多媒體系統(tǒng)芯片 集成凝聚的汽車音頻系統(tǒng)

 汽車需要信息和娛樂(lè)系統(tǒng)的特殊組合。當(dāng)今信息娛樂(lè)電子采用真正的多媒體方法。汽車用信息娛樂(lè)系統(tǒng)需要為汽車駕駛員的操作提供相關(guān)信息，而這些信息往往是至關(guān)重要的。駕駛員收聽(tīng)娛樂(lè)、路況報(bào)告和來(lái)自像衛(wèi)星尋航系統(tǒng)的信息。而后座的乘客希望把視頻娛樂(lè)內(nèi)容加到系統(tǒng)中。

    設(shè)計(jì)問(wèn)題

    除了凝聚和可靠地呈現(xiàn)給駕駛員和乘客信息這一基本任務(wù)外，另外的問(wèn)題是為用戶提供可以控制系統(tǒng)的可靠實(shí)用方法。另外，也必須考慮汽車電子所遇到的惡劣環(huán)境。話音激活和控制能提供高級(jí)安全性，但是，在嘈雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)就不是一件容易的事情。另外，汽車本身也要考慮系統(tǒng)的占位面積和重量，而且熱管理也是關(guān)鍵。

    即使只考慮音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)也會(huì)呈現(xiàn)出復(fù)雜的情況。硬件需要處理不同的傳輸方法和元件編碼。CD、SD和Mini-SD卡和便攜MP3播放機(jī)必須是能適應(yīng)所有共同格式。除音頻CD外，系統(tǒng)的CD播放機(jī)應(yīng)該能夠覆蓋像ISO9660和CD-ROM這樣的數(shù)據(jù)傳輸類型。

    譯碼音頻文件不是一個(gè)微不足道的任務(wù)，用戶希望系統(tǒng)能以良好的聲音質(zhì)量適應(yīng)MP3、AAC、WMA和ATRAC所有共同文件格式。在較高級(jí)的系統(tǒng)，音頻基信息(如路況播報(bào))需要譯碼和包含在系統(tǒng)輸出中。

    汽車音頻CD播放機(jī)易于振動(dòng)，因此要注意在盤(pán)失讀時(shí)，為保持實(shí)時(shí)音頻輸出所具有的大量存儲(chǔ)器。這樣的RAM存儲(chǔ)器可能較大地增加成本和整個(gè)的占位面積。元件少和高集成度對(duì)汽車環(huán)境是很有利的。汽車所用設(shè)備也需要具有低功率特機(jī)模式，在汽車引擎關(guān)閉時(shí)，應(yīng)避免信息娛樂(lè)系統(tǒng)從電池中繼續(xù)耗電。

    多媒體系統(tǒng)芯片

    正在出現(xiàn)的集成方案簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)人員的任務(wù)，使更多的音頻功能占滿可用的空間。最新的集成系統(tǒng)芯片(SoC)方案包括Toshiba公司的TC94A34，TC9A70FG(Zipang-1)和TC94A73 MFC(Zipang-2)方案。這三款器件具有較高集成度，設(shè)計(jì)人員能靈活地決定是否購(gòu)買(mǎi)一個(gè)完整的方案，或靠自己的IP與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。三個(gè)器件都提供全范圍的音頻譯碼功能。TC94A70FG增加了CD控制電路；TC94A73MFG是一個(gè)單封裝系統(tǒng)(SiP)方案，它集成有FCRAM(快速周期RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)ESP(電沖擊保護(hù))功能。

    采用集成器件由于減少了元件數(shù)和沒(méi)有系統(tǒng)處理器開(kāi)鎖，所以能較大地簡(jiǎn)化車輛多媒體系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。Zipang IC可實(shí)現(xiàn)的功能包括：CD-DA播放模式(帶CD-text)，壓縮的音頻播放，ISO9660盤(pán)分析和控制，音頻播放和數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃D-ROM模式。不需要另外的元件也可提供數(shù)字濾波器、平衡和動(dòng)態(tài)范圍控制，以及聲域控制。

    新器件的音頻譯碼DSP功能包括支持MP3、WMA、ATRAC3、ATRAC CD和AAC音頻格式，專用的CD功能有包括一個(gè)數(shù)字伺服系統(tǒng)處理器(帶集成RF放大器和音頻DAC)。

    所有3個(gè)器件都提供并行接口和4線串行接口，可直接連接微控制器。串行數(shù)字音頻和模擬接口(3個(gè)I2S輸入，一個(gè)I2S輸出和一個(gè)SPDIF連接)為音頻輸入和輸出提供設(shè)靈活性)。

    應(yīng)用實(shí)例

    基于新器件的典型CD/音頻 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1)包括立MCU、Zipang器件、微控制器/固件、CD和SD卡硬件。

    在此實(shí)例中，CD驅(qū)動(dòng)通過(guò)I2S接口與Zipang器件通信。在全配置IC情況下，可以處理CD頭放大、同步幅度差保護(hù)和插入、解調(diào)、誤差校正和伺服系統(tǒng)控制。從CD讀出的PCM數(shù)據(jù)饋入集成音頻DAC，DAC支持標(biāo)準(zhǔn)PCM音頻定時(shí)輸入和輸出并包含內(nèi)置數(shù)字濾波。

    事實(shí)上微控制器和Zipang器件之間的通信對(duì)主要的主MCU而言是從屬的，可選擇通過(guò)并行或串行接口進(jìn)行。采用Toshiba公司專利話音IP的TMP91CY22F micro可以接收輸入的交通信息，編碼此信息可節(jié)省存儲(chǔ)器空間，并譯碼消息提供給駕駛員所希望的最新交通信息。此外，可以增加一個(gè)另外的EEPROM用于永久交通信息的存儲(chǔ)，它通過(guò)SPI與微控制器連接。

    TMP91CY22F micro本身執(zhí)行讀和管理來(lái)自SD卡數(shù)據(jù)文件所需的程序，傳輸來(lái)自音樂(lè)文件的ID3標(biāo)簽和提供用戶功能(如播放目錄和混合播放)，見(jiàn)圖2。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求消耗盡可能少的功率。只要需要，在不工作時(shí)，器件處于休眠模式并具在事件控制下被“喚醒”。在SD卡讀機(jī)情況下，插入一個(gè)卡將喚醒整個(gè)系統(tǒng)程序，這是在micro控制下進(jìn)行的?？刂破鞅旧砜梢酝ㄟ^(guò)其內(nèi)部定時(shí)器初始化系統(tǒng)操作或者主機(jī)提供喚醒輸入到micro和Zipang器件。

    結(jié)語(yǔ)

    本文所述結(jié)構(gòu)表明在車輛環(huán)境中集成多內(nèi)容源和多數(shù)據(jù)格式，以增加性能和驅(qū)動(dòng)的能力，這種趨勢(shì)會(huì)繼續(xù)下去，車輛音頻器件隨著音頻技術(shù)的發(fā)展需要增加復(fù)雜性，而元件也需要包含所增加的編譯碼器。

    器件也將延續(xù)增加集成度，進(jìn)一步降低元件數(shù)、功耗和主機(jī)開(kāi)銷。隨著這種結(jié)構(gòu)被廣泛采用，對(duì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的需求也會(huì)增加，以便加速產(chǎn)品上市。