论文部分内容阅读
摘要：本文提出一种基于 Android 系统的智能后视镜的设计方案，使用 RK3168SOC 作为主控芯片，采用 Android 操作系统，实现多媒体解码、WIFI、3G、行车记录仪、移动测速侦测、导航、FM 音频发射、后台人工服务等功能。本设计具有高可靠及实用性，不仅丰富了驾途体验，也提供了行车过程的便捷性、智能化及安全性。
关键字：后视镜;安卓;人工后台;行车记录;数字雷达
1、总体方案
本方案采用嵌入式系统设计方案，操作系统使用 Android4.4，CPU 选用 Cortex-A9 双核处理器 RK3168，最高主频可以达到 1.2GHZ。内存配置 1GB，硬盘配置 8GB。外围硬件模块包括 3G 模组、GPS 定位模组、WIFI 模组、蓝牙模组、FM 音频发射模组、数字雷达模组、摄像头模组、液晶显示屏、电容触摸屏等。
本方案硬件采用核心板加基板的方式实现，核心板包括 CPU、DDR 及 FLASH，基板包括其他外围组件。通过特定定义及接口实现核心板和基板的连接。
本方案软件采用 Android 分层结构实现功能，分为驱动层、内核层、抽象层、框架层及应用层。每层之间通过特定接口实现访问。
2、硬件设计
2.1电源管理
本方案采用汽车 12V 蓄电池供电，通过 MPS1584EN 芯片转换成 5V 供系统使用，并通过 ACT8846 PMU 芯片提供为系统其它模块提供供电，主控芯片通过 I2C 接口与 PMU 通讯。
2.2 3G 模组
3G 模组选择华为 MU509，该模组支持 WCDMA/GSM/GPRS/EDGE 等技术标准，主控芯片通过USB 接口与 3G 模块通信，实现 3G 上网、3G 通话等功能。
2.3GPS 定位模组
GPS 定位模组选择Ublox公司的GPS+北斗双模混合定位模组，提高定位精度。主控芯片通过UART接口和定位模组连接，接收定位数据。
2.4FM发射模组
该模组使用 KT0806L 芯片完成音频无线发射功能，整车影响系统通过收音机功能即可完成音频数据的接收和播放，避免了大量接线，方便影音体验。主控通过 I2C 和 FM 发射模块通信。
2.5测速侦测
测速侦测模组采用可以侦测K频段、Ka频段、KU频段、X频段、Laser频段的数字雷达，可以实现移动测速侦测功能，避免车辆违章情况发生。主控芯片通过UART接口和数字雷达模块连接，接收侦测数据。
2.6WIFI、蓝牙模组
采用 WIFI、蓝牙二合一模组，实现 WIFI 上网及蓝牙音频传输功能。其中 WIFI部分使用 SDIO 接口，蓝牙部分采用 UART 接口。
2.7摄像头模组
摄像头模组采用CCIR接口，将摄像头采集数据通过ITU656数字信号传送给主控芯片进行处理，通过应用程序实现录像的存储和回放。
2.8人机交互
人机交互部分由显示屏和触摸屏构成。液晶显示屏采用 24 位 RGB 接口，分辨率为800x480。触摸屏选用电容 5 点 COF 触摸，控制芯片为 GT911，通过 I2C 和主控通信。
3、软件设计
本方案选择 Android4.4.2 系统，Linux 3.0.36 内核进行软件开发。软件设计完全按照Android 体系分层规范完成，遵循 Android 开发规范。软件从底层到上层分为驱动层、内核层、抽象层、框架层及应用层，本方案软件设计部分主要解决内核层各模块驱动、硬件抽象层驱动封装、框架层功能定制及应用层应用功能实现的问题。下面将从内核驱动、硬件抽象层、框架层和应用层 4 个方面说明：
·内核驱动层
内核驱动是在 linux 内核中为系统外围模块建立的标准驱动接口，供硬件抽象层或框架层直接使用。本方案涉及显示驱动、触摸屏驱动、I2C 驱动、UART 驱动、USB 驱动、SDIO 驱动等。
显示屏驱动部分需要修改显示屏的参数，完成显示驱动配置即可;触摸屏驱动部分需要移植 GT911 触摸驱动到 linux 内核中，实现触摸坐标上报功能;UART 驱动需要完成串口设备资源的添加、配置及初始化工作，用于蓝牙、定位、数字雷达功能调用;I2C 驱动需要完成 I2C 设备资源的添加、配置及初始化工作，用于触摸、FM 发射功能调用;USB 驱动需要对Linux 内核中 3G 网络协议进行选择及配置，完成能注册以及相关网络配置工作;SDIO 驱动部分，需要在内核中配置SDIO 接口驱动，用于 WIFI 功能调用。
·硬件抽象层
硬件抽象层的提出是为了满足 Linux 系统开源及芯片/模块厂商技术保密性要求。硬件抽象层主要工作是封装相关芯片/模块的底层实现细节，为框架层提供访问接口。本方案涉及的抽象层实现包括 WIFI、蓝牙、GPS、3G 等，该部分功能是由模块厂商开发，本方案只需要按照移植文档进行移植、配置。
·框架层
框架层用于向应用层提供各种服务的接口，包括音频管理服务、窗口管理服务等。框架层也可以通过 JNI 接口访问硬件抽象层或者内核驱动。本方案框架层主要包括两方面的内容，第一方面是系统定制，包括系统导航栏、状态栏定制，音频策略定制等内容;第二方面是实现 JNI 访问接口，主要是实现 FM 发送功能配置 JNI 接口，应用层直接通过 JNI 接口访问硬件模块，实现音频发射功能。
·应用层
应用层是用户的最直观的体验，负责本方案定义的功能实现。本方案涉及的应用包括桌面应用、FM 发射、多媒体、行车记录仪、人工后台、地图导航、设置等。其中桌面应用负责主界面显示、雷达预警播报、安全提示等功能;FM 发射应用负责 FM 发射功能的打开与关闭以及发送频点的调节，通过调用框架层实现的 JNI 接口完成;多媒体应用负责 U 盘中多媒体文件的解析与播放功能;行车记录仪应用负责摄像头视频录制、拍照、存储保存及回放功能;人工后台集成第三方翼卡车辆网 APP，实现人工后台的拨打及导航数据的下发功能;导航应用集成第三方的百度地图，实现地图显示及路线引导功能;设置应用负责功能设置及信息显示功能。
4、总结
本方案除实现多媒體、网络等常规功能外，还实现了行车记录仪、人工导航等特色功 能，满足汽车电子产品的智能化和安全性的要求。行车记录仪可以实时监控行车过程中前方道路运行情况、保留证据，可以做到防碰瓷，并可以为交通事故提供有力证据;人工导航功能完全解放了驾驶员的双手，只需要跟后台工作人员说明目的地，后台会自动下发数据/播报相关信息，实现自动导航服务。总而言之，智能后视镜已经成为汽车后市场客户刚需产品，是汽车电子技术发展应用的一大突破。智能化、安全化是汽车电子发展的必然趋势，未来，智能后视镜会在智能驾驶、疲劳监控预警等领域有更大突破，为汽车电子行业的发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]孙耀杰，赵忠祥.基于GPS和GPRS的多功能汽车记录仪的设计[J].电子设计工程，2010，18（9）：121-125.
北斗星通智联科技有限责任公司，重庆 400000
关键字：后视镜;安卓;人工后台;行车记录;数字雷达
1、总体方案
本方案采用嵌入式系统设计方案，操作系统使用 Android4.4，CPU 选用 Cortex-A9 双核处理器 RK3168，最高主频可以达到 1.2GHZ。内存配置 1GB，硬盘配置 8GB。外围硬件模块包括 3G 模组、GPS 定位模组、WIFI 模组、蓝牙模组、FM 音频发射模组、数字雷达模组、摄像头模组、液晶显示屏、电容触摸屏等。
本方案硬件采用核心板加基板的方式实现，核心板包括 CPU、DDR 及 FLASH，基板包括其他外围组件。通过特定定义及接口实现核心板和基板的连接。
本方案软件采用 Android 分层结构实现功能，分为驱动层、内核层、抽象层、框架层及应用层。每层之间通过特定接口实现访问。
2、硬件设计
2.1电源管理
本方案采用汽车 12V 蓄电池供电，通过 MPS1584EN 芯片转换成 5V 供系统使用，并通过 ACT8846 PMU 芯片提供为系统其它模块提供供电，主控芯片通过 I2C 接口与 PMU 通讯。
2.2 3G 模组
3G 模组选择华为 MU509，该模组支持 WCDMA/GSM/GPRS/EDGE 等技术标准，主控芯片通过USB 接口与 3G 模块通信，实现 3G 上网、3G 通话等功能。
2.3GPS 定位模组
GPS 定位模组选择Ublox公司的GPS+北斗双模混合定位模组，提高定位精度。主控芯片通过UART接口和定位模组连接，接收定位数据。
2.4FM发射模组
该模组使用 KT0806L 芯片完成音频无线发射功能，整车影响系统通过收音机功能即可完成音频数据的接收和播放，避免了大量接线，方便影音体验。主控通过 I2C 和 FM 发射模块通信。
2.5测速侦测
测速侦测模组采用可以侦测K频段、Ka频段、KU频段、X频段、Laser频段的数字雷达，可以实现移动测速侦测功能，避免车辆违章情况发生。主控芯片通过UART接口和数字雷达模块连接，接收侦测数据。
2.6WIFI、蓝牙模组
采用 WIFI、蓝牙二合一模组，实现 WIFI 上网及蓝牙音频传输功能。其中 WIFI部分使用 SDIO 接口，蓝牙部分采用 UART 接口。
2.7摄像头模组
摄像头模组采用CCIR接口，将摄像头采集数据通过ITU656数字信号传送给主控芯片进行处理，通过应用程序实现录像的存储和回放。
2.8人机交互
人机交互部分由显示屏和触摸屏构成。液晶显示屏采用 24 位 RGB 接口，分辨率为800x480。触摸屏选用电容 5 点 COF 触摸，控制芯片为 GT911，通过 I2C 和主控通信。
3、软件设计
本方案选择 Android4.4.2 系统，Linux 3.0.36 内核进行软件开发。软件设计完全按照Android 体系分层规范完成，遵循 Android 开发规范。软件从底层到上层分为驱动层、内核层、抽象层、框架层及应用层，本方案软件设计部分主要解决内核层各模块驱动、硬件抽象层驱动封装、框架层功能定制及应用层应用功能实现的问题。下面将从内核驱动、硬件抽象层、框架层和应用层 4 个方面说明：
·内核驱动层
内核驱动是在 linux 内核中为系统外围模块建立的标准驱动接口，供硬件抽象层或框架层直接使用。本方案涉及显示驱动、触摸屏驱动、I2C 驱动、UART 驱动、USB 驱动、SDIO 驱动等。
显示屏驱动部分需要修改显示屏的参数，完成显示驱动配置即可;触摸屏驱动部分需要移植 GT911 触摸驱动到 linux 内核中，实现触摸坐标上报功能;UART 驱动需要完成串口设备资源的添加、配置及初始化工作，用于蓝牙、定位、数字雷达功能调用;I2C 驱动需要完成 I2C 设备资源的添加、配置及初始化工作，用于触摸、FM 发射功能调用;USB 驱动需要对Linux 内核中 3G 网络协议进行选择及配置，完成能注册以及相关网络配置工作;SDIO 驱动部分，需要在内核中配置SDIO 接口驱动，用于 WIFI 功能调用。
·硬件抽象层
硬件抽象层的提出是为了满足 Linux 系统开源及芯片/模块厂商技术保密性要求。硬件抽象层主要工作是封装相关芯片/模块的底层实现细节，为框架层提供访问接口。本方案涉及的抽象层实现包括 WIFI、蓝牙、GPS、3G 等，该部分功能是由模块厂商开发，本方案只需要按照移植文档进行移植、配置。
·框架层
框架层用于向应用层提供各种服务的接口，包括音频管理服务、窗口管理服务等。框架层也可以通过 JNI 接口访问硬件抽象层或者内核驱动。本方案框架层主要包括两方面的内容，第一方面是系统定制，包括系统导航栏、状态栏定制，音频策略定制等内容;第二方面是实现 JNI 访问接口，主要是实现 FM 发送功能配置 JNI 接口，应用层直接通过 JNI 接口访问硬件模块，实现音频发射功能。
·应用层
应用层是用户的最直观的体验，负责本方案定义的功能实现。本方案涉及的应用包括桌面应用、FM 发射、多媒体、行车记录仪、人工后台、地图导航、设置等。其中桌面应用负责主界面显示、雷达预警播报、安全提示等功能;FM 发射应用负责 FM 发射功能的打开与关闭以及发送频点的调节，通过调用框架层实现的 JNI 接口完成;多媒体应用负责 U 盘中多媒体文件的解析与播放功能;行车记录仪应用负责摄像头视频录制、拍照、存储保存及回放功能;人工后台集成第三方翼卡车辆网 APP，实现人工后台的拨打及导航数据的下发功能;导航应用集成第三方的百度地图，实现地图显示及路线引导功能;设置应用负责功能设置及信息显示功能。
4、总结
本方案除实现多媒體、网络等常规功能外，还实现了行车记录仪、人工导航等特色功 能，满足汽车电子产品的智能化和安全性的要求。行车记录仪可以实时监控行车过程中前方道路运行情况、保留证据，可以做到防碰瓷，并可以为交通事故提供有力证据;人工导航功能完全解放了驾驶员的双手，只需要跟后台工作人员说明目的地，后台会自动下发数据/播报相关信息，实现自动导航服务。总而言之，智能后视镜已经成为汽车后市场客户刚需产品，是汽车电子技术发展应用的一大突破。智能化、安全化是汽车电子发展的必然趋势，未来，智能后视镜会在智能驾驶、疲劳监控预警等领域有更大突破，为汽车电子行业的发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]孙耀杰，赵忠祥.基于GPS和GPRS的多功能汽车记录仪的设计[J].电子设计工程，2010，18（9）：121-125.
北斗星通智联科技有限责任公司，重庆 400000