基于DSP的下一代车载娱乐系统

作者：Paul Wheeler 美国模拟器件公司时间：2008-05-21来源：汽车电子设计收藏

　　车载娱乐系统的技术发展趋势正在变得日益复杂，通过铜缆发送音频数据的简单音频系统已经成为过去。为了满足多通道音频处理和分布式视频的要求，复杂的网络处理变得越来越流行。特别是与数字传输内容保护(DTCP)加密和解密方法相关的面向媒体的系统传输(MOST)光网络正在被许多高挡和中档汽车采用，这种趋势以及车载音频系统通常必须以变化的采样频率适应多种输入源(调幅和调频、CD、DVD、蜂窝电话和导航系统输入)这个事实给数字信号处理器(DSP)供应商增加了压力，要求他们提供增强性能和更高集成度的处理器。

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　　基于MOST的车载高端娱乐系统

　　MOST总线专门用于满足要求严格的车载环境。这种新的基于光纤的网络能够支持24.8Mbps的数据速率，与以前的铜缆相比具有减轻重量和减小电磁干扰(EMI)的优势。

　　MOST总线基于环形拓扑，从而允许共享多个发送和接收器的数据。MOST总线主控器(通常位于汽车音响主机处)有助于数据采集，所以该网络可支持多个主拓扑结构，在一个网络上最多高达64个主设备。为了确保数据安全，总线主控器在上电时将查询总线上的每一台从设备并且完成自动密钥交换(AKE)。如果从设备有一个有效的总线密钥，那么允许它使用预定的协议发送和接收MOST总线上的数据。

　　MOST传输协议由分割成帧的数据块组成，每一帧包含流数据、分组数据和控制数据。流数据与MOST时钟同步并且不断地在网络中循环传输。分组数据与MOST时钟异步，根据需要产生，其中一个例子就是来自无线个人数字助理(PDA)设备的电子邮件。帧中分配给流数据和分组数据之间的带宽是可变的，以满足系统在特定的时间需求，并且其控制字包含数据类型、在帧中什么地方可以找到数据以及数据大小等流信息。控制信息可以在多个帧中分配，并且应该在接收设备中重建。

　　音频处理

　　图1给出了一个简单的基于MOST总线的车载音频娱乐系统。来自DVD播放器音频源内容，例如PCM、AC3和DTS通过SPDIF链路传送到主机。SPDIF链路将以音频源的采样频率(FS_in1)工作，例如对于CD音频为44.1kHz，对于AC3和DTS等DVD视频内容为48KHz。当要将编码的音频数据传输到网络上时，在传输之前必须对传输内容进行加密以阻止盗版拷贝。通常对于车载系统可选的加密机制是DTCP，该机制将在下面介绍。

图1：基于MOST总线的典型车载高端娱乐系统

　　ADI公司的BlackFin处理器架构非常适合于这种功能，因为它具有丰富的外设和优化的指令集，从而能使它完成类似微控制器(MCU)的工作以及传统DSP的工作。同时，导航系统公告(Navigation System Announcement)也必须通过MOST总线传输到放大器，以允许驾驶员在驾驶时能够听到指令。这些基于PCM的信号通常基于12.24kHz立体声，我们称之为FS_in2。MOST收发器可收发多种音频源信号，并且重新将数据安排成数据块以便在总线上传输(如图2所示)。

图2：基于MOST总线的车载音频娱乐系统原理图

　　一些音频数据包中可能采用DTCP加密(如FS_in1)，它们通过总线传输到放大器部分，而这部分通常位于汽车尾部(见图3)。

图3：放大器系统处理流程

　　当音频源数据通过MOST总线发送后，DSP必须重构原始分组数据，并且如果数据是DTCP加密的，则需要将数据流解密为最初的形式。通过MOST总线传输的副作用就是丢失了源音频的原始采样速率，即使采用时钟重构技术，原始的源采样率也无法精确地重构，这将导致DSP缓存器中可听到的“pop”声以及声音丢失。

　　为了进一步增加系统的复杂性，使用DTCP的加密技术已经成为网络应用中的必备条件，从而可为通过网络的数字数据提供安全。DTCP有四层拷贝保护机制：拷贝控制信息(CCI)、设备鉴别和AKE、内容加密和系统更新。

　　拷贝控制信息(CCI)是以通过网络传输的内容为基础，并且它由内容拥有者决定，例如“免费拷贝”、“禁止拷贝”、“不再拷贝”和“拷贝一次”。在交换任何内容之前，网络上的设备必须确定是否它们是原始内容。有完全鉴权和受限访问鉴权两个级别。在密钥交换之后，可通过网络传输内容。采用预定义基本密码引擎加密和解密内容，并且放入MOST传输协议的保护内容包中，该保护包具有包头签名以识别已经加密的内容。

　　下一代系统问题的解决方案

　　基于网络的车载娱乐系统的系统相关问题日益增加，为了解决这些问题，ADI公司已经开发出了SHARC ADSP-21365处理器。