MOST引領(lǐng)家庭多媒體

　　按每平方英尺算，您車(chē)內的多媒體很可能要比家里的多。后座有孩子們用的液晶顯示屏，由 DVD 播放器或視頻游戲控制臺掌控。

　　車(chē)里的音頻系統由最新 MP3 播放器驅動(dòng)。有些豪華車(chē)里還有導航系統，甚至廣播電視。另外，您車(chē)里的喇叭也很可能比高端環(huán)繞音響系統的喇叭還多。難怪馬路上有那么多走神的司機。您需要的是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制界面;而制造商需要的是一個(gè)復雜的網(wǎng)絡(luò )。

　　MOST (Media Oriented Systems Transport，面向媒體的系統傳輸)是在汽車(chē)制造商和供應商中越來(lái)越受推崇的一種網(wǎng)絡(luò )標準。它提供了一個(gè)可以管理所有多媒體設備的單個(gè)界面，其強勢所在，是能夠處理針對不同目標的多個(gè)數據流，而不失和諧。準時(shí)數據 (On-timedata)：這是連家庭網(wǎng)絡(luò )都無(wú)法保證的。

　　本文中，我將探討 MOST 網(wǎng)絡(luò )，并演示 Xilinx® MOST 解決方案的靈活性。

　　管窺 MOST 技術(shù)

　　MOST 網(wǎng)絡(luò )以光纖為載體，通常是環(huán)型拓撲。時(shí)鐘和串行化數據是雙相編碼的，布線(xiàn)只需單根光纖。MOST 可提供高達 25 Mbps 的集合帶寬，遠遠高于傳統汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )。也就是說(shuō)，可以同時(shí)播放 15 個(gè)不同的音頻流。

　　每個(gè)多媒體設備由環(huán)中的一個(gè)節點(diǎn)代表。常見(jiàn)的 MOST 網(wǎng)絡(luò )有 3 到 10 個(gè)節點(diǎn)。一個(gè)時(shí)序主控者 (timing master) 負責驅動(dòng)系統時(shí)鐘、生成幀數據即 64 字節序列數據。剩下的節點(diǎn)都充當從控者 (slave)。一個(gè)節點(diǎn)充當用戶(hù)控制界面或 MMI(人機界面)。通常，此節點(diǎn)也是時(shí)序主控者。圖 1 所示為基本的 MOST 環(huán)。

　　主要有效載荷包含 64 字節幀里的 60 字節。此有效載荷由同步域和異步域組成。同步域用于以傳輸連續數據;音頻和視頻屬于此類(lèi)別。異步域用于互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)、導航數據傳輸和通訊錄同步等應用中的零散數據的傳輸。另外，此通道還可用于控制單元的固件升級。

　　節點(diǎn)可在其指定的時(shí)隙發(fā)送或接收數據。一個(gè)時(shí)隙指的是有效載荷內的一個(gè)同步字節，它在請求節點(diǎn)和時(shí)序主控者間動(dòng)態(tài)分配的。通常，一個(gè)節點(diǎn)會(huì )將數據發(fā)送到時(shí)隙，同時(shí)任意數量的其他節點(diǎn)會(huì )從該時(shí)隙收集數據。

　　同步和異步間的邊界由時(shí)序主控者動(dòng)態(tài)控制。在任意給定的幀內，同步域可能為 4 到 60 字節，而將該 60 字節中的剩余字節留做異步域。

　　幀的剩余 4 字節分配給(幀)頭 (header)、(幀)尾 (trailer) 和控制信息。(幀)頭含有幀對齊的前同步碼。尾的作用之一是奇偶校驗?？刂朴蛴糜诰W(wǎng)絡(luò )相關(guān)的消息。這些消息可以是低級別消息，如時(shí)隙的分配和重新分配。相反，它們也可以是由操作符(如播放下一曲、音量控制、或重復播放)發(fā)出的高級別應用消息。

　　讓 MOST 發(fā)揮更大作用

　　您不必將外部 MOST 控制器芯片連接到微控制器或 DSP，就可以將所有的組件都集成到一個(gè) FPGA 中。對于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，外部組件少、PCB 空間小就意味著(zhù)節省成本。

　　Xilinx 提供一種完全可參數化的 MOST 網(wǎng)絡(luò )接口控制器 (NIC) IP 核。您可以將該核定制為時(shí)序主控者，或者使用僅有從控者的配置，以減少邏輯。此核由一整套通過(guò)片上外設 (OPB) 接口可訪(fǎng)問(wèn)的寄存器控制。OPB 接口可與 Xilinx Platform Studio 中包含的 Xilinx MicroBlaze™ 32 位 RISC 處理器核無(wú)縫協(xié)同工作。

　　一整套低級別驅動(dòng)程序文件在 C 源代碼中已經(jīng)可用了。該驅動(dòng)程序提供了一系列用于訪(fǎng)問(wèn)寄存器空間、處理中斷和將數據以流方式傳輸到核的功能。Mocean Laboratories AB 針對完整網(wǎng)絡(luò )堆棧的 IP 核提供了 MOST 網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，您只需編寫(xiě)自己需要的應用(程序)就可以了。

　　Xilinx MOST NIC 的獨特之處在于可實(shí)時(shí)預處理數據的流端口接口。對于栓接數據濾波器或加密/解密模塊來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是個(gè)理想的選擇。LocalLink 接口是一種 Xilinx 標準，它能通過(guò)卸載專(zhuān)用過(guò)程顯著(zhù)降低處理器和處理器總線(xiàn)的流量。此接口可用于多種用途。您可利用它接收或發(fā)送讀或寫(xiě)數據。最妙的是，如果不想使用此接口，Xilinx 實(shí)現工具會(huì )移除不必要的邏輯，從而節約資源，使設計能適用于更小的器件中。

　　同步數據要么在流端口接口收發(fā)，要么在 OPB 接口收發(fā)。無(wú)論您選用什么方法、分配多少個(gè)時(shí)隙，核都會(huì )為這些用戶(hù)界面將數據設置為 32 位字格式。通過(guò)逐個(gè)定義寄存器的方式，核把存放在 16 個(gè)邏輯通道中某一個(gè)的接收時(shí)隙數據累積起來(lái)。發(fā)送方向與之相反。使用這些邏輯通道，每一個(gè)方向都能允許 16 個(gè)不同的數據流。

　　Xilinx MOST NIC 核十分靈活。請再看看圖 1 中的 MOST 環(huán)，圖中說(shuō)明了如何使用 Xilinx MOST NIC 設計每個(gè)節點(diǎn)。您可以將該核配置為時(shí)序主控者，用做 MMI。作為時(shí)序主控者，核會(huì )發(fā)送和接收控制環(huán)操作的控制信息。該節點(diǎn)還會(huì )代表用戶(hù)發(fā)送應用消息，同樣也是通過(guò)控制域。您還可以將驅動(dòng)程序文件和 Mocean 的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)添加到 MicroBlaze 之上，用于事件調度。

　　您可以通過(guò)添加一個(gè)噪聲濾波器螺栓將 MP3 播放器轉化為高端音頻饋送，以消除音頻壓縮的非自然信號。有效載荷數據可從編解碼器出發(fā)，經(jīng)過(guò)噪聲濾波器，直接進(jìn)入流端口，而完全避免(占用) OPB 總線(xiàn)。與前述一樣，您可以將 MicroBlaze 嵌入式處理器用于中斷處理和事件調度。圖 2 所示為此設計的框圖。

　　至于放大器，可設想一個(gè)最小設計，只接收數據并將接收到的數據發(fā)送給喇叭。您可以實(shí)現一個(gè)能夠進(jìn)行完整網(wǎng)絡(luò )協(xié)商和數據收集的較小用戶(hù)設計，而不像在 MP3 節點(diǎn)中那樣使用嵌入式處理器。此壓縮設計可以放入更小的器件，從而進(jìn)一步節省成本。

　　結論

　　如果您開(kāi)的是高端歐洲車(chē)，車(chē)內可能已經(jīng)有了 MOST 網(wǎng)絡(luò )。在歐洲運營(yíng)的 OEM 們已認可 MOST 為事實(shí)上的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )標準。而我們這些開(kāi)著(zhù)不那么昂貴的車(chē)的人，也不用等太久了。伴隨著(zhù)競爭的出現，這一度私有的標準，對成本小心翼翼的汽車(chē)制造商也逐漸負擔得起了。

　　隨著(zhù)更大量數據(從音頻到視頻、遠程信息處理和基于導航的應用)需求的增長(cháng)，MOST 網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也計劃擴大。下一代標準 (MOST 50) 已定義，可提供原標準兩倍的帶寬。在撰寫(xiě)本文時(shí)，MOST Cooperative 正在規劃第三代網(wǎng)絡(luò )，預計數據速率將達到 150 Mbps 及更高。這些更新最終將不光把可用的應用帶寬增加一個(gè)數量級，還期望支持銅和光學(xué)物理兩種介質(zhì)。

　　目前，Xilinx MOST NIC 已經(jīng)可以通過(guò) CORE Generator™ 軟件獲得。它占用 6 個(gè) Block RAM 和大約 2,600 個(gè) slice，適合中等尺寸的 Spartan™-3E 器件，還為嵌入式處理器、外設、緩沖器和自定義的電路留有空間。