USB昂首進(jìn)入汽車領(lǐng)域

摘要： 本文介紹了通用串行總線在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用以及采用USB的信息娛樂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞： USB；汽車電子

長(zhǎng)期以來，通用串行總線(USB)一直是PC外設(shè)連接的普適標(biāo)準(zhǔn)，不過，USB最近已開始躋身汽車市場(chǎng)。支持MP3的立體聲系統(tǒng)、DVD播放機(jī)和先進(jìn)的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等都是專為給乘客提供“信息”和“娛樂”服務(wù)而設(shè)計(jì)的“信息娛樂”汽車電子系統(tǒng)的組成部分。為汽車配備這些高科技的“小玩意兒”需要一種精細(xì)但不復(fù)雜的通信形式，而USB自問世以來就一直起著這種作用。

汽車內(nèi)部的媒體設(shè)備追隨著消費(fèi)電子的發(fā)展步伐。最早是八軌機(jī)，后來是盒式磁帶錄音機(jī)和CD機(jī)，顯然，下一步就該是MP3了。擁有iPod或MP3等相似設(shè)備的消費(fèi)者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1.5億，而FM發(fā)射器和汽車出廠時(shí)安裝的iPod座在與立體聲系統(tǒng)直接聯(lián)結(jié)之前只不過是一種補(bǔ)綴而已。信息娛樂系統(tǒng)還包括觸摸屏導(dǎo)航設(shè)備、可折疊式電視屏和移動(dòng)電話揚(yáng)聲器系統(tǒng)。轉(zhuǎn)眼之間汽車已經(jīng)變成了“車輪上的PC”。由于和信息娛樂裝置相連的便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品越來越多，因而需要一種能夠適用于幾乎所有設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)連接形式。10多年前，PC市場(chǎng)也面臨著同樣的難題，從而導(dǎo)致了USB的誕生。這樣一來，汽車業(yè)就不必重新摸索了。幾乎所有的消費(fèi)電子產(chǎn)品都需要借助PC來實(shí)現(xiàn)某種形式的功能(下載MP3歌曲、上傳圖片等等)，而最常用的連接便是USB。對(duì)汽車行業(yè)來說，它實(shí)際上已經(jīng)擁有了一種可資利用的“通用”標(biāo)準(zhǔn)。

采用USB的信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)

為了利用車內(nèi)的USB，不管是便攜式消費(fèi)類設(shè)備，抑或是信息娛樂系統(tǒng)，都必須包含一個(gè)用于控制數(shù)據(jù)流動(dòng)的USB主機(jī)。這些裝置中的USB主機(jī)并不是PC中的標(biāo)準(zhǔn)USB主機(jī)控制器，而是一種面向便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品的優(yōu)化ASIC或嵌入式主機(jī)IC。高端信息娛樂系統(tǒng)(先進(jìn)的GPS導(dǎo)航、全功能立體聲系統(tǒng))常常包含一個(gè)專為執(zhí)行某種專用功能而定制的ASIC。由于這些ASIC通?；贗P庫(kù)，因此，它們往往集成了USB主機(jī)IP，旨在支持USB外設(shè)。較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)(基本型立體聲裝置、移動(dòng)電話座)不需要那么高的處理能力，可以選用非常基本的ASIC或嵌入式微處理器。在這些場(chǎng)合中，可利用分立的嵌入式主機(jī)IC來增添一個(gè)USB主機(jī)。采用嵌入式主機(jī)使得ASIC能夠削減其功能組，以節(jié)省空間和成本，同時(shí)仍然支持USB。使用分立的嵌入式主機(jī)還可加快產(chǎn)品的面市進(jìn)程。無論設(shè)計(jì)師選用的是集成解決方案還是分立解決方案，所有的USB主機(jī)都需要一個(gè)主機(jī)堆棧。從本質(zhì)上講，該主機(jī)堆棧就是主機(jī)控制器的“大腦”，負(fù)責(zé)啟用某個(gè)消費(fèi)應(yīng)用程序內(nèi)部的所有USB功能。典型主機(jī)堆棧包含應(yīng)用編程接口(API)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)和核心USB驅(qū)動(dòng)器。

當(dāng)把USB主機(jī)設(shè)計(jì)到信息娛樂系統(tǒng)中的時(shí)候，應(yīng)用和使用模型將確定所需的帶寬要求。對(duì)于大多數(shù)汽車應(yīng)用而言，全速USB(12Mbps)便足夠了。例如：普通MP3被壓縮在128Kbps和192Kbps之間，而高品質(zhì)MP3的帶寬要求則提升至320Kbps，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于12Mbps全速USB所能支持的水平。即便是來自CD的非壓縮WAV文件流的最大數(shù)據(jù)傳送速率也不過1.5Mbps，同樣絲毫沒有超出全速USB的帶寬范圍。只有當(dāng)系統(tǒng)具有1GB或更大容量的板上存儲(chǔ)器或進(jìn)行高分辨率視頻的流式傳輸時(shí)，才應(yīng)該考慮高速USB(480Mbps)。

汽車信息娛樂系統(tǒng)必須做好在極限溫度條件下工作的準(zhǔn)備。為了確保所有的車載設(shè)備都能夠在各種條件下正確運(yùn)行，汽車電子理事會(huì)(AEC)制定了一種名為“AEC Q100”的規(guī)范，該規(guī)范要求汽車元件可在-40℃至150℃的溫度范圍內(nèi)(分為不同的等級(jí))正常操作。某些汽車制造商或許會(huì)要求信息娛樂系統(tǒng)中的全部元件均符合AEC Q100規(guī)范中所擬定的某種特定的等級(jí)。欲知更多信息，請(qǐng)?jiān)L問AEC的網(wǎng)站，網(wǎng)址：www.aecouncil.com。

USB解決方案

由于需要考慮諸多的規(guī)范和要求，因此選用正確的USB解決方案會(huì)是一項(xiàng)棘手的工作。賽普拉斯的EZ-Host(CY7C67300)嵌入式主機(jī)解決方案是一款經(jīng)過AEC資質(zhì)認(rèn)定的器件，并擁有完整的產(chǎn)品支持。通過與CY4645參考設(shè)計(jì)的組合，賽普拉斯提供了一款交鑰匙型解決方案，從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速面市以及所有信息娛樂平臺(tái)的簡(jiǎn)易型客戶化設(shè)計(jì)。由于獲得了完整的固件、線路圖、主機(jī)堆棧和文檔資料，因而使得設(shè)計(jì)師能夠?qū)⒅錂?quán)掌握在自己的手中。更多信息請(qǐng)?jiān)L問www.cypress.com。