數字化車(chē)內通信系統方案設計

摘要：為了實(shí)現一種集成化、網(wǎng)絡(luò )化、數字化和多功能的新一代車(chē)內通信系統，綜合運用ARM嵌入式控制、計算機網(wǎng)絡(luò )和數字通信等技術(shù)，設計了一種新型的數字化車(chē)內通信系統實(shí)現方案。該方案設計合理、接口豐富、擴展性強，數字化和網(wǎng)絡(luò )化程度高，系統功能設計完備，為新一代車(chē)內通信系統設計研制提供了參考。
關(guān)鍵詞：車(chē)內通信；數字化；網(wǎng)絡(luò )化；方案

近年來(lái)，隨著(zhù)通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，車(chē)內通信系統正朝著(zhù)集成化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化和多功能化方向發(fā)展。新一代車(chē)內通信系統，要能夠實(shí)現車(chē)內、車(chē)下、車(chē)際的話(huà)音統一交換與處理，滿(mǎn)足車(chē)內乘載員間話(huà)音指揮、數據共享的要求，滿(mǎn)足車(chē)際之間的話(huà)音直接指揮、話(huà)音撥號及數據指揮的要求。

1 車(chē)內通信系統總體框架設計
車(chē)內通信系統的設計思路是以先進(jìn)的工程設計思想為指導，采用目前最流行的嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和數字通信等先進(jìn)技術(shù)設計的一種新型的數字化車(chē)內通信系統。

車(chē)通系統內所有車(chē)通設備的通信模塊采用全雙工交換式千兆以太網(wǎng)交換模塊，對外提供多個(gè)10／100自適應以太網(wǎng)接口。各車(chē)通設備之間采用交換端口級聯(lián)方式連接，通信速率為100 Mbps。車(chē)載計算機或便攜式計算機可連接在車(chē)通設備的任意一個(gè)以太網(wǎng)口(ETH)。話(huà)筒產(chǎn)生的模擬音頻信號通過(guò)采樣量化成數字信號后再通過(guò)系統網(wǎng)絡(luò )傳輸，話(huà)音信號數字化前進(jìn)行了動(dòng)態(tài)降噪放大。

2 車(chē)內通信系統硬件系統設計
2．1 硬件系統設計
車(chē)內通信系統的所有設備統一采用ARM開(kāi)發(fā)平臺，通過(guò)以太網(wǎng)總線(xiàn)進(jìn)行互聯(lián)。ARM處理器主要完成對各種開(kāi)關(guān)、旋紐、顯示屏與指示燈的輸入輸出控制，語(yǔ)音的采集回放與交換傳輸處理以及網(wǎng)絡(luò )通信控制，系統硬件框圖如圖2所示。

2．2 ARM主控板硬件設計
ARM主控芯片是SAMSUNG公司最新的32位高性能低功耗S3C6410通用微處理器。該處理器外部存儲器接口，能滿(mǎn)足在高端通信服務(wù)中的數據帶寬要求。為了降低整個(gè)系統的成本和提升總體功能，處理器還包括很多硬件功能外設，如系統管理單元、4通道的UART、32通道的DMA、4通道定時(shí)器、通用I／O口、I2S總線(xiàn)、I2C總線(xiàn)、USB Host、高速USB OTC、SD Host、高速MMC卡接口以及內部的PLL時(shí)鐘發(fā)生器。
ARM處理器主控板硬件采用AC97接口與音頻處理芯片WM9714相連，實(shí)現話(huà)音采集與播放控制。ARM處理器主控板通過(guò)SP3232芯片，將串口TTL電平轉化為RS232電平，以實(shí)現串口通信；通過(guò)FE1．1S芯片擴展4個(gè)USB Host接口，支持U盤(pán)、鼠標、鍵盤(pán)、藍牙等USB設備；通過(guò)以太網(wǎng)控制芯片DM9000AE實(shí)現網(wǎng)絡(luò )數據傳輸與控制；通過(guò)I／O口與顯示屏、旋轉開(kāi)關(guān)和指示燈等設備直接相連。
2．3 音頻處理模塊設計
音頻處理模塊采用WM9714芯片，該芯片是一款專(zhuān)為移動(dòng)終端和通信而設計的高度集成的輸入／輸出器件，采用了雙編解碼器運行的架構，通過(guò)AC連接接口支持高保真(Hi-Fi)立體聲編解碼器功能，同時(shí)還通過(guò)一個(gè)PCM型同步串行端口(SSP)支持聲音編碼解碼器功能。該芯片能夠直接連接到單聲道或立體聲麥克風(fēng)、立體聲耳機以及立體聲揚聲器，從而降低了系統元器件總數。與耳機、揚聲器以及聽(tīng)筒的無(wú)電容連接，可節省成本和印刷電路板面積。
ARM處理器通過(guò)一個(gè)符合AC-97標準、單獨的AC-Link接口，可以連接和控制所有的芯片功能。WM9714芯片可以直接輸入24．576 MHz的主時(shí)鐘，或者由板上的鎖相環(huán)從一個(gè)13 MHz(或其它頻率)時(shí)鐘從內部產(chǎn)生。WM9714L運行的電源電壓范圍為1．8 V～3．6 V；芯片上的任何部分都可以通過(guò)軟件控制實(shí)現關(guān)斷來(lái)降低功耗。
2．4 網(wǎng)絡(luò )控制模塊設計
系統網(wǎng)絡(luò )控制采用DAVICOM公司的DM9000AE芯片，該芯片集成了10／100M收發(fā)器、4K雙字SRAM，可支持8／16bit工作模式、交叉線(xiàn)自適應功能、MII／RMII接口和UDP／TCP／IP加速。該芯片可與微處理器以8 bit或16 bit的總線(xiàn)方式連接，并可根據需要以單工或全雙工等模式運行。網(wǎng)口接口采用HR911105A芯片，該芯片具有信號耦合、電氣隔離、阻抗匹配、抑制干擾等優(yōu)點(diǎn)。由于HR911105A自帶網(wǎng)絡(luò )變壓器，DM90 00AE接收信號線(xiàn)RX+、RX-和發(fā)送信號線(xiàn)TX+、TX-可直接連接到HR911105A的發(fā)和收腳上。網(wǎng)絡(luò )變壓器的主要作用是將嵌入式系統與外部線(xiàn)路相隔離，防止干擾和燒壞元器件，實(shí)現帶電的插拔功能。