5 V电源方案,如图4所示。当系统检测到MHL输入时,CD_SENSE是高电平,Q7管导通,Q7和Q8的栅极约为0 V,由于Q7存在体二极管,使得Q7和Q8源极的电位只比5 V低二极管的导通压降,仍为高电平,两个MOS管的VGS大于开启电压,都呈现导通状态,5 V电源通过连接器的电源脚为Source设备充电。当系统检测到HDMI输入时,CD_SENSE是低电平,Q6管截止,R15上没有电流,Q3和Q4源极和栅极电压相等,都呈现截止状态,5 V不能向外供电,电源管脚只接收Source的电压实现检测功能。

2.3 i.MX6处理器模块

本文选用飞思卡尔公司的i.MX6处理器,它集成4核ARM Cortex—A9,采用先进的纳米技术,且每个内核运行时最高速率可以达到1.2 GHz。每个处理器提供一个64 bit的存储器接口,以及一系列外设接口。如MIPI CSI-2接口、I2S接口、无线接口、显示接口、摄像传感器接口等。从这款芯片特性可以看出,它速率高、安全、功耗低,片上集成了多个外设接口,资源丰富,可以满足不断增长的车载娱乐、远程信息访问和处理、人机交互界面、集群显示的市场需求。

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