USB昂首進入汽車領域

摘要： 本文介紹了通用串行總線在汽車電子領域的應用以及采用USB的信息娛樂系統的設計細節。

關鍵詞： USB；汽車電子

長期以來，通用串行總線(USB)一直是PC外設連接的普適標準，不過，USB最近已開始躋身汽車市場。支持MP3的立體聲系統、DVD播放機和先進的GPS導航系統等都是專為給乘客提供“信息”和“娛樂”服務而設計的“信息娛樂”汽車電子系統的組成部分。為汽車配備這些高科技的“小玩意兒”需要一種精細但不復雜的通信形式，而USB自問世以來就一直起著這種作用。

汽車內部的媒體設備追隨著消費電子的發展步伐。最早是八軌機，后來是盒式磁帶錄音機和CD機，顯然，下一步就該是MP3了。擁有iPod或MP3等相似設備的消費者遠遠超過1.5億，而FM發射器和汽車出廠時安裝的iPod座在與立體聲系統直接聯結之前只不過是一種補綴而已。信息娛樂系統還包括觸摸屏導航設備、可折疊式電視屏和移動電話揚聲器系統。轉眼之間汽車已經變成了“車輪上的PC”。由于和信息娛樂裝置相連的便攜式消費電子產品越來越多，因而需要一種能夠適用于幾乎所有設備的標準連接形式。10多年前，PC市場也面臨著同樣的難題，從而導致了USB的誕生。這樣一來，汽車業就不必重新摸索了。幾乎所有的消費電子產品都需要借助PC來實現某種形式的功能(下載MP3歌曲、上傳圖片等等)，而最常用的連接便是USB。對汽車行業來說，它實際上已經擁有了一種可資利用的“通用”標準。

采用USB的信息娛樂系統設計的細節

為了利用車內的USB，不管是便攜式消費類設備，抑或是信息娛樂系統，都必須包含一個用于控制數據流動的USB主機。這些裝置中的USB主機并不是PC中的標準USB主機控制器，而是一種面向便攜式消費電子產品的優化ASIC或嵌入式主機IC。高端信息娛樂系統(先進的GPS導航、全功能立體聲系統)常常包含一個專為執行某種專用功能而定制的ASIC。由于這些ASIC通常基于IP庫，因此，它們往往集成了USB主機IP，旨在支持USB外設。較為簡單的系統(基本型立體聲裝置、移動電話座)不需要那么高的處理能力，可以選用非常基本的ASIC或嵌入式微處理器。在這些場合中，可利用分立的嵌入式主機IC來增添一個USB主機。采用嵌入式主機使得ASIC能夠削減其功能組，以節省空間和成本，同時仍然支持USB。使用分立的嵌入式主機還可加快產品的面市進程。無論設計師選用的是集成解決方案還是分立解決方案，所有的USB主機都需要一個主機堆棧。從本質上講，該主機堆棧就是主機控制器的“大腦”，負責啟用某個消費應用程序內部的所有USB功能。典型主機堆棧包含應用編程接口(API)、實時操作系統(RTOS)和核心USB驅動器。

當把USB主機設計到信息娛樂系統中的時候，應用和使用模型將確定所需的帶寬要求。對于大多數汽車應用而言，全速USB(12Mbps)便足夠了。例如：普通MP3被壓縮在128Kbps和192Kbps之間，而高品質MP3的帶寬要求則提升至320Kbps，這些都遠遠低于12Mbps全速USB所能支持的水平。即便是來自CD的非壓縮WAV文件流的最大數據傳送速率也不過1.5Mbps，同樣絲毫沒有超出全速USB的帶寬范圍。只有當系統具有1GB或更大容量的板上存儲器或進行高分辨率視頻的流式傳輸時，才應該考慮高速USB(480Mbps)。

汽車信息娛樂系統必須做好在極限溫度條件下工作的準備。為了確保所有的車載設備都能夠在各種條件下正確運行，汽車電子理事會(AEC)制定了一種名為“AEC Q100”的規范，該規范要求汽車元件可在-40℃至150℃的溫度范圍內(分為不同的等級)正常操作。某些汽車制造商或許會要求信息娛樂系統中的全部元件均符合AEC Q100規范中所擬定的某種特定的等級。欲知更多信息，請訪問AEC的網站，網址：www.aecouncil.com。

USB解決方案

由于需要考慮諸多的規范和要求，因此選用正確的USB解決方案會是一項棘手的工作。賽普拉斯的EZ-Host(CY7C67300)嵌入式主機解決方案是一款經過AEC資質認定的器件，并擁有完整的產品支持。通過與CY4645參考設計的組合，賽普拉斯提供了一款交鑰匙型解決方案，從而實現了產品的快速面市以及所有信息娛樂平臺的簡易型客戶化設計。由于獲得了完整的固件、線路圖、主機堆棧和文檔資料，因而使得設計師能夠將支配權掌握在自己的手中。更多信息請訪問www.cypress.com。