人机交互系统在汽车多媒体中的应用

1 设计背景。 汽车信息娱乐系统属于汽车多种舒适功能中的一种,当今汽车上的导航、音响等均属于信息娱乐之列。随着驾乘人员对汽车舒适性和安全性要求的提高,传统的车载网络技术已经无法完全胜任,由此MOST网络技术被提出。 相对于 MOST 网络技术在国外的高档轿车上的
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摘要

  1 设计背景。

  汽车信息娱乐系统属于汽车多种舒适功能中的一种,当今汽车上的导航、音响等均属于信息娱乐之列。随着驾乘人员对汽车舒适性和安全性要求的提高,传统的车载网络技术已经无法完全胜任,由此MOST网络技术被提出。

  相对于 MOST 网络技术在国外的高档轿车上的实际应用,我国汽车工业起步较晚,MOST网络技术相对滞后,虽然目前市场上也未有基于 MOST 网络技术的人机交互接口产品得到应用和推广,但是在国产汽车领域运用这一新兴技术将是必然趋势。Raspberry Pi(树莓派)是目前市场上炙手可热的卡片式电脑,除了具有信用卡大小的体型优势之外,更具有价格低廉、可以实现裸机开发等特点,可以作为减少车载编程硬件成本和便利的一种全新尝试。

  2 人机交互系统。

  人机交互系统是一门研究人与计算机间交互关系的科学,系统包括了各种计算机的系统和和软件,用户需要通过使用人机交互系统界面与系统进行交互,从而完成命令和操作。

  3 MOST.

  MOST 是面向媒体的系统传输的总称,是一个面向功能的简单网络系统。以功能块为核心,通过应用层协议实现功能块间的通信,能传输数据流、报数据和控制信息。MOST 网络采用光纤 / 电气闭环方式进行网络同步,能提供高速带宽,满足大量数据间共享和传输的同时还能确保接受端正确检测到数据。

  4 嵌入式Linux.

  嵌入式 Linux 是一个适用于多种 CPU 和硬件的跨平台系统,被广泛应用于航空航天、消费性电子产品领域,是目前运用于嵌入式系统开发的主要平台,也是一个可以保证实现更多树莓派功能的官方推荐平台。

  5 Raspberry Pi.

  树莓派是简称 RPi,是专为学生计算机编程教育而设计的一款仅有信用卡大小的微型电脑。既可以看做是一个单片机开发板,也可以直接看做一台电脑,主板上包括了处理器、SD 卡插槽、USB 接口、以太网接口、HDMI接口、状态指示灯、模拟音频输出、复合视频输出和电源接口,可以实现图像处理、裸机开发、音频视频播放等功能。

  6 Python.

  Python 是一中面向对象的解释性的计算机程序设计语言,具有语法清晰简洁的特点,其中包含了丰富多样且功能强大的类库,可以通过其快速生成程序远行之后再对需要的部分用其他汇编语言重写,是目前树莓派上支持的主要语言。

  7 多媒体娱乐系统网络环路设计。

  设计主要包括显示单元、开发单元和MOST 单元,并通过串口将它们连接起来。其中 LCD 显示选用目前市面上常用且符合车载使用情况的 4.3 寸显示器;开发板选用 Min6410 开发板和树莓派分别进行开发,MOST 控制单元则包括主控制器部分和从节点部分,提供多媒体传输。

  7.1 MOST环路单元。

  MOST 环路连接多种多媒体设备,提供视频和音频数据的传输,定义信息娱乐系统高层抽象层的接口和功能。设计中将 MOST 通过串口与开发板板相连接作为主控单元,其余部分作为从节点。

  7.2 其他硬件部分。

  设计使用汽车专用的 AB 类音频功率放大器实现对功放功能。

  8 环境搭建。

  环境搭建是嵌入式系统开发中程序顺利的开发运行的基础。本设计的环境搭建包括Fedora9 和 GCC 的安装配置。其中 Fedora9 为Mini6410 的开发环境,GCC 是 Linux 中用来编译高级编程语言的工具。搭建步骤如图 1.

  9 设计总结。

  设计旨在开发一个汽车之上基于 MOST多媒体娱乐系统的人机交互接口,主要从汽车中目前的主要多媒体模块着手,实现了 CD 控制、下载控制、DSP 数字信号处理等功能。除了在传统 ARM 板上的编程开发,还尝试了在当下新推出的树莓派上进行 GPIO 的安装从而完成嵌入式开发。随着汽车电子技术和计算机产业的发展,计算机技术与汽车电子必将走上相辅相成的道路,尽管 Raspberry Pi 已经具有了绝大多数开发板甚至电脑的功能,但由于其运用于教育范畴的初衷,存在接口功率不足的问题,如何实现其功能的进一步完善,将其替代传统的开发板,抑或将程序都集成在 ARM板或者树莓派上从而节约设计成本,将是一个非常值得探索的问题。

  参考文献

  [1]Prof.Dr.Ing.Andreas Grzemba.MOST:fromMOST25 to MOST150,ELECTRONICSLIBRARY Sprife.

  [2]MOST Cooperation.MOST_Book_2[M].MOSTCooperation,2011.

  [3]Getting Started with Raspberry Pi.Matt Richardson,Shawn Wallace.

  [4]QT4 图形设计与嵌入式开发 [M]. 人民邮电出版社 ,2009.

  [5]Mark Lutz 着 , 李军 , 刘红伟等译 .Python学习手册 [M]. 机械工业出版社 ,2011.

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