具有USB HOST功能数字汽车音响系统的实现

引言 MP3现已成为网络音乐、数码音乐的代名词，做为流行时尚的象征逐渐走入了人们的生活。随身MP3播放器成为继磁带机、CD随身听之后的新一代数码随身听设备。这股产品数字化的风潮也开始吹向汽车产业。 现有的汽车音响的存储媒介主要是磁带和CD光碟，它们都存在抗震性差、容量有限、价格较高等缺点，并且无法方便地获取网络音乐。针对这种现状，北京先锋博创科技发展有限公司推出了基于HOST MP3模块播放U盘或者移动硬盘中MP3音乐的汽车音响解决方案-Digital Car Audio，为汽车音响提供播放存储于U盘或USB接口移动硬盘中的MP3歌曲的功能，使得用户能够轻松自由地选择、下载音乐，并且不会再为更换磁带、CD唱片或因震动而导致音乐中断而烦恼。 HOST汽车数字音响系统的主要特点 HOST MP3方案使汽车音响能从普通的U盘或USB硬盘中读取MP3/WMA等音乐文件，并进行播放，同时还具有体积小、成本低、容量大、兼容性好等优点。由于USB接口存储设备自身原理与构造的先天优势，使得基于HOST MP3方案的汽车数码音响和传统的音响相比具有更多的优势。 系统原理和概要设计 HOST汽车数字音响方案以北京先锋博创公司具有自主知识产权的HOST MP3模块为核心，集成了USB通信、FAT文件系统、MP3及其他数字音频编解码等多种先进技术功能模块，提供简洁、友好的控制接口，使得汽车音响生产厂商能够方便、快速地集成，提高产品的品质和市场竞争力。 HOST MP3模块是一个带有USB Host接口模块的嵌入式系统，采用高性能的嵌入式CPU，提供标准串口、I2C接口或SPI接口与用户控制系统进行通信，通过音频接口输出高品质的音乐信号。该方案遵守USB 1.1协议规范，支持所有基于USB的移动存储器，支持FAT12、FAT16和FAT32文件系统，通过标准串口、I2C、SPI等接口，以模块方式集成到用户的汽车音响系统中，使用户能够直接播方存储在移动存储器中的音乐文件。集成HOST MP3模块的汽车数字音响的原理图如图2所示。 ● HOST MP3模块硬件架构 HOST MP3模块的硬件结构主要包括4个部分：MCU、存储模块、USB接口模块和音频处理模块，如图3所示。 MCU实现整体系统控制；USB 接口模块控制USB总线接口进行与USB存储设备的通信；存储模块存储数据文件；数码模块完成数码音乐的数据编解码、D/A转换。 ● HOST MP3模块软件架构 HOST MP3模块系统软件包括系统主控模块、文件系统模块、USB接口控制模块、音频模块和控制接口模块， 系统主控模块实现系统的整体控制、控制协议等；文件系统模块实现标准的FAT12/16/32文件系统功能；USB接口控制模块实现USB设备控制驱动功能；数码模块实现数码音乐文件的编解码处理；控制接口模块实现与汽车音响系统的接口控制。 与现有汽车音响系统的集成 HOST MP3模块方案作为一个完整的嵌入式系统，以模块的方式集成进汽车音响系统中，通过控制接口与汽车音响系统进行控制协议交互。本方案提供了标准串口、I2C、SPI或者用户自定义接口作为与汽车音响系统的控制接口，具备强大、完备的集成能力。汽车音响集成生产厂商可根据自己的需要灵活选择控制接口。 HOST MP3模块提供了一套完备的控制协议，用户只需要通过控制接口发送播放、快进、快退、音量+/-等协议命令即可实现所需的控制。 HOST MP3模块集成如图5所示。用户只需要在自身系统所具备的控制接口上实现协议模块部分即可完成HOST MP3模块方案的集成。该协议模块的功能(控制命令)也可根据用户的需求进行订制，可以实现诸如编辑曲目、随机播放等多种灵活、强大的控制播放能力。 由于HOST MP3模块控制接口多样，用户可以根据需要自主选择，系统协议简单明了，并且在合作协议框架内可以为用户提供用户端的协议模块源代码(基于标准C语言)，使得用户能够在最短时间内完成系统集成，形成产品，大大提高了用户的产品竞争力。 功能的应用扩展 本方案成功地实现了将先进的IT技术和传统的汽车音响领域的完美结合。USB接口目前已经成为计算机的标准数据存储接口，而汽车智能化的程度越高，对数据的存储交换要求也越迫切。USB HOST技术成功地将USB接口引入到汽车中，其不仅可以作为汽车音响的一个数据存储接口，同时在将来会应用到更多的汽车电子领域。例如，在汽车多媒体系统中，USB HOST模块可以实现将U盘和硬盘作为汽车多媒体系统的存储介质，方便用户下载；在车载GPS系统中，用户可以通过U盘将地图信息上载到汽车GPS系统上；在车载电子信息系统中，可以将U盘作为车载电子信息系统的存储介质，将收集的运行数据存储到U盘中；在汽车防盗系统中，可以将U盘作为一个身份认证的介质，实现汽车开启的“电子钥匙”；在其他系统中，可以将U盘用于其他需要数据交换和存储的汽车电子应用中。 信息来源于：广嵌网