现代车载数字音频系统的研究与实现

论文摘要

随着世界汽车工业的快速发展和微处理器技术的不断进步,嵌入式技术在汽车电子领域取得了不断的进步。本文根据车载音频产品任务的多样性,提出了一套针对以后车载市场应用的数字音频系统的解决方法。本文首先分析现在车载音频系统的现状与发展,结合嵌入式在车载系统的应用,论述一套完善的车载音频系统的设计过程。本系统共分为六大模块,无线音频接收模块,数字音频解码模块,数字音频处理模块,数字音频输出模块,系统电源控制模块,微控制器模块。无线音频接收模块采用NXP的两个leaf Dice调谐器用来接收FM/AM信号,可以有效的去除多路径干扰;DAB4.2和IBOC用来接收数字音频广播。数字音频解码模块采用基于东芝的微处理器TMP92和音频解码芯片TC94A92方案,可以对当今流行多钟数字音频格式如MP3、WMA、AAC进行解码,还可以实现对主流的iPOD产品进行完全的播放控制,很好地实现了人机互动。数字音频处理模块采用以NXP公司的SAF7741为核心的微处理器,支持多路模拟及数字音源输入如DVD、SD卡、蓝牙、数字广播等,提供更加丰富的音效处理SRS、Dolby5.1等通常家庭音响才提供的效果。数字音频输出模块以TI公司的4通道Class D类功放TAS5414为基础,实现了大功率、高品质的音效输出。电源控制模块以TI公司的多路输出开关电源TAS43331为核心,引入了新一代CAN总线控制器,成功地降低了整个系统的功耗和静态电流。微控制器用NEC850取代TMS470系列,降低了成本和静态电流。本课题来源于企业的实际项目,目的是为以后不断发展的车载音频系统提供一个参考和借鉴。其中关于为降低静态电流和节省电源功耗设计的新型电源方案,以及对Class D类功放在车载音频产品上的首次成功使用为本文的创新点。本系统除了实现对iPOD的一般播放控制,还通过其认证芯片的使用可以使iPOD的歌曲、电影信息完全显示在人机界面上。对TI的CAN芯片应用新的技术去除了5V待机电源,把静态电流降低到7uA,同时使用新型的电源控制技术,成功的使整个系统的静态电流降低到了150uA以内,满足了客户的要求。以前的Class D的功放还仅仅应用在民用产品上,本系统克服了车载产品空间狭小、EMC要求高等困难,成功地把数字功放应用到了车载音频系统上,并且达到了汽车级的音频输出指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1.车载音频系统的发展现状与趋势
• 1.2.本课题研究的主要目的和内容
• 第二章 车载数字音频系统的总体设计
• 2.1.车载音频系统的架构
• 2.2.音频系统的接收
• 2.3.数字音频解码
• 2.4.数字音频处理
• 2.5.微控制器
• 2.6.音频输出
• 2.7.电源控制部分
• 第三章 车载音频解码及播放控制的设计与实现
• 3.1.数字音频电路的结构组成
• 3.2.接口控制芯片TMP92和解码芯片TC94A92的电路设计
• 3.3.数字处理芯片SAF7741（DIRANA2）的硬件电路设计
• 第四章 数字功放模块的设计与实现
• 4.1.数字功放研究的背景与现状
• 4.2.本系统数字功放方案架构介绍
• 4.3.TAS5414硬件电路设计
• 4.4.TAS5414工作状态的设定
• 4.5.本方案的总结
• 第五章 降低静态电流及减小功耗的新型电源模块设计
• 5.1.车载音频系统传统电源的设计及介绍
• 5.2.本系统系统电源设计要求
• 5.3.本系统的电源设计方案
• 5.4.本系统电源模块的详细设计
• 5.5.整个系统的电源管理模式及启动时序
• 第六章 结论与展望
• 6.1.研究开发工作总结
• 6.2.创新技术
• 6.3.研究与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录1 本系统主板
• 附录2 本系统CLASS D功放板
• 附录3 TMP92和TC94A92连接电路图
• 附录4 SAF7741（DIARNA2）电路图
• 附录5 TAS5414硬件电路图