车载智能终端的设计思考

贾措

(沈阳师范大学，辽宁 沈阳 110034)



车载智能终端的设计思考

贾措

(沈阳师范大学，辽宁 沈阳 110034)

本文主要阐述与上述车联网系统配套的车载车联网终端的硬件设计，主要包括处理器的选择、硬件平台的设计及外围电路模块的设计。在综合权衡了CPU的速度、尺寸、耗电量、成本等等诸多因素以后，德州仪器(Texas Instruments)的ARM A9双核心系列CPUOMAP4460成为了本终端CPU的首选。本文将选用基于ARM核心的TI OMAP平台，阐述一个车载车联网终端硬件设计。

车在联网终端；硬件设计；OMAP

1　中央处理器的选择

车载车联网终端的CPU芯片，核心是处理器内核，本设计采用的是ARM Cortex-A9内核的OMAP4460处理器。

1.1视频音频编码解码加速器IVA2+，主要用于支持MPEG4、WMV9、H.264、RealVideo10等主流流媒体标准，以实现视频通话并让设备具备录制和播放高质量的视频的能力。IVA2+是TI开发的第二代优化版视频音频编码解码加速器，与以前的OMAP处理器相比，它在多媒体处理方面的性能最高可提高4倍。IVA2+增加了支持多种标准(MPEG4、H264、Windows Media Video和Real Video等)的高分辨率编码和解码。此外，ARM的向量浮点加速算法与OMAP4460的专用2D/3D图形硬件加速器一起为设备提供了卓越的游戏功能。

1.2Power VR SGX图形内核(GPU)，用于增强2D和3D图片的渲染效果和速度并且支持OpenGL ES2.0和Open VG。由于OMAP4460处理器嵌入了由ImaginationTechnologies开发的POWERVR SGX系列图形内核，该终端可以具备较好的图形性能和先进的用户界面功能。另外，OMAP4460处理器提供了“智能像素(smart pixel)”技术，该技术支持复杂和动态的图像功能。这一技术允许开发者对图形中的每个像素单独编程，以显著提高移动环境中的显示效果，如高级的反射效果以及多纹理的背景等。

1.3图像信号信号处理器(ISP)，该内核主要用来支持高像素摄像模块，并且可以实现实时JPEG图像压缩。由于集成了图像信号处理器(ISP)，OMAP4460可以连接高达1200万像素的影像传感器并且可以大幅降低连续拍摄迟延，使得图像采集的质量达到甚至超过目前市场上的大部分数码相机。另外，由于OMAP4460具备了实时JPEG图像压缩以及对串行和并行相机的连接支持功能，还有助于扩大数据处理量和存储量，增加了设计灵活性。

1.4内置的M-Shield安全技术，使设备增加了数据内容保护、事务安全保护、网络访问安全保护、终端身份保护和网络锁定保护等功能。另外，在ARM Trust Zone技术的支持下，OMAP4460的安全性能进一步得到增强，可以给开发者和使用者提供一个具有高安全性能的互动式的应用程序环境。

2　车载联网终端硬件平台设计

基于对车联网系统的功能需求，车联网终端设备的性能需求是较高的，特别是车联网的应用对于数据实时通信的需求非常高。使用型号为Pandaboard ES-OMAP4460的开发板OMAP4460处理器集成了ARMCortexTM-A8内核及高级数字信号处理器，并提供了丰富的外设接口，包括DVI视频输出、TV-OUT、音频输入输出、USB OTG、USB HOST、SD/MMC、串口、JTAG、一个复合的模拟信号视频输入模块、一个总的模拟信号视频输出模块、500万像素摄像头、9寸电容式触摸屏、GPS模块、GSM/GPRS模块、WIFI模块、锂电池等。

3　车载联网终端硬件模块设计

3.1信号接收模块设计

信号接收模块的功能主要是：首先通过天线接收微波信号，然后将微波信号向下变频到中频信号，数字化处理中频信号后再进行主载波的捕获与跟踪、副载波的检测与解调。然后上传解调出的数据到上位机进行后续的数据处理。

该设计具有高性能、低功耗和便携性的特点。信号接收模块由FPGA模块和基于OMAP4460处理器中的DSP核所组成。其中，主载波的捕获和跟踪、副载波的解调和匹配滤波由FPGA模块负责，而基于OMAP4460处理器中的DSP核主要负责数字载波环、位同步和信号判决。

3.2复位模块设计

OMAP4460开始信号由该复位模块负责输出，以启动该系统开始运行。OMAP4460支持PWRON_RESET，PWRON_RESET是一个外部的非屏蔽复位信号。同时，OMAP4460还支持MPU子系统复位信号MPU_RST，MPU_RST复位信号仅负责给MPU子系统提供复位信号，PWRON RESET对系统全局复位。

3.3时钟模块设计

OMAP4460处理器有两个时钟源:系统时钟和实时时钟。实时时钟时钟主要为定时器、电源管理、UART通信等提供时钟。OMAP4460处理器的系统时钟可独立地对MPU子系统、OMAP4460的DSP核以及相关存储器管理器提供时钟，同时可以地控制功耗。

3.4外存储器模块设计

FLASH应该算是外存储的一种，内存可以简单地分为两类:随机访问存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)。RAM存储器的读、写速度都很快而且可随机读、写，但存储数据无法在掉电后保存。ROM作为只读存储器只能读取数据而不能写入数据，但掉电后数据不会丢，可以用于存放代码和永久保存。

[1]李晓波,孟利民.H.264多媒体数据在嵌入式系统中的存储机制的设计[J].浙江工业大学学报.2012,(04).

[2]周恕义,徐晓亮,李小勇.新型嵌入式多媒体系统架构[J].计算机工程与应用,2011,(01).

贾措(1994.08-)，河南虞城人，沈阳师范大学物理科学与技术学院，应用物理学专业。

U463

A

1671-1602(2016)18-0036-01