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硕士毕业论文嵌入式车载音频软件系统XM卫星广播模块的设计与实现

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:
论点:汽车音响,设计,卫星广播
论文概述:

本文首先在引言部分介绍了汽车音响产品的功能特点、发展趋势和技术沿革情况,引出了嵌入式汽车音响软件系统开发项目中XM卫星广播功能模块这一主题。

论文正文:

导言

汽车音响产品是汽车设计制造行业发展需求催生出来的特殊音响产品,既继承和借鉴了通用音响产品中采用的设计方法和技术特点,又由于车载环境与一般使用环境存在着相当大的差异,因此在抗震性、抗干扰、温湿度、容错能力、声学设计等方面对音响设备提出了一些较为苛刻的要求川。汽车音响是设备处于运动中的音响,设备工作在方向、速度随机变化的车载环境当中,无论是车辆自身的引擎点火系统,还是外界电磁场环的干扰,以及行驶过程中高大建筑对信号接收的屏蔽吸收效应、天气所导致的温湿度剧烈温湿度变化和路面颠簸造成的车身震荡,都要求汽车音响具备超出常规音响产品的技术特性。早期的汽车音响产品受制于音响技术的发展水平,功能相对比较少,支持有限的几种常见的音频媒体,如卡带式录放机和FM/AM广播收音机,控制面板以及显示界面的设计相对而言也比较简单,很长一段发展时期里,汽车音响设备的显示界面采用的是LED数码管屏幕,音响工作状态和媒体播放信息的显示存在着很大的局限性。随着电子计算机技术的不断进步,特别是嵌入式控制技术近几十年来的持续发展,汽车音响产品取得了明显的功能增强和使用价值的提升,支持的音频媒体呈现出数量上的增长和种类上的愈加丰富,显示设备的技术演进,使得大尺寸的LCD显示器成为市售产品的配置主流,视频内容的回放也受到愈来愈多汽车音响产品的支持,同时,GPS定位导航技术也在和汽车音响产品的设计相整合的过程中得到更快的普及,汽车音响产品正在逐渐的过渡到广义上的车载数字信息系统,在GPs技术、无线通信技术和音视频处理技术的支持之下为用户提供一体化的定位导航、无线通信、音视频娱乐服务,使得车辆越来越成为全新的移动信息服务终端和数字产品消费市场。近年来国内汽车消费的迅猛增长,特别是中档和高档车方面的消费需求的放大,为汽车音响产品的技术推进提供了前所未有的巨大机遇。分析了汽车控制系统的数字调谐部分,比较全面的介绍了数字调谐功能的软件和硬件实现。文献都结合最新技术和成本要求综合软件和硬件设计对汽车音响系统的一般性实现进行了具体的讨论。针对具体于汽车音响特殊需求的关键技术也有许多探讨,比如在一片单片机上单就汽车音响的显示模块在软件上进行了实现;文献希望利用语音识别算法的前沿研究成果为汽车音响增加通过语音对汽车音响进行控制的语音命令识别功能,语音控制器系统设计方案的核心是一片soc语音处理芯片;在一块开发板上搭建了基于Linux内核的网络音响系统实验平台,划分出音频解码播放、网络传送、界面控制等三个应用模块完成了能够从网络获得音频文件进行播放的嵌入式音响系统。文献]对汽车音响软嵌入式汽车音响软件系统中XM卫星广播模块的设计与实现件开发过程中十分耗费时间和人力成本的测试评价环节,就从过程、大纲、实施到报告撰写等一系列流程上提高软件测试质量的方法进行了介绍。本文出自于作者本人实习期间在嵌入式汽车音响软件系统开发项目中的实践经历,整个开发项目是作为oEM为某国际知名汽军广商即蒋上市的系列车型的汽车音响系统进行软件系统各个功能模块的设计、编码和测试工作。作者本人在项目中担任XM卫星广播模块的一部分开发工作,该模块是为整个汽车音响系统增加使用SDARS(Satenite Digital Audio Radio Serviee,卫星数字音频广播服务)的功能,SnARS是一种借助多颗在轨卫星播送节目的数字音频广播服务。作者本人的工作内容包括该模块中与XM卫星广播信号接收相关的微处理器(或单片机)上几个相关联的应用任务的设计、编码和测试工作,主要涉及对XM卫星信号接收器的状态迁移矩阵层、应用程序层、驱动程序层的功能设计与实现。此外,文中还介绍了XM卫星广播服务,分析了XM广播功能对汽车音响系统提出的软件和硬件方面的具体需求,构建了开发架构并划分出从界面到操作系统的五个层次,对于作为整个软件系统运行基础的嵌入式实时操作系统标准ITRON及其在开发项目中受到重点使用的关键机制也进行了概要的说明。全文的重点落在状态迁移矩阵层、应用程序层、驱动程序层的详细设计实现上,特别是构造最为复杂、也是对整个XM广播收听功能的实现最为重要的状态迁移矩阵层的设计实现上。 3XM卫星数字音频广播功能模块的设备及其驱动实现..............113.1XM卫星数字音频广播的外部设备........123.2BUS命令数据和Driver层的IEBUS总线设备通信协议程序........133.2.1IEBUS命令数据格式..........143.2.2IEBUS总线设备通信协议的工作原理..........144XM卫星数字音频广播功能模块的状态迁移层设计...........164.1XMSTM任务的输入消息、接收处理...........164.2XMSTM任务的消息...............174.3状态迁移表的使用..........224,4XM模块的状态..............224.5XM模块状态的分层和分组............254.6XM模块的状态迁移表设计........315XM卫星数字音频广播功能模块的应用程序层设计........575.1XMAPP任务的总体构成.............…575.2过程引擎的设计...........575.2.1过程引擎的实现原理..........575.2.2过程引擎的数据结构.........585.2.3过程引擎的接口函数.........61 结论本文首先在引言部分介绍了汽车音响产品的功能特点、发展趋势和技术沿革情况,引出了嵌入式汽车音响软件系统开发项目中XM卫星广播功能模块这一主题。正文开篇首先对XM卫星数字音频广播这一广播服务的使用范围和特色等概念作了细致的介绍。而后在整个汽车音响开发项目的背景下对XM卫星广播功能模块的软件和硬件方面的需求结合整个系统的硬件构成进行了说明。接着明确的给出了XM卫星广播模块所采用的软件系统开发架构,一共分为人机界面层、状态迁移矩阵层、应用程序层、驱动程序层和操作系统层等自上而下的五个层次。对于整个软件系统开发的基础,也即符合业界ITRON标准的嵌入式实时操作系统,结合项目的需要进行了简明扼要的说明。最后进行说明是全文最重要的系统中XM卫星广播模块关键子模块的设计和实现过程,依次是驱动程序层中设备及其驱动原理和IEBUS总线设备通信协议的命令数据格式和工作原理,状态迁移层的消息和状态、状态的分层和分组、状态迁移表的详细设计,以及应用程序层XMAPP任务的构成和过程引擎的设计。在单元测试、集成测试、系统测试等开发阶段中修正了编码错误之后,XM功能模块随同整个项目的其它模块一起编译后烧写到汽车音响主机中。在软件系统评价的阶段,汽车音响系统实际运行的情况显示XM功能模块在能够兼容系统中的其它功能模块,正确及时地响应用户操作并驱动XMTuner外设接收和播放广播节目,反映了XM功能模块设计和实现达到了项目的预期水平。 参考文献[1]莫伟源,何国强.音响技术在汽车中的应用[J].音响技术,2006(1):-69. [2]何冰.嵌入式实时操作系统TRON[J].射频世界,2010(2):40-43.田郁发新.常用嵌入式实时操作系统比较分析[J].计算机应用,2006(4):761-764.[4]肖军.现代汽车音响的新潮流[J].电子技术,2006(5):29-31.朱东.完整的汽车音响系统[J].汽车维修与保养,2008(6):55-56.朱小祥.汽车音响调谐系统[J].武汉船舶职业技术学院学报,2008(5):48-50.刘融退.汽车音响系统设计[D].吉林:吉林大学,2010.曹鹏.基于M3O626FJPGP芯片汽车音响系统设计[D].辽宁:大连海事大学,2008.陈馒哭.汽车音响系统的设计[D].天津:天津大学,2007.柯银生.浅谈汽车音响的显示模块关键技术[J].科技创新导报,2009(10):71-72.