非車(chē)載導航—為汽車(chē)司機提供低成本的導航系統

　　如果提供選擇機會(huì )，我確信每個(gè)人均會(huì )選擇在他們的車(chē)輛中安裝 GPS 導航系統。它可以節省很多駕駛時(shí)間，并且可以大大緩解迷失方向時(shí)的沮喪，這些對于駕駛人員來(lái)說(shuō)非常寶貴，他們無(wú)法拒絕。但是，遺憾的是，這種舒適水準對應的價(jià)格，大多數人均無(wú)法承受。即使是用于各種 PDA 平臺的最新軟件和 GPS 附加設備，仍然沒(méi)有為大眾帶來(lái)高質(zhì)量的導航幫助。因此，至少到目前為止，我們必須依靠我們的方向感、同車(chē)乘客手頭的地圖的支持、以及當地的道路標識來(lái)為我們導航，穿過(guò)陌生的道路。

　　如果我們查看典型內置或配件市場(chǎng) GPS 導航系統（圖 1）的設計，我們可以發(fā)現功能塊是由多個(gè)成本不菲的組件構成的。首先，存在一個(gè)處理器，它通常為 32 位類(lèi)型，允許快速高效地計算復雜的路由選擇算法，以便提供高質(zhì)量的用戶(hù)體驗。其次，有一個(gè)彩色顯示屏，顯示當前位置的地圖，并且可能存在用戶(hù)可以進(jìn)行輸入的觸摸屏。GPS 模塊當然是必備組件，保存地圖、位置和興趣點(diǎn)數據庫的存儲介質(zhì)同樣不可或缺。這里未顯示的一個(gè)巨大成本是地圖本身的許可證費，這就是為什么這些系統的新光盤(pán)非常昂貴，以及為什么大多數汽車(chē)司機不愿操心使他們的系統保持最新?tīng)顟B(tài)的原因。當前形式的導航系統與最初設計時(shí)或多或少保持相同，但隨著(zhù)現在可以從互聯(lián)網(wǎng)上隨時(shí)獲取數據，GSM 模塊也將提供完美的方式來(lái)增強系統的功能，以便提供精確的交通信息、興趣點(diǎn)、旅館預訂功能以及其它功能。遺憾的是，這樣做的成本非常之高，讓人不敢動(dòng)這個(gè)念頭。

　　理想狀態(tài)下，如果在汽車(chē)中安裝了這樣一個(gè)系統，用戶(hù)就能使用他們已安裝了手機底座的手機提供這種數據鏈路。遺憾的是，對于大眾市場(chǎng)而言，為 GSM 手機增加手機底座太過(guò)于復雜，因為不同的手機生產(chǎn)商采用大量不同的并且不斷變化的連接器。汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電設備使用的 RDS 系統可以提供導航系統使用的交通數據，但這些無(wú)線(xiàn)電系統始終局限于嵌入汽車(chē)儀表板的系統。

　　為了將導航系統引入更廣闊的市場(chǎng)，不論是作為購買(mǎi)新車(chē)時(shí)的一種選擇，還是作為配件市場(chǎng)產(chǎn)品，該系統的成本均需要大幅度下調。它需要基于低成本的微控制器，同時(shí)為用戶(hù)帶來(lái)一系列有價(jià)值的服務(wù)，例如，在旅途上尋找能夠避開(kāi)交通擁擠點(diǎn)的路線(xiàn)，和進(jìn)行交通流量更新?？梢匀∠噬貓D顯示，因為人們并不真正需要它，并且把它換成高質(zhì)量的口頭方向命令，以及簡(jiǎn)單經(jīng)濟的單色顯示屏顯示的文字描述的方向。并且我們還可以免除本地光盤(pán)或閃存地圖信息，改為使用遠程服務(wù)器為我們計算路線(xiàn)，根據一天當中的時(shí)間來(lái)使用最新的地圖信息以及道路使用情況的知識，允許用戶(hù)選擇最佳的行車(chē)線(xiàn)路。圖 2 顯示了此類(lèi)硬件平臺。這里我們可以看出，它并不是集成 GSM 模塊以便提供通往互聯(lián)網(wǎng)的必需數據鏈路，也不存在由于試圖實(shí)現用戶(hù)使用 SIM 卡來(lái)進(jìn)行呼叫計費的某種方式而導致的相關(guān)問(wèn)題，它使用 LMX5252 無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器來(lái)附加藍牙接口。藍牙可以為 GPS 導航系統開(kāi)發(fā)商提供成本效率最高、投放市場(chǎng)時(shí)間最短、互操作性最強的解決方案，用于這種低成本的 GPS 系統。

　　通過(guò)使用藍牙的撥號網(wǎng)絡(luò )應用規范 (DUNP)，GPS 導航系統可以使用任何可用的本地藍牙功能手機來(lái)存取基于互聯(lián)網(wǎng)的交通信息?？梢酝ㄟ^(guò)與已在提供此類(lèi)信息的汽車(chē)協(xié)會(huì )（例如德國的 ADAC）的合作來(lái)提供基于萬(wàn)維網(wǎng)的交通信息，或通過(guò)專(zhuān)門(mén)為硬件制造商創(chuàng )建的網(wǎng)站來(lái)提供（參見(jiàn)圖 3）。由于藍牙協(xié)議和應用規范能夠保證互操作性，因此 GPS 系統開(kāi)發(fā)商可以讓最終消費者通過(guò)選擇適當的藍牙功能手機和 GSM 服務(wù)提供商，來(lái)選擇導航系統如何存取基于互聯(lián)網(wǎng)的交通信息。

　　美國國家半導體公司的 CP3000 系列連通處理器構成一個(gè)完美的平臺，能夠在當前任何 GPS 系統中啟用藍牙，不論該系統是嵌入汽車(chē)儀表板中，或是手持式系統。這些器件還提供許多附加的連通接口，以便增加靈活性或提供日后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的方式。另外，該處理器的強大尋址能力還可以提供充足的片外存儲器，用于立即存儲下載的數據和交通信息數據庫。

　　CP3000 連通處理器是由功能強大的第三代 CR16C CompactRISC™ 處理器核心（ 一種類(lèi)似 16 位 RISC 的處理器）來(lái)驅動(dòng)。由于巧妙混合了 RISC 指令（使代碼規模保持較?。┖?CISC 類(lèi)型指令（允許非中斷位操作指令、推/彈指令和裝載/存儲指令），因此 CR16C 能夠支持藍牙接口、包括各種應用規范，并在少量的內存記億體中處理復雜的應用程序。通過(guò)單一指令在堆棧中迅速存儲和檢索多達 8 個(gè)內部核心寄存器的能力，使 RTOS 更容易實(shí)現端口傳遞，并且確?？焖儆行У纳舷挛那袚Q。這種三級管道可以進(jìn)行指令的提取、解碼和執行，從而實(shí)現了每時(shí)鐘周期一條指令的最高吞吐量。盡管是 16 位體系結構，16 位通用寄存器占多數，但可以看到該核心的內部數據路徑的寬度為 32 位。這允許在四個(gè)寬度為 32 位的通用核心寄存器中加載 32 位數據，從而在使用可重定位的代碼時(shí)增強核心性能。借助高效的變址尋址模式，可以使用各種內存來(lái)擴展 256KB 的片上閃存以及 10KB 的片上 SRAM。片上閃存還支持系統時(shí)鐘頻率高達 24MHz 的單周期讀取。

　　CP3000 通信處理器的 CAN 接口適用于安裝在汽車(chē)儀表板中的導航系統。這將允許汽車(chē)制造商通過(guò) CP3BT 將 GPS 系統集成至 CAN 總線(xiàn)，以便共享數據以及發(fā)出和接受控制請求。此外，系統可以將車(chē)輛中已有的儀表板顯示屏和控制按鈕用作它的人機接口 (HMI)。配件市場(chǎng) GPS 系統的備選接口為 USB 接口。這將使消費者能夠靈活地將 GPS 系統連接至便攜式電腦或臺式機，它們一般具有 USB，但沒(méi)有藍牙接口，同時(shí)，消費者在旅程中仍然能夠使用他們手機的藍牙功能來(lái)獲取交通信息。系統音頻還可以被傳送至車(chē)輛中已有的音頻系統，臨時(shí)使無(wú)線(xiàn)電設備靜音。

　　由于藍牙具有高度的靈活性，支持與多種類(lèi)型的電子產(chǎn)品進(jìn)行多種不同的連接，并且該協(xié)議的互操作性有保證，因此它的確是用于擴展導航系統功能的首選接口。CP3000 系列連通處理器使您能夠更容易地做出這種選擇。