車載智能終端的設計思考

賈措

(沈陽師范大學，遼寧 沈陽 110034)

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車載智能終端的設計思考

賈措

(沈陽師范大學，遼寧 沈陽 110034)

本文主要闡述與上述車聯網系統配套的車載車聯網終端的硬件設計，主要包括處理器的選擇、硬件平臺的設計及外圍電路模塊的設計。在綜合權衡了CPU的速度、尺寸、耗電量、成本等等諸多因素以后，德州儀器(Texas Instruments)的ARM A9雙核心系列CPUOMAP4460成為了本終端CPU的首選。本文將選用基于ARM核心的TI OMAP平臺，闡述一個車載車聯網終端硬件設計。

車在聯網終端；硬件設計；OMAP

1　中央處理器的選擇

車載車聯網終端的CPU芯片，核心是處理器內核，本設計采用的是ARM Cortex-A9內核的OMAP4460處理器。

1.1視頻音頻編碼解碼加速器IVA2+，主要用于支持MPEG4、WMV9、H.264、RealVideo10等主流流媒體標準，以實現視頻通話并讓設備具備錄制和播放高質量的視頻的能力。IVA2+是TI開發的第二代優化版視頻音頻編碼解碼加速器，與以前的OMAP處理器相比，它在多媒體處理方面的性能最高可提高4倍。IVA2+增加了支持多種標準(MPEG4、H264、Windows Media Video和Real Video等)的高分辨率編碼和解碼。此外，ARM的向量浮點加速算法與OMAP4460的專用2D/3D圖形硬件加速器一起為設備提供了卓越的游戲功能。

1.2Power VR SGX圖形內核(GPU)，用于增強2D和3D圖片的渲染效果和速度并且支持OpenGL ES2.0和Open VG。由于OMAP4460處理器嵌入了由ImaginationTechnologies開發的POWERVR SGX系列圖形內核，該終端可以具備較好的圖形性能和先進的用戶界面功能。另外，OMAP4460處理器提供了“智能像素(smart pixel)”技術，該技術支持復雜和動態的圖像功能。這一技術允許開發者對圖形中的每個像素單獨編程，以顯著提高移動環境中的顯示效果，如高級的反射效果以及多紋理的背景等。

1.3圖像信號信號處理器(ISP)，該內核主要用來支持高像素攝像模塊，并且可以實現實時JPEG圖像壓縮。由于集成了圖像信號處理器(ISP)，OMAP4460可以連接高達1200萬像素的影像傳感器并且可以大幅降低連續拍攝遲延，使得圖像采集的質量達到甚至超過目前市場上的大部分數碼相機。另外，由于OMAP4460具備了實時JPEG圖像壓縮以及對串行和并行相機的連接支持功能，還有助于擴大數據處理量和存儲量，增加了設計靈活性。

1.4內置的M-Shield安全技術，使設備增加了數據內容保護、事務安全保護、網絡訪問安全保護、終端身份保護和網絡鎖定保護等功能。另外，在ARM Trust Zone技術的支持下，OMAP4460的安全性能進一步得到增強，可以給開發者和使用者提供一個具有高安全性能的互動式的應用程序環境。

2　車載聯網終端硬件平臺設計

基于對車聯網系統的功能需求，車聯網終端設備的性能需求是較高的，特別是車聯網的應用對于數據實時通信的需求非常高。使用型號為Pandaboard ES-OMAP4460的開發板OMAP4460處理器集成了ARMCortexTM-A8內核及高級數字信號處理器，并提供了豐富的外設接口，包括DVI視頻輸出、TV-OUT、音頻輸入輸出、USB OTG、USB HOST、SD/MMC、串口、JTAG、一個復合的模擬信號視頻輸入模塊、一個總的模擬信號視頻輸出模塊、500萬像素攝像頭、9寸電容式觸摸屏、GPS模塊、GSM/GPRS模塊、WIFI模塊、鋰電池等。

3　車載聯網終端硬件模塊設計

3.1信號接收模塊設計

信號接收模塊的功能主要是：首先通過天線接收微波信號，然后將微波信號向下變頻到中頻信號，數字化處理中頻信號后再進行主載波的捕獲與跟蹤、副載波的檢測與解調。然后上傳解調出的數據到上位機進行后續的數據處理。

該設計具有高性能、低功耗和便攜性的特點。信號接收模塊由FPGA模塊和基于OMAP4460處理器中的DSP核所組成。其中，主載波的捕獲和跟蹤、副載波的解調和匹配濾波由FPGA模塊負責，而基于OMAP4460處理器中的DSP核主要負責數字載波環、位同步和信號判決。

3.2復位模塊設計

OMAP4460開始信號由該復位模塊負責輸出，以啟動該系統開始運行。OMAP4460支持PWRON_RESET，PWRON_RESET是一個外部的非屏蔽復位信號。同時，OMAP4460還支持MPU子系統復位信號MPU_RST，MPU_RST復位信號僅負責給MPU子系統提供復位信號，PWRON RESET對系統全局復位。

3.3時鐘模塊設計

OMAP4460處理器有兩個時鐘源:系統時鐘和實時時鐘。實時時鐘時鐘主要為定時器、電源管理、UART通信等提供時鐘。OMAP4460處理器的系統時鐘可獨立地對MPU子系統、OMAP4460的DSP核以及相關存儲器管理器提供時鐘，同時可以地控制功耗。

3.4外存儲器模塊設計

FLASH應該算是外存儲的一種，內存可以簡單地分為兩類:隨機訪問存儲器RAM(Random Access Memory)和只讀存儲器ROM(Read Only Memory)。RAM存儲器的讀、寫速度都很快而且可隨機讀、寫，但存儲數據無法在掉電后保存。ROM作為只讀存儲器只能讀取數據而不能寫入數據，但掉電后數據不會丟，可以用于存放代碼和永久保存。

[1]李曉波,孟利民.H.264多媒體數據在嵌入式系統中的存儲機制的設計[J].浙江工業大學學報.2012,(04).

[2]周恕義,徐曉亮,李小勇.新型嵌入式多媒體系統架構[J].計算機工程與應用,2011,(01).

賈措(1994.08-)，河南虞城人，沈陽師范大學物理科學與技術學院，應用物理學專業。

U463

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1671-1602(2016)18-0036-01