武汉理工大学硕士学位论文车载多媒体信息系统的设计与实现姓名：李方申请学位级别：硕士专业：凝聚态物理指导教师：杨洪庭;戴亚文20090601摘要
随着现代汽车工业和电子技术的发展，集车载导航、通信、娱乐等多功能的车载多媒体信息系统的市场需求与日俱增。本文针对这种发展趋势和当前国产车多媒体信息系统功能单一、系统集成低等不足，特别是由于车载多媒体信息系统外设过多后，单控制器稳定性差，出现了状态切换不流畅等缺点，研究并设计了一种集成度高，性能更稳定的基于ＡＲＭ的双核车载多媒体信息系统，实现了导航、收音机、ＤＶＤ／ＶＣＤ／ＣＤ／ＭＰ３播放等功能的集成。由于上位机采用ＡＲＭ体系结构，具有多任务调度与管理，人机界面易扩充的特点。下位机采用ＳＴ公司的８位控制器易于控制和实时性好的优点，两者有效结合大大的提高了系统的稳定性与实时性。论文主要对双核控制器的车载多媒体平台的各个功能模块通信的具体实现进行了研究，包括：１）下位机硬件平台采用控制器ＳＴＭ８，通过ＩＩＣ协议实现了收音机、数字电视、音视频通道切换、ＴＦＴ液晶屏的控制；通过模拟红外ＤＶＤ通信协议实现了ＤＶＤ控制；研究和分析了ＣＡＮ总线，利用汽车的方向盘通过ＣＡＮ协议实现了车载多媒体系统与汽车的信息交互。２）在系统的上位机采用三星的ＡＲＭ９处理器￥３Ｃ２４４０作为主控制器实现了多媒体文件存储、触摸屏控制、ＧＰＳ导航数据获取、与下位机的信息交互。关键词：ＧＰＳ，ＣＡＮ总线，车载多媒体ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｏｆｍｏｄｅｍａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ
ａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍｓｓｕｃｈａｓｖｅｈｉｃｌｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｂｉｌｅｏｆｆｉｃｅ，
ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｉｓ
ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｅｎｄｅｎｃｙ，ｖｅｈｉｃｌｅｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｕｎｔｒｙＩＳｖｅｒｙｓｉｎｇｌｅ．ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｎｄｌｏｗ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ
ｓｏｍｅｈａｖｅｔｏｏＳＯｍａｎｙ
ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓｔｏｏｐｅｒａｔｅｓｍｏｏｔｈｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａ
ｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｄｕａｌ‘ｃｏｒｅｖｅｈｉｃｌｅ
ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＡＲＭ．
Ｍａｎ－ＣＯｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｅａｓｙｔｏｅｘｔｅｎｄ，ｂｅｃａｕｓｅ
ｈｏｓｔ
ｃｏｍｐｕｔｅｒ
ｈａｓＡＲＭ
ｓｙｓｔｅｍ．ｗｈｉｃｈｈａｓｍｕｌｔｉ．ｍｉｓｓｉｏｎｓｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ
ａｎｄ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｓｌａｖｅｕｓｅｓ
ＳＴ’ｓ８·ｂｉｔ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｈａｔｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｉｔｙ．
Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｈａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｖｅｒｙｍｏｄｕｌｅ’Ｓｃｏｎｃｒｅｔｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ：
１）ｓｌａｖｅＣＯｍｐｕｔｅｒ
ｕｓｅｓＳＴＭ８ｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ｆｕｌｆｉｌｌｓｒａｄｉｏ，
ｄｉｇｉｔａｌＴＶ，ｃｈａｎｎｅｌｅｘｃｈａｎｇｅ，ＴＦＴＬＣＤ，ｔｈｒｏｕｇｈ
１２Ｃｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｄｉｓｃｕｓｓｅｓａｎｄａｎａｌｙｓｅｓ
ＣＡＮ，ｆｕｌｆｉｌｌｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｘｃｈａｎｇｅ
ｂｅｔｗｅｅｎｖｅｈｉｃｌｅｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
ａｎｄｃａｒ；ｄｅｓｉｇｎｓｓｉｍｕｌａｔｅｄＩｎｆｒａｒｅｄＤＶＤｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃ０１．２）ｕｐｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒ
ｕｓｅｓｓａｍｓｕｎｇ’ＳＡＲＭｐｒｏｃｅｓｓｏｒ￥３Ｃ２４４０ａｓＭＣＵｔｏｆｕｌｆｉｌｌｍａｎｙｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓ
ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｄｏｃｕｍｅｎｔｓｔｏｒａｇｅ，ｔｏｕｃｈ－ｓｃｒｅｅｎｃｏｎｔｒｏｌ，ＧＰＳｎａｖｉｇａｔｉｏｎｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ａｎｄｍｕｔｕａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｓｌａｖｅ
ｃｏｍｐｕｔｅｒ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＧＰＳ，ＣＡＮＢＵＳ，Ｖｅｈｉｃｕｌａｒｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ．
Ｕ独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
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签名：玺导师签名：期：．冽毫彳武汉理工大学硕士学位论文１．１项目的背景及意义第１章绪论
随着嵌入式技术和汽车两大产业的快速发展，作为这两者的“结合体”的汽车电子产业，也正在步入快速的发展阶段。本文所要研究的车载多媒体信息平台就是应用嵌入式技术与汽车电子的产物。现代生活、工作节奏的加快，和对汽车越来越多的依赖，汽车已经成为了众多人生活中的重要工具。人们希望在车内的时间产生更多的综合效益。不但可以通过接受外界信息进行工作，而且还要有娱乐功能。这种生活、工作两便的需求，促进了车载多媒体信息平台的诞生和发展。车载多媒体信息平台是数据采集、车载多媒体、移动办公功能、导航等系统的总称。自从美国的福特牌汽车上开始安装了第一台汽车收音机，从那时候起标志着汽车已经进入了多媒体时代。经过了８０多年的发展，车载多媒体设备与其他数码设备得到了巨大的发展，从最初的ＦＭ调频收音机和卡带播放器等简单的车载音响，到现在非常普遍的车载ＣＤ／ＭＤ音响、车载ＶＣＤ／ＤＶＤ播放器、数字电视、倒车雷达，以及车载多媒体ＧＰＳ导航产品。车载电子设备逐渐发展成为集视听娱乐、通信导航等多功能于一体的多媒体系统。它不知不觉地改变着人们的生活方式，使汽车功能单一的代步工具成为移动着的工作、休闲娱乐场所。随着车载多媒体与ＧＰＳ导航系统的日益发展与完善，车载多媒体信息平台需求大大增加，预计到２０１０年，全球导航产品装机率大幅提高。德国博世集团推测，在全球汽车年产量中配备导航功能系统的车辆比例从２００６年的６％到２０１４的４３％以后还会继续增长，而汽车多媒体系统大多数汽车都有，因而将汽车多媒体系统与导航系统集成于一体的车载多媒体信息平台具有广阔的市场前景，本文正是基于这种需求与合作单位共同展开研究的。
１．２国内外研究的现状在国外，汽车工业发达的国家，当前，高、中档轿车中的电子设备配置都在向豪华型、个性化方向发展。其中作为视音享受的高品质音响和液晶显示器已经成为许多车型的标准配置，人们对轿车的娱乐性的要求也在不断提高，车载视频光盘、车载数字化视频光盘、车载电视、全球卫星导航系统等产品得到越来越多用户的青睐。集成度也相当高，系统也比较稳定，但是价格居高不下。武汉理工大学硕士学位论文在国内，纵观车载电子产品市场，当前汽车电子产品市场上大多数为国外品牌，如索尼、波士顿、先锋等。而国内市场由于缺乏自主创新，缺乏自主品牌和自主知识产权，汽车电子产品在国内发展相对缓慢【ｌＪ。同时国内产品功能不丰富，大部分是功能单一、结构简单的低端系统。国内市场上很少有将导航、影音播放等多个功能整合起来的多媒体系统。当用户想同时拥有多个功能的需求时，不得不购买多个产品同时安装在车内，这样不但占据了车内的许多空间，而且其重复投资。即使有，系统也不够稳定，经常出现系统反应迟钝的现象，究其原因，是因为系统外设过多后单控制器已经难以支撑，特别是在播放ＤＶＤ时，由于它与处理器信息交互非常频繁，所以当从ＤＶＤ状态切换到其他状态的时候就会出现系统不流畅的现象。就上提出并实现了一种将收音机，ＤＶＤ／ＶＣＤ／ＣＤ／ＭＰ３播放等功能与导航功能集成在一起具有双核控制器的车载多媒体信息平台。
１．３论文的基本思想和主要内容１．３．１论文的基本思想根据前面的分析及国内现状，本设计采用通用性强、市场前景最好的方案。本设计所做的工作主要是在嵌入式系统硬件各个模块及其连接总线既定的情况下，通过软件编程实现车载导航系统、数字电视、ＣＤＣ、ＤＶＤ、ＡＶ、ＭＰ３／ＭＰ４播放等功能。本文的车载信息系统结构上分为三部分：上位机板、下位机板、ＴＦＴ板。上位机板采用了３２位ＡＲＭ处理器三星的￥３Ｃ２４４０和嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统构成的先进的嵌入式系统。用于处理定位、存储各种音、视频文件，并通过ＵＡＲＴ与下位机进行信息交互。下位机采用的是意法半导体公司的ＳＴＭ８单片机。主要处理上位机发送的命令和汽车方向盘对信息平台的控制、各种视频和车上状态信息的显示，各种多媒体对象的控制。另外的ＴＦＴ控制板主要就是是液晶的显示电路，以及面板上的ＡＤ按键电路。采用ＣＡＮ总线技术实现了汽车方向盘与车载多媒体之间的信息交互，并采用ＬＣＤ模块进行信息的综合显示，克服了传统车载多媒体的缺陷。
１．３．２论文的主要内容本文研究的车载信息系统的主要研究工作可以概括为以下几个方面：（１）研究和分析ＡＲＭ处理器￥３Ｃ２４４０和ＳＴＭ８微处理器以及内部结构，并且以此为基础搭建出了系统的硬件平台。在上位机硬件平台上实现了ＬＩＮＵＸ系统
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