Telematics的應用模式與系統設計要領(lǐng)

GPS系統設計要領(lǐng)

　　在Telematics系統中，GPS接收器已是不可或缺的一個(gè)核心。評斷GPS效能的指標主要有四項，分別是：第一次定位時(shí)間（Time to first fix；TTFF）、準確性（Position accuracy）、靈敏度（Sensitivity）及通道數量（channel number）。其中最被重視的指標為T(mén)TFF，在毫無(wú)衛星資料的冷啟動(dòng)狀況下，目前市場(chǎng)上多數GPS接收器的首次定位時(shí)間至少需要35～38秒，若遇到收訊不良的環(huán)境，更動(dòng)輒需要一分鐘以上的時(shí)間。

　　GPS接收器包括射頻（RF）及數位基頻兩大部分，更仔細地來(lái)看，它是由RF前端、GPS引擎、處理器（通常為ARM7）、記憶體（ROM／RAM）和即時(shí)時(shí)脈（RTC）IC等單元所組成；其外部還有被動(dòng)或主動(dòng)天線(xiàn)，以及搭配溫度補償型振蕩器（TCXO）；如果有特殊的應用需求，還得使用到外部的Flash EPROM或Serial EEPROM等記憶體。

　　這些單元可以采離散式（discrete）的作法來(lái)提高設計上的彈性，也能采整合式的策略，即將多個(gè)單元整合為一顆系統單晶片（SoC）、單封裝（SiP）或模組，以降低設計的難度及成本。以ST的Cartesio系統單晶片為例，它將基頻與射頻功能整合于小型的QFN-68封裝之中。它在基頻部分采用ARM7TDMI為核心，時(shí)脈可高達66MHz；在射頻部分為主動(dòng)天線(xiàn)系統，含有易與被動(dòng)天線(xiàn)連接的介面；此外，它還內建ROM及SRAM記憶體。由于只需要用到少數的外部元件，因此能降低總體物料（BOM）成本；其小尺寸能讓產(chǎn)品設計更為輕薄短小，而且具有低功耗的優(yōu)勢；不僅如此，此類(lèi)整合性產(chǎn)品也讓工程師省下調校射頻與基頻整合的研究心力，能加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

《圖二　整合GPS功能的汽車(chē)用應用處理器架構圖》

　　此外，在系統設計上還有一些需注意的要領(lǐng)，包括功耗的降低和雜訊、干擾的抑制。以GPS接收器來(lái)說(shuō)，相關(guān)器的運作是產(chǎn)生功耗的主要來(lái)源，因此最好能分別控制每個(gè)相關(guān)器通道，也就是當不需要啟動(dòng)所有通道的時(shí)候，系統能自動(dòng)調整為僅啟動(dòng)所需的相關(guān)器通道，以降低功耗。此外，透過(guò)備用電池的使用，能將電源電壓降低，這也有助于節省功耗。

　　從高頻轉低頻的過(guò)程，是雜訊產(chǎn)生的主要環(huán)節，在此過(guò)程中必須妥善抑制雜訊的產(chǎn)生，例如將SAMP CLK的訊號諧波降到最小，以免混雜在中頻（IF）鏈路當中，這可透過(guò)在射頻前端與相關(guān)器之間配置適當的電阻器來(lái)達成抑制的目標。此外，各單元在電路上的布局和布線(xiàn)，也會(huì )影響干擾的狀況，因此需要進(jìn)行妥善的規劃。

其他設計議題

多媒體系統

　　在車(chē)載多媒體系統的設計上，需要采用更為先進(jìn)的處理架構來(lái)滿(mǎn)足復雜的影音應用功能。除了主處理器核心外，特殊的硬體設計是有必要的，例如透過(guò)視訊加速器、音訊加速器、2D／3D繪圖加速器、Java加速器、加速功能硬體（Acceleration hardware）等專(zhuān)屬硬體來(lái)分散處理資源，并加速完成工作。

　　汽車(chē)的多媒體系統還是以音訊為主體，而今日的汽車(chē)音訊次系統必須支援多種音訊標準，如MP3、AAC、AAC+、WMA、Midi合成，以及高階多通道音訊，如MP3Pro、MWA、DTS-ES、 AAC、Dolby Digital-EX等，還得提供雜訊抑制、回聲消除、立體聲強化與環(huán)繞音效等功能。此外，強化的3D繪圖加速器，可用于地圖繪制和人機介面的顯示功能。

　　在車(chē)用音訊廣播方面，目前全球存在多種類(lèi)比與數位的規格，類(lèi)比方面包括既有的AM及FM頻道，以及美國的天氣頻道（weather band）。類(lèi)比音訊廣播仍是今日車(chē)載廣播的主流應用，核心架構包括AM／FM接收器及播放機制、驅動(dòng)多個(gè)喇叭的音訊功率放大器，其中接收器又包括RF的解調器（tuner）及訊號處理的音訊處理器。

　　數位音訊廣播又可分為地面廣播，包括DAB／DMB、Digital Radio Mondiale（DRM）、HD Radio，以及衛星廣播，包括XM Radio、Sirius和WorldSpace。其中數位音訊廣播讓基地臺能更有效的利用頻譜、接收性能也能提升，也更容易使用，而且除了聲音的傳送外，它也能同時(shí)傳送影像與數據服務(wù)，因此已是汽車(chē)娛樂(lè )的重要應用趨勢。

　　在技術(shù)上，數位音訊廣播將高頻類(lèi)比訊號轉為中頻后，再轉為數位訊號，透過(guò)數位訊號處理（DSP）技術(shù)，包括聲調（tone）、音量、漸大漸小和平衡，以及聲音的參數性等化等音訊效果都能進(jìn)行數位化的處理，可有效改善接收穩定性及音訊品質(zhì)。

《圖三　數字音頻廣播系統硬件架構圖》