摘 要： 介紹了一種新型的嵌入式車載影音系統(tǒng)的結構組成。從車載影音系統(tǒng)的硬件及軟件設計出發(fā),，介紹了觸摸屏模塊,、AM/FM模塊和前面板模塊的設計。最后介紹了軟件系統(tǒng)的消息處理機制的實現(xiàn)原理并給出了主程序流程圖,。
關鍵詞： 車載影音,；觸摸屏；AM/FM,；消息處理機制
隨著社會的進步和科技的發(fā)展,，特別是21世紀信息時代的到來和我國汽車行業(yè)的興起,，與之相關的汽車多媒體技術也蓬勃發(fā)展起來了，人們對汽車音響需求與日俱增,，簡單的,、功能單一的低端音響不能滿足人們的需求，研發(fā)一種清晰度更好,、聽覺視聽效果更好,、集各種功能于一體的車載影音系統(tǒng)迫在眉睫，因此本文介紹一種觸摸式的具有Radio,、IRDA,、MP3、AM/FM,、CD,、DVD等功能的汽車影音系統(tǒng)的軟硬件的設計方法，目前該產品已投入市場且取得了很好的效益,。
1 系統(tǒng)結構圖
本文介紹的汽車影音系統(tǒng)的結構框圖如圖１所示,，主要由DVD伺服系統(tǒng)、AM/FM收音機模塊,、前面板模塊,、紅外遙控模塊、觸摸顯示屏,、U盤和SD卡接口模塊,、音視頻控制和功放電路模塊等組成，其中前面板主要是播放功能鍵和各種模式的切換功能鍵等,，U盤和SD卡接口模塊主要用來播放U盤和SD卡中音視頻,，DVD伺服系統(tǒng)主要完成DVD機芯的伺服控制，同時完成各種音視頻解碼,、編碼等,。
2 硬件電路的設計
根據汽車影音系統(tǒng)的控制功能，結合外圍模塊的工作器件和接口原理,，在軟硬件的設計中,，采用高集成度、低耦合度的結構化的設計方法,，力爭硬件結構模塊化,、軟件通用化、控制可靠,、軟硬件協(xié)調工作,。同時考慮到生產成本問題，選擇性價比高的器件,，特別是合適的主控MCU,，既要滿足系統(tǒng)軟件和硬件性能要求,，又要降低成本,。
2.1微控制器的選擇
主控MCU的主要功能是協(xié)調各個功能模塊按著一定的時序有條不紊地工作,，其中包括收音機鎖相環(huán)的控制、LCD顯示,、按鍵的處理,、音視頻的控制和切換、DVD伺服系統(tǒng)的通信等,。鑒于MCU在處理速度,、外部資源和價格等方面的考慮，MCU要具有豐富的I/O資源,、串行數(shù)據的通信能力,、較多的中端源、實時的處理能力,、較低的價格,，所以選擇了ST公司的ST72F321。ST72F321是在工業(yè)控制領域具有廣泛應用的ST7系列產品中的一員,，ST7系列產品內嵌工業(yè)中標準的8位微控制器核,，具備增強型指令系統(tǒng)，提供Flash和ROM版本,，在軟件的控制下有四種控制方式,。ST72F321單片機片內能提供較多的軟硬件資源，片內具有60 KB高容量閃存程序存儲器,，2 KB的RAM,。ST72F321的中斷管理有14個中斷向量加TRAP和 RESET，還有15個外部中斷輸入(占用4個向量),。ST72F321單片機有48個多功能雙向I/O腳,、5個定時器、16個輸入通道的10位A/D,。此外ST72F321提供了3種通信接口：SCI,、SPI、I２C總線接口,，可以方便地實現(xiàn)數(shù)據通信,。
2.2 觸摸屏的設計
觸摸技術以其直觀、操作簡單等優(yōu)點,，得到廣泛應用,。本系統(tǒng)就是采用觸摸技術實現(xiàn)人機交互的。
ADS7846是BB公司生產的一種四線制觸摸屏控制器,，廣泛應用在電阻式觸摸屏系統(tǒng)中,，ADS7846的核心是一個具有采樣和保持功能的12位逐次逼近式A/D轉換器,，其轉換速率可達125 kHz，且分辨率可編程為8位或12位,。該器件不僅具有X,、Y坐標測量功能，還具有電池電壓,、芯片溫度,、觸摸壓力和外模擬量4種測量功能，其工作方式可由控制字決定,，片內的6選1模擬多路開關可根據微控制器送來的命令字來選擇6個電壓量之一(X+,、Y+、Y-,、VBAT,、TEMP、AUXIN),，并將其送入A/D轉換器轉換,，再通過SPI接口將轉換值送入微控制器。此外,，ADS7846還集成有觸摸識別電路,，當檢測到有觸摸時，該電路會在PENIRQ(筆中斷)引腳輸出一個低電平信號,，并以該信號向微控制器提出測量觸點坐標的中斷請求,。該芯片采用單電源供電，工作電壓為2.2～5.25 V,，且內部自帶+2.5 V的參考電壓,。ST72F321和ADS7846觸摸屏控制器的觸摸系統(tǒng)硬件接口電路如圖2所示，其中TX+,、TX-,、TY+、TY-為位置輸入端,，分別對應四線制電阻式觸摸屏的四線制接口,，BUSY為忙信號指示，ADSCS為片選輸入,，DIN和DOUT為串行數(shù)據的輸入和輸出,，DCL為外部時鐘輸入引腳，PENIRQ為筆中斷引腳,，工作時應通過10~100 k?贅的電阻上拉,，當有出發(fā)事件發(fā)生時，可以向控制器發(fā)出中斷請求,，所以在本系統(tǒng)中ADSCS,、DCLK,、DIN、BUSY,、DOUT,、PENIRQ分別接ST72F321單片機的PE3、PB6,、PB7,、PE5、PE2,、PB4。另外,，IN3,、IN4為兩個附屬A/D輸入通道，本系統(tǒng)沒有用到,，使用時可將其接地,。
2.3收音機的設計
本系統(tǒng)的收音機部分采用了數(shù)字PLL芯片控制高頻頭專用模塊的形式來完成數(shù)字調諧功能，其中數(shù)字PLL芯片采用日本東芝公司的TC9257,，高頻頭采用LA1787,。數(shù)字PLL芯片的主要功能為PLL頻率合成系統(tǒng)中的參考分頻器、可編程分頻器和相位比較器等,。ST72F321單片機發(fā)出控制命令后,，經過PLL芯片處理，從芯片的相位比較器輸出端輸出參考頻率和可編程計數(shù)器分頻信號之間的相位差,，通過外圍的低通濾波電路控制LA1787產生相應的本振信號,，其中TC9257的接口電路如圖3所示。
2.4 前面板控制電路
前面板的電路主要是處理用戶的輸入命令以實現(xiàn)用戶的操作,，為了節(jié)約主控芯片的I/O資源,，不是采用矩陣模式的鍵盤，而是采用A/D按鍵,，因為ST72F321提供了兩通道的A/D轉換器,，結合車載音響的常用功能按鍵，其實現(xiàn)電路如圖4所示,。其中主程序定時檢測KEY0,、KEY1的電壓，通過A/D轉換器獲取電壓值,，然后查表得到按鍵值發(fā)送到消息隊列中,，讓主程序處理，其中電路串聯(lián)的電阻值不相同,，是為了實現(xiàn)按鍵按下后電壓值可以均勻分布,。
3 系統(tǒng)的軟件設計
在汽車影音系統(tǒng)設計中,，不僅要實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能和各種指標，而且要考慮軟件的可維護性和擴展性,，所以采用了結構化編程思路,，將各個功能模塊劃分為相互獨立的模塊。本系統(tǒng)主要包括主程序和電源管理,、消息處理,、模式控制、解碼DVD,、收音機處理,、UI處理、DVD通信,、音量控制等子程序,。下面主要介紹主程序和觸摸屏子程序的設計。
3.1 主程序的設計
汽車影音系統(tǒng)的主程序流程圖如圖5所示,，輸入主要包括按鍵和觸摸屏幕,，遙控器數(shù)據、DVD狀態(tài),，輸出部分為LCD,、輸出DVD命令等。為了本系統(tǒng)軟件設計滿足系統(tǒng)各種性能指標和實時性的要求,，同時使程序更易維護和擴展,，主程序采用了基于消息驅動的編程方法。
基于消息驅動的編程方法,，即通過在中斷服務程序中,，向主程序的消息隊列添加相應的消息，將中斷服務程序中的數(shù)據處理部分分離出來,。在主程序中,，通過讀取消息隊列的消息，根據相應的處理函數(shù)進行處理,，然后銷毀執(zhí)行完成的消息,。
3.2觸摸屏程序的設計
ADS7846可通過片內模擬多路開關的切換，將X+/Y+端接VCC,，將X-/Y-端接地,，并將X+/Y+和X-/Y-以差分形式接到A/D轉換器的輸入端。這樣,，當點擊觸摸屏的不同位置時,，輸入到A/D轉換器中的電壓就不相同，再經A/D轉換后，就可得到觸點的輸出值,，該輸出值與觸點的位置成近似線性關系,。ADS7846與ST72F321之間通過標準的SPI接口相連，并由ST72F321啟動三次SPI傳送來完成轉換,。第一次SPI傳送由ST72F3211向ADS7846發(fā)送控制字,，含起始位、通道選擇,、8/12位模式選擇,、差分／單端選擇和掉電模式選擇；后兩次SPI傳送則是ST72F321讀取A/D轉換后的結果數(shù)據,，至此便完成了ADS7846和ST72F321之間的一次通信,。其中觸摸屏軟件設計的流程如圖6所示。
本文的設計方案設計的產品經過測試取得良好的效果,，現(xiàn)在該產品已經投入生產,，取得良好的經濟效益。該系統(tǒng)的硬件電路可靠,、穩(wěn)定，抗干擾能力強,，軟件的設計實時性很強,，而且軟件具有模塊化、集成化,、通用化的特點,，易于維護和升級，同時該系統(tǒng)成本低,，對設備的要求低,，易于生產。
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