基于EP1C6Q240器件和BF533处理器实现汽车智能终端系统的设计
引言
机动车辆迅速增长，给人们的生活带来方便的同时，也带来了车辆管理、车辆防盗、车辆遇抢等问题。如何使车辆的管理科学化，提高车辆的运营安全，已经成为一个亟待解决的重大课题。
基于bf533的智能车载终端整合了高性能处理器、全球定位系统、全球移动通信系统gsm/gprs、蓝牙耳机、tft-lcd显示器、cmos摄像头、fpga逻辑接口、计算机网络等资源。主要实现的功能指标有：
*图像实时拍摄、处理功能：提供实时路面情况分析。
*实时定位功能：获得高精度的位置及状态信息。
*监控报警：监控中心通过数据分析可得出车辆位置并提供帮助。
*车载电话功能：可以实现蓝牙免提电话功能，保证语音通信。
*图像存储和文件管理：可存储压缩图像两百多幅，存储短信上千条。
*远程控制功能：提供485总线接口，利用手机短信实现汽车内设备的远程控制。
*上网功能：通过gprs实现无线上网，同时也可以下载导航地图。
系统硬件设计
如图1所示，整个系统包括三个部分：智能车载终端、蓝牙耳机和服务器软件（提供gprs下载和远程视频监控显示）。由于篇幅关系，服务器软件在这里不再论述。
图1 系统硬件结构
智能车载终端
·bf533核心处理器
bf533是adi公司blackfin系列的高性能体系结构的定点dsp。它具有两个mac信号处理引擎，采用正交类risc微处理器指令集，特有的专用视频指令使它在多媒体应用开发方面具有显著的优势，为以单dsp为核心开发较为复杂的多媒体系统提供可能。
此外，bf533还具备丰富的外设接口资源，通过数条高带宽总线与内核连接。除通用i/o口、实时时钟及定时器外的所用外设均受dma结构支持。
·fpga电路设计
为了使系统具有强大的扩展性，选用了ep1c6q240。它是altera公司cyclone系列的中低档产品，有5980个le单元，内部ram 92kbits，pqfp240 封装，i/o 185个，2个pll，还支持lvds、ddr 等传输接口。它的配置使用最新型的as配置方式，配置芯片是epcs4（flash 结构、4mbits ）。
·蓝牙手机和gps接口
gprs部分采用gr47芯片，它是sony ericsson公司生产的新一代gprs模块，不仅能提供gsm语音、数据传输功能，还提供了gprs数据传输功能。
gps部分采用高灵敏度的gr-87接收模块，它还支持nmea0183 v2.2 标准信号格式及sirf二位元编码。
·其他接口电路
显示器采用24位320×240的彩色lcd，只用了其中红、 绿、蓝各6位像素。同时配置了像素时钟和vm时钟信号。
cmos摄像头采用omnivision公司ov7660，admc7019通过sccb接口对ov7660进行控制，包括对比度、亮度、饱和度、白平衡及自动曝光、同步信号位置及极性输出、帧速率和数据输出格式。
rs485总线是工业领域广泛应用的lso/osi模型物理层标准协议之一，采用平衡式发送、差分式接收的数据收发器来驱动。
蓝牙耳机
·总体结构
蓝牙耳机主要包括几个部分：功能按键和状态指示、蓝牙模块bc-2通信部分、语音编解码电路、mic及喇叭放大电路和电源电路。硬件总体结构如图2所示。
图2 蓝牙耳机硬件框图
·admc7019芯片
adi公司的admc7019微转换器实现语音的软件编解码。它采用arm7tdmi体系结构，运算速度可达45mips，支持16/32位精简指令集，具有最多16通道、高达1000ksps采样速率的12位a/d。
·语音编解码电路
实验发现，当采用gr47的单端音频模式时，由于系统主板电路复杂，而且 gr47处于发射状态时电流达到3a，蓝牙耳机接收到的音频信号背景噪声很大，因此选用差分模式，利用admc7019 自带的差分adc完成音频信号的采样。
·音频电路和电源电路
mic和音频功率放大电路选择微功耗的max9812和d类音频功放max9712，两者均有关断模式，关断模式下的电流为ma级。
采用lp2992将锂电池电压降为3.3v，admc7019提供一路a/d作为电压监测，主要起保护和电量低的告警作用，当锂电池电压过低时，为防止锂电池过度放电，admc7019先报警然后自动进入休眠模式。
当建立语音连接时平均电流为33.5ma，最大可达60ma，待机时平均电流为4.7ma。为了延长使用时间，耳机在不工作时尽量处于休眠模式（ma级），有电话时通过软件唤醒耳机进入工作状态。
系统软件设计
总体软件设计分为三大部分，第一部分为adsp-bf533主控程序设计，采用adi公司的visual dsp++开发环境和c/c++语言编程；第二部分为admc7019微控制器程序设计，采用keil-arm开发环境和c语言编程；第三部分为fpga逻辑设计，采用vhdl语言编程，由于篇幅关系，fpga部分不再论述。
adsp-bf533的软件设计
由图3可知，bf533软件系统分为三个层次：硬件接口层、基本功能层和顶级应用层。其中，cmos摄像头数据的实时读取与显示依靠两块sram，bf533也分配两块sdram缓存来提高系统的吞吐量，其工作流程如图4所示。
图3 bf533软件系统
图4 图像采集显示控制流程
admc7019的软件设计
采用两片admc7019来完成蓝牙耳机和智能车载终端协处理功能，智能车载终端上的admc7019主要完成音频编解码、gps信息的解析、cmos摄像头的初始化以及执行bf-533通过spi总线发出的命令等功能；蓝牙耳机端的admc7019完成音频编解码、通话状态指示和按键控制、电源管理等功能。其具体控制流程如图5所示。
图5 admc7019总体软件流程图
图6 车载终端实物
测试结果
经过测试，本系统达到预期目标，实现引言所述的7条主要功能指标。具体实物如图6所示。
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*图像存储和文件管理：可存储压缩图像两百多幅，存储短信上千条。
*远程控制功能：提供485总线接口，利用手机短信实现汽车内设备的远程控制。
*上网功能：通过gprs实现无线上网，同时也可以下载导航地图。
系统硬件设计
如图1所示，整个系统包括三个部分：智能车载终端、蓝牙耳机和服务器软件（提供gprs下载和远程视频监控显示）。由于篇幅关系，服务器软件在这里不再论述。
图1 系统硬件结构
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此外，bf533还具备丰富的外设接口资源，通过数条高带宽总线与内核连接。除通用i/o口、实时时钟及定时器外的所用外设均受dma结构支持。
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gps部分采用高灵敏度的gr-87接收模块，它还支持nmea0183 v2.2 标准信号格式及sirf二位元编码。
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rs485总线是工业领域广泛应用的lso/osi模型物理层标准协议之一，采用平衡式发送、差分式接收的数据收发器来驱动。
蓝牙耳机
·总体结构
蓝牙耳机主要包括几个部分：功能按键和状态指示、蓝牙模块bc-2通信部分、语音编解码电路、mic及喇叭放大电路和电源电路。硬件总体结构如图2所示。
图2 蓝牙耳机硬件框图
·admc7019芯片
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实验发现，当采用gr47的单端音频模式时，由于系统主板电路复杂，而且 gr47处于发射状态时电流达到3a，蓝牙耳机接收到的音频信号背景噪声很大，因此选用差分模式，利用admc7019 自带的差分adc完成音频信号的采样。
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图4 图像采集显示控制流程
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经过测试，本系统达到预期目标，实现引言所述的7条主要功能指标。具体实物如图6所示。
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