基于DSP的下一代車載娛樂(lè)系統(tǒng)

　　車載娛樂(lè)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)正在變得日益復(fù)雜，通過(guò)銅纜發(fā)送音頻數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單音頻系統(tǒng)已經(jīng)成為過(guò)去。為了滿足多通道音頻處理和分布式視頻的要求，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)處理變得越來(lái)越流行。特別是與數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)(DTCP)加密和解密方法相關(guān)的面向媒體的系統(tǒng)傳輸(MOST)光網(wǎng)絡(luò)正在被許多高擋和中檔汽車采用，這種趨勢(shì)以及車載音頻系統(tǒng)通常必須以變化的采樣頻率適應(yīng)多種輸入源(調(diào)幅和調(diào)頻、CD、DVD、蜂窩電話和導(dǎo)航系統(tǒng)輸入)這個(gè)事實(shí)給數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)供應(yīng)商增加了壓力，要求他們提供增強(qiáng)性能和更高集成度的處理器。

　　基于MOST的車載高端娛樂(lè)系統(tǒng)

　　MOST總線專門(mén)用于滿足要求嚴(yán)格的車載環(huán)境。這種新的基于光纖的網(wǎng)絡(luò)能夠支持24.8Mbps的數(shù)據(jù)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(shì)。

　　MOST總線基于環(huán)形拓?fù)洌瑥亩试S共享多個(gè)發(fā)送和接收器的數(shù)據(jù)。MOST總線主控器(通常位于汽車音響主機(jī)處)有助于數(shù)據(jù)采集，所以該網(wǎng)絡(luò)可支持多個(gè)主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多高達(dá)64個(gè)主設(shè)備。為了確保數(shù)據(jù)安全，總線主控器在上電時(shí)將查詢總線上的每一臺(tái)從設(shè)備并且完成自動(dòng)密鑰交換(AKE)。如果從設(shè)備有一個(gè)有效的總線密鑰，那么允許它使用預(yù)定的協(xié)議發(fā)送和接收MOST總線上的數(shù)據(jù)。

　　MOST傳輸協(xié)議由分割成幀的數(shù)據(jù)塊組成，每一幀包含流數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。流數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與MOST時(shí)鐘異步，根據(jù)需要產(chǎn)生，其中一個(gè)例子就是來(lái)自無(wú)線個(gè)人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備的電子郵件。幀中分配給流數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)之間的帶寬是可變的，以滿足系統(tǒng)在特定的時(shí)間需求，并且其控制字包含數(shù)據(jù)類型、在幀中什么地方可以找到數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)大小等流信息?？刂菩畔⒖梢栽诙鄠€(gè)幀中分配，并且應(yīng)該在接收設(shè)備中重建。

　　音頻處理

　　圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的基于MOST總線的車載音頻娛樂(lè)系統(tǒng)。來(lái)自DVD播放器音頻源內(nèi)容，例如PCM、AC3和DTS通過(guò)SPDIF鏈路傳送到主機(jī)。SPDIF鏈路將以音頻源的采樣頻率(FS_in1)工作，例如對(duì)于CD音頻為44.1kHz，對(duì)于AC3和DTS等DVD視頻內(nèi)容為48KHz。當(dāng)要將編碼的音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上時(shí)，在傳輸之前必須對(duì)傳輸內(nèi)容進(jìn)行加密以阻止盜版拷貝。通常對(duì)于車載系統(tǒng)可選的加密機(jī)制是DTCP，該機(jī)制將在下面介紹。

                      圖1：基于MOST總線的典型車載高端娛樂(lè)系統(tǒng)

　　ADI公司的BlackFin處理器架構(gòu)非常適合于這種功能，因?yàn)樗哂胸S富的外設(shè)和優(yōu)化的指令集，從而能使它完成類似微控制器(MCU)的工作以及傳統(tǒng)DSP的工作。同時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)公告(Navigation System Announcement)也必須通過(guò)MOST總線傳輸?shù)椒糯笃?，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(hào)通常基于12.24kHz立體聲，我們稱之為FS_in2。MOST收發(fā)器可收發(fā)多種音頻源信號(hào)，并且重新將數(shù)據(jù)安排成數(shù)據(jù)塊以便在總線上傳輸(如圖2所示)。

                                  圖2：基于MOST總線的車載音頻娛樂(lè)系統(tǒng)原理圖

　　一些音頻數(shù)據(jù)包中可能采用DTCP加密(如FS_in1)，它們通過(guò)總線傳輸?shù)椒糯笃鞑糠郑@部分通常位于汽車尾部(見(jiàn)圖3)。

                                   圖3：放大器系統(tǒng)處理流程

　　當(dāng)音頻源數(shù)據(jù)通過(guò)MOST總線發(fā)送后，DSP必須重構(gòu)原始分組數(shù)據(jù)，并且如果數(shù)據(jù)是DTCP加密的，則需要將數(shù)據(jù)流解密為最初的形式。通過(guò)MOST總線傳輸?shù)母弊饔镁褪莵G失了源音頻的原始采樣速率，即使采用時(shí)鐘重構(gòu)技術(shù)，原始的源采樣率也無(wú)法精確地重構(gòu)，這將導(dǎo)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(tǒng)的復(fù)雜性，使用DTCP的加密技術(shù)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的必備條件，從而可為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供安全。DTCP有四層拷貝保護(hù)機(jī)制：拷貝控制信息(CCI)、設(shè)備鑒別和AKE、內(nèi)容加密和系統(tǒng)更新。

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

　　下一代系統(tǒng)問(wèn)題的解決方案

　　基于網(wǎng)絡(luò)的車載娛樂(lè)系統(tǒng)的系統(tǒng)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公司用于車載娛樂(lè)的ADSP-21365 SHARC處理器