基于DSP的下一代車(chē)載娛樂(lè )系統

　　車(chē)載娛樂(lè )系統的技術(shù)發(fā)展趨勢正在變得日益復雜，通過(guò)銅纜發(fā)送音頻數據的簡(jiǎn)單音頻系統已經(jīng)成為過(guò)去。為了滿(mǎn)足多通道音頻處理和分布式視頻的要求，復雜的網(wǎng)絡(luò )處理變得越來(lái)越流行。特別是與數字傳輸內容保護(DTCP)加密和解密方法相關(guān)的面向媒體的系統傳輸(MOST)光網(wǎng)絡(luò )正在被許多高擋和中檔汽車(chē)采用，這種趨勢以及車(chē)載音頻系統通常必須以變化的采樣頻率適應多種輸入源(調幅和調頻、CD、DVD、蜂窩電話(huà)和導航系統輸入)這個(gè)事實(shí)給數字信號處理器(DSP)供應商增加了壓力，要求他們提供增強性能和更高集成度的處理器。

　　基于MOST的車(chē)載高端娛樂(lè )系統

　　MOST總線(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于滿(mǎn)足要求嚴格的車(chē)載環(huán)境。這種新的基于光纖的網(wǎng)絡(luò )能夠支持24.8Mbps的數據速率，與以前的銅纜相比具有減輕重量和減小電磁干擾(EMI)的優(yōu)勢。

　　MOST總線(xiàn)基于環(huán)形拓撲，從而允許共享多個(gè)發(fā)送和接收器的數據。MOST總線(xiàn)主控器(通常位于汽車(chē)音響主機處)有助于數據采集，所以該網(wǎng)絡(luò )可支持多個(gè)主拓撲結構，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上最多高達64個(gè)主設備。為了確保數據安全，總線(xiàn)主控器在上電時(shí)將查詢(xún)總線(xiàn)上的每一臺從設備并且完成自動(dòng)密鑰交換(AKE)。如果從設備有一個(gè)有效的總線(xiàn)密鑰，那么允許它使用預定的協(xié)議發(fā)送和接收MOST總線(xiàn)上的數據。

　　MOST傳輸協(xié)議由分割成幀的數據塊組成，每一幀包含流數據、分組數據和控制數據。流數據與MOST時(shí)鐘同步并且不斷地在網(wǎng)絡(luò )中循環(huán)傳輸。分組數據與MOST時(shí)鐘異步，根據需要產(chǎn)生，其中一個(gè)例子就是來(lái)自無(wú)線(xiàn)個(gè)人數字助理(PDA)設備的電子郵件。幀中分配給流數據和分組數據之間的帶寬是可變的，以滿(mǎn)足系統在特定的時(shí)間需求，并且其控制字包含數據類(lèi)型、在幀中什么地方可以找到數據以及數據大小等流信息?？刂菩畔⒖梢栽诙鄠€(gè)幀中分配，并且應該在接收設備中重建。

　　音頻處理

　　圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的基于MOST總線(xiàn)的車(chē)載音頻娛樂(lè )系統。來(lái)自DVD播放器音頻源內容，例如PCM、AC3和DTS通過(guò)SPDIF鏈路傳送到主機。SPDIF鏈路將以音頻源的采樣頻率(FS_in1)工作，例如對于CD音頻為44.1kHz，對于A(yíng)C3和DTS等DVD視頻內容為48KHz。當要將編碼的音頻數據傳輸到網(wǎng)絡(luò )上時(shí)，在傳輸之前必須對傳輸內容進(jìn)行加密以阻止盜版拷貝。通常對于車(chē)載系統可選的加密機制是DTCP，該機制將在下面介紹。

                      圖1：基于MOST總線(xiàn)的典型車(chē)載高端娛樂(lè )系統

　　ADI公司的BlackFin處理器架構非常適合于這種功能，因為它具有豐富的外設和優(yōu)化的指令集，從而能使它完成類(lèi)似微控制器(MCU)的工作以及傳統DSP的工作。同時(shí)，導航系統公告(Navigation System Announcement)也必須通過(guò)MOST總線(xiàn)傳輸到放大器，以允許駕駛員在駕駛時(shí)能夠聽(tīng)到指令。這些基于PCM的信號通?；?2.24kHz立體聲，我們稱(chēng)之為FS_in2。MOST收發(fā)器可收發(fā)多種音頻源信號，并且重新將數據安排成數據塊以便在總線(xiàn)上傳輸(如圖2所示)。

                                  圖2：基于MOST總線(xiàn)的車(chē)載音頻娛樂(lè )系統原理圖

　　一些音頻數據包中可能采用DTCP加密(如FS_in1)，它們通過(guò)總線(xiàn)傳輸到放大器部分，而這部分通常位于汽車(chē)尾部(見(jiàn)圖3)。

                                   圖3：放大器系統處理流程

　　當音頻源數據通過(guò)MOST總線(xiàn)發(fā)送后，DSP必須重構原始分組數據，并且如果數據是DTCP加密的，則需要將數據流解密為最初的形式。通過(guò)MOST總線(xiàn)傳輸的副作用就是丟失了源音頻的原始采樣速率，即使采用時(shí)鐘重構技術(shù)，原始的源采樣率也無(wú)法精確地重構，這將導致DSP緩存器中可聽(tīng)到的“pop”聲以及聲音丟失。

　　為了進(jìn)一步增加系統的復雜性，使用DTCP的加密技術(shù)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò )應用中的必備條件，從而可為通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的數字數據提供安全。DTCP有四層拷貝保護機制：拷貝控制信息(CCI)、設備鑒別和AKE、內容加密和系統更新。

　　拷貝控制信息(CCI)是以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸的內容為基礎，并且它由內容擁有者決定，例如“免費拷貝”、“禁止拷貝”、“不再拷貝”和“拷貝一次”。在交換任何內容之前，網(wǎng)絡(luò )上的設備必須確定是否它們是原始內容。有完全鑒權和受限訪(fǎng)問(wèn)鑒權兩個(gè)級別。在密鑰交換之后，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸內容。采用預定義基本密碼引擎加密和解密內容，并且放入MOST傳輸協(xié)議的保護內容包中，該保護包具有包頭簽名以識別已經(jīng)加密的內容。

　　下一代系統問(wèn)題的解決方案

　　基于網(wǎng)絡(luò )的車(chē)載娛樂(lè )系統的系統相關(guān)問(wèn)題日益增加，為了解決這些問(wèn)題，ADI公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了SHARC ADSP-21365處理器。

                     圖4：ADI公司用于車(chē)載娛樂(lè )的ADSP-21365 SHARC處理器