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音响工程论文参考范文:RTOS平台视角下汽车音响显示体系之研究与设计

时间:2013-06-19 18:19来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
论文主要内容有:音响系统的硬件设计,软件功能设计,音响系统的调试环境介绍,模块间信息交互方式及引擎原理设计,显示系统设计,动态画面的实时刷新技术研究,字模设计以及文

1绪论


当代,汽车作为消费品,论文范文己是人们现实生活中非常重要的一部分,而音响作为汽车非常重要的一部分,其功能变得越来越多,性能变得越来越好。汽车音响己从最初的只有收音机功能到今天的集娱乐视听、导航通信、辅助驾驶、车内状态检测等多功能于一体的综合性车载娱乐系统。


1.1课题背景
随着中国经济的迅猛发展和人们生活水平的普遍提高,人们的消费观念也发生了很大的变化,越来越多的人成为了有车一族,同时他们对汽车音响也提出了越来越高的要求,因此国内外的大型汽车音响生产商们不断的投入人力物力来开发更加先进的车用音响技术。汽车音响发展于家用音响,从调幅收音机到调幅/调频收音机,再到有磁带机、CD机、DVD机,现在发展到可以连接USB、IPOD、IPHONE进行娱乐。总之随着家用音响的发展,汽车音响已发展到高性能、数字化、多功能、大功率的水平,效果越来越接近家用音响。汽车音响市场主要分为两部分:一是原厂配套市场,它是指汽车厂家在汽车的生产过程中oEM(代工生产)某个品牌作为其汽车音响的标准配置。这类音响的特点是与车内装饰相配套,美观且安装稳固,但其功能多数较为简单且音响器材档次较低,这卞要受汽车制造成本限制。二是零售配套市场,是指面对消费者的终端零售市场,主要是汽车音响专卖店。这类音响产品的特点是个性化强,产品档次多,可适用不同消费者的需要,但同时受汽车预留安装尺寸影响。这两类音响市场中原厂配套音响占了大部分的市场份额。随着科技的发展,现在的车主们对汽车音响有了更多的追求,他们不仅需要优美的音质,而且需要汽车音响有着更多的功能,比如从原来的只有CD、DVD播放器到现在的可以播放U盘、IPOD、IPHONE中的歌曲,同时汽车音响还有蓝牙、Antitheft、CAN总线等功能。可以预测,在不久的将来,车载设备将会成为一种新的移动办公终端。


1.2课题应用现状
早期的汽车音响研发主要以4位、8位、16位单片机为主,它们的外围电路较少,不满足嵌入式应用对控制功能和外围接口不断增强的功能,所以早期的汽车音响系统功能简单,无法满足实时性和多仟务处理的需要,只有简单的AM/FM收音机以及CD机等功能。为了适应工业领域对处理器的高要求以及消费电子产品的快速发展,出现了高端的32位单片机,32位的单片机不但可以满足嵌入式应用对外围接口电路不断增强的功能,还可以满足实时控制的要求,并且可以基于嵌入式RTOS平台开发,在消费电子产品中应用非常广泛。随着ARM处理器和桌面标准化CPU等在消费电子产品的应用,现在高端的汽车音响具有了桌面操作系统功能,它己不止是简单的娱乐功能,更具有了车内办公等功能。虽然桌面操作系统的功能很多,但其也存在着一定的缺点,一方面其系统复杂、庞大,在可靠性和稳定性方面不如RTOS:另一方面桌面环境与嵌入式环境在设计上有一个很大的不同,桌面环境假定应用软件与操作系统相比而言可以是不可靠的,但是嵌入式环境假定应用软件和操作系统一样可靠。本文的汽车音响是为国外某知名公司研发的一款音响,为了满足稳定性、可靠性以及合理价格等方面的要求,采用了RenesaS公司的32位高性能微控制器,基于嵌入式RTOS平台开发。RTOS作为嵌入式开发平台,可满足抢占式调度,它定义了每个应用任务和内核的接口,促进了应用程序的标准化,便于软件的存档、交流、修改和扩展,为嵌入式软件开发的工程化创造了条件,并且减少了开发管理工作量。


1.3课题主要内容
论文主要内容有:音响系统的硬件设计,软件功能设计,音响系统的调试环境介绍,模块间信息交互方式及引擎原理设计,显示系统设计,动态画面的实时刷新技术研究,字模设计以及文字编码格式转换技术研究等。由于本人在整个音响系统中主要研究显示系统,所以本文将以显示系统作为主要研究对象。在整个显示系统研究与设计中,首先从理论入手,结合显示式样要求,将显示模块与各个功能模块之间的关系加以分析、论证和设计,从而确定了显示模块在整个系统中的位置:其次论文又根据显示系统实时响应、可扩展性以及可移植性等性能指标,将整个显示系统分成了四个部分进行分别介绍,四个部分各有分工、各司其职、相互配合,不但可以完成系统所需的各种画面显示,而且满足了系统的各项性能指标;为了深入研究显示系统,接着论文针对VFD显示画面的实时刷新技术做了重要研究,详细讲解了显示模块从最初的动态数据取得,到最终数据在显示屏上显示的整个过程;最后论文又对字模的设计过程以及文字编码格式转换技术做了重要研究。


2汽车音响概述


汽车音响系统主要由音啊木体和四个音箱构成[川。音响本体的主要功能有AM/FM广播接收与播放、卫星广播接收与播放、多媒体(CD/USB/BT/IPOD/IPHONE)播放、音效处理、车内状态检测、车载电话以及完全适应车载环境的用户使用界面等几个方面。另外由于音响木体体积的限制,无法包含全部音响功能,为此还有一些附件如TV、导航等被放到了汽车的前端。附件设备通过统一连线规范与音响木体连接在一起,并统一由音响木体控制。接下来本章将对汽车音响木体(下文将汽车音响本体简称为汽车音响)的硬件和软件结构以及软件运行环境和系统模块间、交互方式做出详细的介绍。汽车音响的外观结构图如图2.1所示。


2.1SH7266A瑞萨SH7266单片机性能指标系列
单片机有着很广泛的应用,SH7266A主要有以下性能指标:CPU:SuPerH体系结构;32位内部数据总线;支持大量的寄存器组;Rlsc型指令集;采用超标量体系结构,可同时执行2条指令;指令执行时间:最多2条指令/周期;地址空间:4G字节;内部乘法器;5级流水线;哈佛体系结构。内置RAM:用于高速运行的64K字节存储器和用于数据保存的16K字节存储器。DMAC:具有8通道:其中4个可进行外部请求;可通过内置外围模块来激活;突发模式和周期挪用模式;具有间歇模式(支持16和64周期);能够自动重新加载传送信息。


3 显示系统设计 .............22-32
    3.1 显示系统设计........... 22-26
    3.2 显示控制部(DMM)详细设计........... 26-28
    3.3 数据做成部(Graphic)详细设计........... 28-29
    3.4 VFD Driver部设计........... 29-30
    3.5 Dimmer部设计........... 30-31
    3.6 本章小结 ...........31-32
4 动态显示画面实时刷新研究........... 32-38
    4.1 VFD显示屏 ...........32-34
        4.1.1 VFD显示原理........... 32-33
        4.1.2 VFD控制原理........... 33-34
    4.2 显示模块整体数据流程........... 34-35
    4.3 显示画面动态实时刷新过程........... 35-37
        4.3.1 VFD Driver启动........... 35-36
        4.3.2 VFD发送数据做成........... 36-37
        4.3.3 画面显示........... 37
    4.4 本章小结 ...........37-38
5 显示字模的设计以及文字编码格式转换........... 38-52
    5.1 字模设计...........38-41
    5.2 显示示例........... 41-45
    5.3 文字编码格式之间的转换........... 45-51
    5.4 本章小结 ...........51-52
6 总结与展望 ...........52-53


结论


本文详细介绍了嵌入式汽车音响显示系统的设计与实现。整个音响系统采用了Renesas公司的32位高性能微控制器作为系统CPU,该微控制器搭载了SHZA一FPU内核,运行在嵌入式RTOS系统平台上。汽车音响系统在软件上采用了模块化的设计方法,使得软件中各个功能模块在结构上相互独立,便于各个模块的负责人能够同时进行开发,减少了工作依赖性。本文主要完成了以下几方面研究工作:首先分析了汽车音响的发展趋势,指出汽车音响产品在我国有很大的市场空间,所以对于汽车音响的研发有着重要的意义。其次,对汽车音响的硬件结构及软件功能进行了讲解,并对汽车音响模块间的信息交互方式做了详细分析。接着,论文研究了显示系统架构设计,为了完成显示系统的各项性能指标,特别把显示模块分成了四个部分进行详细的设计,提高了系统的扩展性和可移植性。最后,论文重点对VFD动态画面实时刷新技术和字模的设计方法以及文字编码格式转换技术做了详细的研究,保证了画面的无闪烁显示,实现了显示画面之间的自然切换,确保了显示画面不会出现乱码现象。
虽然近十个月的研究使我对汽车音响的软硬件知识以及RTOS系统理论有了比较全面的了解和掌握,但是还是有许多东西处于探讨和实践中,所以很多观点还有待进一步完善。课题下一步仍有许多工作需要做,初步设想如下:(l)进一步完善RTOS系统,使系统各层次之间的关系划分更加合理,使系统更加符合嵌入式软件开发的充分合理利用硬件资源的特性,为汽车音响软件系统的开发和移植提供更好的基础。(2)本文多次用到系统定周期机制,但系统时间的管理和任务状态管理之间的关系需要更加详细的设计与测试以便于系统的移植。(3)对于显示模块的辉度调节过程,本文只做了简要的研究,在以后的研究中可以继续深入。


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(责任编辑:gufeng)
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