CN201315166Y

CN201315166Y - 一种总线式车载音频播放器

Info

Publication number: CN201315166Y
Application number: CNU2008202145984U
Authority: CN
Inventors: 孙笑竹
Original assignee: NANJING HISENCYBER CO Ltd
Current assignee: NANJING HISENCYBER CO Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2018-12-19

Abstract

本实用新型公开了一种工作更可靠的总线式车载音频播放器，其以音频处理器为核心，处理器的输入端外接U盘和IPOD，读取U盘和IPOD中的音频格式文件并进行播放，同时实现暂停、快进、快退等附加功能；处理器挂接蓝牙模块，实现蓝牙免提的功能包括对手机的来电、去电、CALL IN PROCESS、语音拨号、电话本同步等；该产品支持模拟音频的输入放大、输出功能；该产品挂接在汽车的总线上，作为汽车总线的一个节点，接受汽车网关BSI发送的命令实现上述功能。本产品得益于日益发达的半导体技术，利用U盘作为音频文件的载体，取代了传统的CD机；本产品结束了司机朋友在行驶中来电去电的困扰，利用蓝牙免提的形式对手机进行控制。

Description

一种总线式车载音频播放器

技术领域

本实用新型涉及一种音频播放器，具体是一种总线式车载音频播放器(USB_Box)，能够播放数字与模拟格式的移动音频文件；通过USB接口，可以接入大容量数字音乐存储器并播放；通过音频输入接口，可以接入模拟音频流并播放；通过蓝牙协议，可以接入蓝牙音频流媒体；可以识别苹果公司的iPOD，并播放其中的音乐；通过蓝牙协议，可以实现手机的免提功能；除此之外，作为车身网络的一个节点，还要通过CAN协议维护其自身的网络功能。

技术背景

汽车电子设备，特别是娱乐设备，应不断地吸收业界最新的技术。同样，传统的媒体设备企业也在向车载娱乐系统进军。

汽车音响本体(Head Unit)是目前大多数车载媒体设备的形式，其市场分布不均，下面对其进行一些分析。

价格趋势：具备CD/MP3功能的汽车音响，将大幅度降价。2005年用户的心理价位是100美元。具备DVD功能的汽车音响，用户的心理价位2005年是400美元。

销售趋势：从全球市场销售额来看，北美地区的Head Unit产品的销量最大，2004年高达1000万台，是欧洲和日本地区的10倍。欧洲市场是仅次于北美的另一个高增长的市场，近年内每年有25％的递增。日本市场相对稳定，不会有大幅度的增长。中国市场由于汽车销售量的逐年增长，也以较高的速度增长，但是由于国内的汽车文化还没有成熟，大部分用户不会考虑换汽车音响，因此该市场规模还是比较小。新的汽车娱乐系统将取代传统汽车音响，新的汽车娱乐系统车载媒体是功能丰富但价格昂贵的产品，随着成本的下降，在不远的将来应该取代传统的汽车音响。

功能趋势：从功能的趋势上来看，在现有的已经集成Audio/Visual/Video功能的基础上，还要能够集成Navigation功能，以及丰富的外设连接和访问能力，比如移动电话、内存卡、HDD等。将来要具备PC的功能，实现与外界的通信能力，成为集成ANVC功能的Auto PC。

以近两年迅速普及起来的Apple公司的iPod为例，如果车载媒体设备能够提供iPod的接入集成功能，那么iPod用户都将成为潜在客户。同样移动硬盘也面临这个局面。

此外，通过地上波进行调制解调或者通过卫星进行数字音频视频放送的技术，在欧洲、北美、日本已经实用化。前两三年就已经有能够接收数字放送的车载设备产品面世，从市场的反应来看，这也将是未来的重要卖点。

因此，今后的娱乐系统的主流媒体将不再是封闭体系，要不断引进、吸收、融合业界的新技术。自由式系统集成产品对厂商提出更高要求汽车前面板留给车载电子设备(如汽车音响、导航仪)的空间都是标准的尺寸，目前有1Din和2Din的空间，因此汽车音响、导航仪等几乎完全都是按照1Din或者2Din来制造的。所谓的自由式，指的就是车载电子设备的外在形式要能不拘泥标准尺寸，能够适应汽车的多种特殊空间条件。

随着车载电子设备的集成度越来越高，设备之间通信的整合趋势日益明显，以前单独功能单独设备的形式，已经不能满足汽车集成、互连的要求。并且整车中的各种电子设备的增加，车内可利用的空间也越来越小，汽车厂商已经意识到这个问题，因此在设计时就考虑电子系统的整合，也对传统独立制造商提出了更高的要求。以后的发展是电子设备制造商必须能够提供集成的解决方案和产品，并且一定要能够通过标准的汽车总线(比如CAN-BUS等)接入到整个汽车的网络中，成为一个可控节点。

北美地区汽车构造的变化，导致不能安装标准尺寸的Af ter音响，需要制作异形的设备。欧洲车内大量使用CAN-BUS和MOST，因此需要车载电子设备要有网关转换的功能。日本车的外形和车内空间将更加紧凑，留给电子设备的，特别是娱乐系统的空间更小，因此需要电子设备产品要改变思路。

由于总体上空间的缩小，而互相连接的电子设备需要很多导线，这部分也必须要考虑。因此需要将传统的音频视频有线传输变为无线的蓝牙传输。

综上所述，传统的汽车音频播放器的缺点包括：

1.没有挂接在汽车的网络总线上，从该意义上讲，他没有真正成为汽车的总线节点，汽车的主控单元是无法了解其工作状态的，也无法对之故障进行诊断等操作。我们的总线的播放器使得该节点时刻处于主控单元的监控之下，随时对之进行命令、监控等控制。

2.传统的汽车音频播放器基于CD技术，操作、调试复杂，特别是其机械部分的伺服系统，易受到汽车震动影响读盘能力导致播放不流畅、卡碟甚至损坏，同时CD光盘不宜携带，成本高。我们利用了U盘作为音频载体，容量大，易携带、成本低，可重复使用。

3.传统的音频播放器没有蓝牙免提功能，司机在驾驶过程中，对于来电去电操作繁琐，易分散注意力。

实用新型内容

本实用新型针对客户及市场的需求，提出一种具有与车载总线进行通讯的总线式车载音频播放器。

本实用新型所述的一种总线式车载音频播放器，包括音频处理器，所述音频处理器设有USB接口，通过USB接口读取U盘或者IPOD中的音频文件，音频处理器还接有第一FLASH存储器，通过存储在FLASH中的解码程序解码音频文件，再通过IIS总线输出到数模转换器，将音频数字信号转化为模拟信号并放大，最后依次经音频多路复用器、音频驱动器和保护探测电路连接到汽车的喇叭播放；音频处理器还通过串口连接蓝牙模块，所述蓝牙模块接有第二FLASH存储器，蓝牙模块输入端通过MIC电源控制保护探测电路连接MIC，输出端连接音频多路复用器；音频处理器通过CAN收发器连接汽车CAN总线，将信息传给汽车上的显示单元进行显示同时接受不同操作。

本实用新型将汽车总线技术、蓝牙技术、影音娱乐技术等综合利用，合理集成。实现车载MP3音乐播放、iPod音乐播放、无线音乐播放、手机免提等各种功能的综合，极大方便了驾车者的使用。处理器的输入端连接外接U盘和IPOD，读取U盘和IPOD中的音频格式文件包括MP3、WMA格式或播放列表文件并进行播放，同时实现暂停、快进、快退等附加功能；处理器挂接蓝牙模块，实现蓝牙免提的功能包括对手机的来电、去电、CALL IN PROCESS、语音拨号、电话本同步等；该产品支持模拟音频的输入放大、输出功能；该产品挂接在汽车的总线上，作为汽车总线的一个节点，接受汽车网关BSI发送的命令实现上述功能。本产品得益于日益发达的半导体技术，利用U盘作为音频文件的载体，取代了传统的CD机；本产品结束了司机朋友在行驶中来电去电的困扰，利用蓝牙免提的形式对于手机进行控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图，

图2是音频输出偏置电路；

图3是音频输出放大电路；

图4是系统5VDC-DC输出电路；

图5是U盘检测电图；

图6是IPOD检测电路；

图7是音频输出检测电路；

图8是模拟音源输入电路；

图9是蓝牙射频电路；

图10是MIC检测电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的总线式车载音频播放器，包括音频处理器，该音频处理器设有USB接口，通过USB接口读取U盘或者IPOD中的音频文件，音频处理器还接有第一FLASH存储器，通过存储在FLASH中的解码程序解码音频文件，再通过IIS总线输出到数模转换器，将音频数字信号转化为模拟信号并放大，最后依次经音频多路复用器、音频驱动器和保护探测电路连接到汽车的喇叭播放；音频处理器还通过串口连接蓝牙模块，所述蓝牙模块接有第二FLASH存储器，蓝牙模块输入端通过MIC电源控制保护探测电路连接MIC，输出端连接音频多路复用器；音频处理器通过CAN收发器连接汽车CAN总线，将信息传给汽车上的显示单元进行显示同时接受不同操作。音频多路复用器的输入端还连接有音频输入保护探测电路用于接入外接音源

本实用新型有以下5个关键点：

1、汽车总线：CAN总线又称作汽车总线，其全称为“控制器局域网(CAN—Controller Area Network)”。CAN总线是一种现场总线(区别于办公室总线)，是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。CAN总线的设计充分考虑了汽车上恶劣工作环境，可靠性高。因此CAN总线在诸多现场总线中独占鳌头，成为汽车总线的代名词。本项目系统采用增强式CAN总线模块，支持CAN1.2、2.0A和2.0B协议，通过CAN总线收发器与BSI模块相连，最大传输速率1Mb/s，兼容ISO-11898标准的物理层要求。

2、手机蓝牙技术：″蓝牙″(Bluetooth)是一种低功率短距离的无线连接技术标准的代称，实际上是一种短距离无线通信技术，目前蓝牙技术在日常生活中应用最广的就是在支持蓝牙的手机通话设备上，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动电话手机、耳机等移动通信终端设备之间的通信，蓝牙技术就是一套完整的通信协议体系，蓝牙协会所发表的蓝牙技术标准内的(核心规范)文件中，从最底层的无线电波信号，中间层的信号处理方式，到最高层各种应用程序采用的通信协议，本系统可与手机蓝牙配对实现车载无线免提通话，使驾驶更安全。

3、蓝牙音乐播放器：MP3鼎盛时代，除了音质和功能，在使用便利性方面，人们也开始有更高层次的需求，那就是数据的无线传输。MP3蓝牙时代的来临亦是大势所趋。在MP3领域，一些有远见的厂家如国外的三星、国内的蓝魔等已经纷纷开始发力，率先将蓝牙技术引入到MP3播放器中来。在蓝牙技术即将在随身听领域普及的前夕，本项目可以实现蓝牙播放器通过车载音响播放动听音乐。

4、MP3音乐播放器：车载音乐的播放形式大致分为三种：传统的磁带、车载CD、数码音乐(主要为MP3、WMA)。其中，传统磁带机已渐被淘汰，车载CD是现行主流，而数码音乐作为新生力量正以它的功能多样化和个性化日益普及。本项目能够实现MP3播放器与车载音响系统连接，播放音乐。

5、iPod音乐播放器：iPod是APPLE推出的一种大容量MP3播放器，苹果电脑最初把iPod作为Mac用户的独有的产品销售，但公司在需求增加的情况下加入了对Windows的兼容。到2004年1月，iPod成为是全美国最受欢迎的数码音乐播放器，占领了50％的市场份额。本项目能够实现iPod与车载音响系统连接，并能够控制播放音乐。

以下结合附图

1、系统运行管理

本实用新型采用双核设计。其中音频处理器采用MCF5251ColdFire处理器，用于实现任务要求的除流媒体以外功能(数字与模拟格式移动音频文件的播放)，以及管理CAN总线通信；BlueCore5-Multimedia External用于实现要求的免提电话和流媒体音乐播放功能。两者通过UART协议进行通信。

飞思卡尔ColdFire MCF5251为音频处理器

MCF5251及其相关的SDRAM，Flash ROM一起组成了主控制器系统。它对外提供USB、CAN、UART接口进行数据通讯，并提供了一些I/O接口用于控制。SDRAM为MICRON公司8M字节工业级的48LC8M162，FLASH为SPANSION公司4M字节的S29GL032A，它们的使用率均未超过70％，为以后升级提供了可能。

BlueCore5-Mult imedia及Flash ROM和发射组件一起组成了蓝牙系统。它通过UART接口与MCF5251进行数据通讯。其Flash ROM为SPANSION公司2M字节的S29GL016A，使用率亦未超过70％。

2、音频文件的播放及管理

移动音频文件的播放及管理由MCF5251负责。MCF5251是面向便携式和车载信息娱乐音频应用的音频微处理器，符合微软PlaysForSure 2.0和PlaysFromDevice规范对安全性和便携性的要求。采用带有24位地址线和16位数据线的ColdFire V2 32位微处理器内核，带有一个非常适合MP3和类似应用的小型DSP引擎(eMAC)。通过两路CAN接口模块，MCF5251可以作为面向汽车和便携式音频应用的数字音频解决方案。其它硬件功能包括片上USB2.0On-the-Go(OTG)技术，它带有一个集成的高速(多达480Mbps)收发器，以及一个防篡改的实时时钟，用于改进数字版权管理(DRM)。此外，MCF5251还符合AECQ100标准，该标准是汽车行业对压缩音频的强制要求。

3、电话免提及音频流播放

电话免提及音频流播放由BlueCore5-Multimedia External负责。BlueCore5-Multimedia External专门针对单声道和立体声蓝牙耳机应用设计，提供非常清晰的语音和音乐质量，信噪比为同类最佳，达到95dB。BlueCore5-Mult imedia芯片还在功耗和无线电设计方面居行业领先地位。无线电发射功率为+6.5dBm，接收功率为-90dBm，在收听音乐或接听电话时能将干扰降到最低。BlueCore5-Multimedia是唯一内置强大的64MIPS DSP和片上内存的单芯片蓝牙平台，能够支持实现增强型音频功能和扩展型功能性的各种第三方软件，从而为移动电话、耳机和车载免提系统增值。基于DSP的蓝牙平台拥有足够的能力来支持未来软件的增强功能。图9是蓝牙射频电路；

4、CAN通讯功能

电路支持容错低速CAN总线通讯。通过MCF5251的CAN接口和TJA1055收发器，可以实现任务书列出的CAN通讯的要求。

5、系统耗电

系统电源共有两级，分三路输出。第一级电源为TPS5430和MIC2951-03YM，第二级电源为LM1117。TPS5430输出5.1伏，为USB接口的VBUS和LM1117供电。MIC2951-03YM输出5伏，为音频系统供电。LM1117输出3.3V电压，为处理器(包括MCF5251系统和蓝牙系统)供电。TPS5430和MIC2951-03YM由经保护电路与外部电源相连，其工作电压范围为(7.5V—24V)；LM1117的驱动电源由TPS5430供给。图4是系统5VDC-DC输出电路。

6、音频电路

音频电路系统管理三路输入音源并对外提供音频输出。三路音频电源分别为MCF5251数字音源、外部模拟音源和蓝牙音源，三路音源通过模拟开关MAX4098进行切换。MCF5251管理移动U盘或IPOD的音乐文件并按规定进行解码，通过UDA1334BT转换为模拟音频信号并送至MAX4098；蓝牙输出的差分音频信号通过TLV2372转换为单端信号并送至MAX4098。MAX9724AETC作为输出运放，对外提供2VRMS音频信号，其放大倍数根据不同音源自动选择改变。图2是音频输出偏置电路；图3是音频输出放大电路；图7是音频输出检测电路；图8是模拟音源输入电路；

7、系统接口

根据设计要求，系统共有二个连接端子。端子1为MQS18，端子2为GT17H-4P-2H。MQS18各引脚根据要求进行定义并跟各功能电路相连，USB接口直接与MCF5251的USB模块相连。MCF5251的USB模块支持USB2.0规范的要求。相关的供电及保护电路设计可以实现任务要求。图5是U盘检测电图；图6是IPOD检测电路；

8、其他电路

其他电路主要包括CAN收发器电路，IPOD解码电路，复位电路，MIC检测电路(图10)，EEPROM电路和系统保护及故障检测电路。

Claims

1、一种总线式车载音频播放器，包括音频处理器，其特征在于，所述音频处理器设有USB接口，通过USB接口读取U盘或者IPOD中的音频文件，音频处理器还接有第一FLASH存储器，通过存储在FLASH中的解码程序解码音频文件，再通过IIS总线输出到数模转换器，将音频数字信号转化为模拟信号并放大，最后依次经音频多路复用器、音频驱动器和保护探测电路连接到汽车的喇叭播放；音频处理器还通过串口连接蓝牙模块，所述蓝牙模块接有第二FLASH存储器，蓝牙模块输入端通过MIC电源控制保护探测电路连接MIC，输出端连接音频多路复用器；音频处理器通过CAN收发器连接汽车CAN总线，将信息传给汽车上的显示单元进行显示同时接受不同操作。

2、根据权利要求1所述的总线式车载音频播放器，其特征在于，音频多路复用器的输入端还连接有音频输入保护探测电路用于接入外接音源。