（计算机科学与技术专业论文）汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 随着我国经济的发展，私家车的市场越来越大，汽车上的娱乐设施汽车音响有 着广阔的市场前景。此外，汽车导航是近年来兴起的一种汽车驾驶辅助设备，正逐渐走 入千家万户。它能够根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶过程中提醒 驾驶员按照既定的路线行驶，使驾驶员能够安全快速地到达目的地。如果能够把汽车音 响和导航设备合二为一，不仅可以节省成本，还可以为用户提供更多的附加功能，满足 用户的生活需求及社会发展的需要。这一定会大大方便驾驶者，倍受消费者青睐。本文 就是利用现有汽车音响设备实现导航的功能。 本文所设计的是汽车音响系统与n a v i 系统的接口软件，该设计以n e cv 8 5 0 为硬件 平台、基于m x0 s 操作系统、以c 语言为开发工具，利用u a r t 协议实现了汽车音响系 统( 简称c a ) 和导航设备( 称做n a v i ) 之间的通信，实现了导航系统的功能为汽车音 响系统所用，使驾车者既能使用汽车音响的显示设备来显示导航地图，又不影响汽车音 响原有的功能。本系统实现的主要功能有：用户能够进行汽车音响的画面与n a v i 地图 画面的切换；用户可以设置选择在收听广播和音乐的同时，是否显示地图：用户可以设 置在收看t v v c d d v d 的同时，是否可以显示地图，而且可以选择两个影像的显示形式； 用户能够通过汽车音响上的按键，显示当前所在地信息；用户能够用语声控制汽车音响 的基本动作等。 本系统实时性好，能够迅速响应用户，具有可留用性和可扩展性，而且操作简单、 使用方便。 关键词：汽车音响；导航设备；u a r t 协议；接口 李巍；汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fi n t e r f a c e b e t w e e nc a ra u d i oa n dn a v i g a t i o n a b s t r a c t a m u s e m e n ti n s t a l l a t i o no nt h ea u t o m o b i l e - c a ra u d i o ( c a ) p o s s e s s e st h ev a s tm a r k e t f o r e g r o u n d r e c e n ty e a r si tw a l k sg r a d u a l l yi n t oi n n u m e r a b l eh o u s e h o l d s f u r t h e r m o r e ，t h e v e h i c l en a v i g a t i o ni sak i n do fe q u i p m e n tt h a tc a r lh e l pd r i v e rt od r i v ec a r , i tc a ng oo u tt h e m o s ts u i t a b l er o u t eb ya u t o m a t i cc a l c u l a t i o na c c o r d i n gt ot h ee l e c t r o n i c sm a p ，a n dr e m i n d d r i v e rt og oa c c o r d i n gt ot h er o u t et h a ti sm o s ts u i t a b l e i fc ao w n sn a v i g a t i o n sf u n c t i o n ，i t n o to n l yc a ne c o n o m i z et h ec o s t ，b u ta l s oc a i lp r o v i d em o r ea d d i t i o n a lf u n c t i o n sf o ru s e r sa n d s a t i s f yt h er e q u i r e m e n to fo u rl i f ea n dt h ed e v o l o p m e n to fs o c i e t y f o r e m o s t ，i tc e r t a i n l yc a n b r i n gd r i v e r sg r e a tc o n v e n i e n c e t h i sp a p e rr e a l i z e st h ev e h i c l en a v i g a t i o nb a s e do i lt h ec a e q u i p m e n t t h i sp a p e rp r e s e n t st h ei n t e r f a c eb e t w e e nc as y s t e ma n dn a v i g a t i o ns y s t e m ( - n a v i ) t h e i n t e r f a c e sh a r d w a r ep l a t f o r mi sn e cv 8 5 0 ，a n di t so p e r a t i n gs y s t e mi sm xo s b yt h e s y s t e m ，w er e a l i z et h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc aa n dn a v ib yu a r t sp r o t o c o l ，w h i c h m a k ed r i v e r sb o t he n j o yt h ec af u n c t i o na n ds e et h en a v im a ps h o w s t h em a i nf u n c t i o n so f t h ei n t e r f a c eb e t w e e nc as y s t e ma n dn a v is y s t e ma r ea sf o l l o w ：u s e r sc a ne x c h a n g et h e d v dv i d e oa n dn a v i sm a pa c o r d i n gt h e i rr e q u i r e m e n t ，c a ns e et h en a v im a pw h e n l i s t e n i n gb r o a d c a s t i n ga n dw a t c h i n gt v v c d d v d ，c a ne n j o ym a n yk i n do fd u a ld i s p l a y t y p e s ，c a ns e et h ei n f o r m a t i o no f c u r r e n tl o c a t i o no nt h ec a ss c r e e nb yp u s h i n gt h ea p p o i n t e d k e yo nt h ec a ，a n da l s oc a nf i n i s hb a s i co p e r a t i o nb yv o i c ec o n t r 0 1 t h i ss y s t e mp o s s e s s e st h ev e r yg o o dr e a l t i m e ，a n s w e r su s e r sr a p i d l y , a n dh a sr e s e r v a t i o n a n de x p a n d a b i l i t y , a b o v ea l l ，i so p e r a t e ds i m p l ya n dc o n v e n i e n t l y k e yw o r d s ：c a ) n a v i g a t i o n ；u a r tp r o t o c 0 1 ) i n t e r f a c e 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 2 - o v f - ? 一 ) ， 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：垒盔惫纽 聊签名：盔丛 立竺年坐月堡日 大连理工大学硕士学位论文 q | 绪论 0 1 论文的背景 随着汽车产业的发展，汽车在消费者心目中已经不再是简单的代步工具，除了汽车 的稳定性和安全性以外，消费者对汽车在娱乐性等方面的配置提出了更高的要求，车载 娱乐及通信系统越来越受到人们的关注。据f o r w a r dc o n c e p t s 公司的统计和预测报告 显示，全球汽车视听娱乐产品市场从2 0 0 2 年开始，在五年内进入新一轮的发展时期， 尤其是北美地区的发展更快，2 0 0 2 年市场规模达到5 3 亿美元。到2 0 0 6 年将增至3 0 亿美元【1 】。近几年来，我国汽车产音响的销量一直保持3 0 以上的速度增长。2 0 0 2 年我 国汽车音响销售额达到了2 8 亿元人民币，2 0 0 3 年销售总额约为4 0 亿元，2 0 0 4 年己超 过5 0 亿元。作为一种传统的汽车电子产品，汽车音响己由最初的汽车收音机演变成集 视昕娱乐、通讯导航、辅助驾驶多种功能于一身的综合性多媒体车载电子系统，并成为 未来汽车上一个不可或缺的组成部分【2 。3 】。 事实证明，人们越来越注重汽车产品的附加功能。谁拥有新的亮点业务，谁就会抢 得并占有更多的市场。传统的汽车音响功能己不能满足社会发展的需求，而汽车音n 向功 能开发相对于市场滞后，成本又较高，所以将现有完善的功能实体与汽车音响系统互连 起来，为汽车音响系统所用成为发展的新方向。利用现有的汽车音响设备实现增值功能， 不仅可以为用户提供更多的附加功能，又可以节省大量成本，满足用户的需求及未来发 展的需要，并为我国汽车音响甚至汽车电子的进一步发展提供了前提和基础。 目前，汽车音响及其导航的市场前景广阔。本文所设计的通信接口模块是汽车音响 系统( 简称c a ) 中的一部分，该系统具有如下特点和功能： ( 1 ) 可以播放v c d d v d c d m p 3 雌； ( 2 ) 支持i p o d 、外部v c d f l d v d 及多种类型( v c d d v d c d m p 3 m d ) 的c h a n g e r ： ( 3 ) 通过接续扩展b o x ( $ 4 3 1 ) ，可以扩展3 个外部s o u r c eu n i t ； ( 4 ) 可以接收t v 、卫星广播等： ( 5 ) 可以通过1 3 p i n 电缆连接n a v i ，包括n v k - 9 5 5 m d 、n v e n 0 9 9 p 、n v e 一0 9 9 、 n v e - n 8 7 2 a 等多种类型的n a v i ； ( 6 ) 具有7 英寸的液晶显示器； ( 7 ) 支持触摸屏功能，并且在触摸屏幕时有相应的按键凹凸显示及不同的震动响应， 如同按下一个真实的机械按键。进行点击按键、触摸按键保持、点击无按键区域、拖动 等不同操作时，用户都会有不同的感受。 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 o 2 论文的意义 我国国内汽车音响品牌大部分还处于起步阶段，面对巨大的市场需求空间，良好的 国内产业发展环境，国内汽车音响品牌如何应对国际知名汽车音响品牌的竞争压力，能 否如彩电产业一样战胜国外品牌，占据绝大部分的市场份额，对于我国经济发展来说至 关重要1 2 , 4 。 目前，一般的汽车音响仅具有f m a m 广播功能、c d m p 3 播放功能等，而象v c d d v d 影视功能、车载电话、电子导航、汽车防盗等新功能在汽车市场上却很少见。 对于汽车来说，导航设备有着广泛的用途。它可以根据g p s 接收机提供的车辆当前 位置和用户输入的目的地，参照电子地图计算出行驶路线，并在行驶中将信息提供给驾 车者。导航设备本身自带的电子地图信息能够实现定位功能和导航功能，它不仅存储了 大量的地理、道路和交通管制信息及对应的经纬度信息，还可以根据用户的设定显示出 附近的维修站、加油站、停车场及其它公共服务单位的名称及地理位置等信息，其内容 涵盖了政府机构、交通、旅游、金融、文教、卫生、商业等方方面面的信息【5 8 j 。 本文在c a 和n a v i 之间设计了一个接口，使汽车音响设备和n a v i 设备两者结合起 来，能够用汽车音响的显示设备显示导航地图；能够在汽车音响画面与n a v i 地图画面 之间进行切换：能够使用户在收听广播、音乐或收看t v v c d d v d 的同时能够看到地图 显示；能够在选择t v v c d d v d 和地图画面两个影像的显示形式；能够通过汽车音响上 的按键显示当前所在地的信息；能够通过声音识别进行相应的动作等。最终达到指导驾 驶者到达目的地，既经济又方便实用。这在国内外均属前沿产品，具有广阔的应用价值 和实现意义。 0 3 国内外发展现状 国内外生产汽车音响的各个厂家为了扩大市场销售份额，不断研究并推出各种具有 先进性能和独特功能的汽车音响产品吸引用户，例如：德国“蓝宝”使用电脑记忆保安 卡片k e y c a r d 实现独有的防盗系统：阿尔派公司采用v i v i d 核心，视频主机i v a d 3 0 0 e ， 集成了v c d d v d c d m p 3 w m a 和收音播放机，同时还在i d i n 的标准尺寸空问内提供了一 个伸缩式的7 英寸触摸液晶显示屏；松下公司首先提出“完全数码”概念，其中包括“数 码功放”和“多维数码信号处理”( x - d s p ) 技术；三洋e x w 2 2 装备的话音识别系统， 能以人的话音进行操作：先锋p io n e e r 在扬声器方面继续推陈出新等【9 。1 。 在国外，汽车导航的研究已具有一定的条件和基础，这主要是因为在发达国家运用 g p s 系统非常成熟，而且电子地图功能强大、道路交通信息系统完善。目前国际上已经 形成了日本、欧洲和北美三大市场。其中日本是汽车导航产品概念的提出者和市场的推 大连理工大学硕士学位论文 广者，经过数年的技术发展和市场推广，产品的技术和工艺日趋成熟，其产品的技术先 进性在市场上处于领先地位。日本依靠其基础雄厚的家电业主要发展d v d 型汽车导航产 品。p d a 汽车导航类产品在国外的发展时间虽然仅2 年左右，但由于其价格低廉，成为 美国市场发展的重点。欧洲国家安装的是专用p c 汽车导航产品，此类产品的特点是技 术先进，但价格高昂，所以近年来也开始在不少车型上预装p d a 导航系统，来提高汽车 导航系统的普及率 n - 1 2 】。 目前，我国汽车通讯与导航尚处于市场培育阶段，整体规模较小，相关的基础配套 设施与资源不完善，实时交通信息发布和导航电子地图的提供与更新机制均缺乏实际的 解决方案和途径，因而市场推进困难重重。尤其是出于国家安全的考虑，政府对地图数 据进行控制，目前只有四维图新、上海畅想和高德三家公司具有合法生产地图软件的资 格。另外，由于我国正在对基础设施和道路进行大规模的升级改造，所以需要经常对地 图信息进行更新，从而造成了电子地图的制作和更新成本居高不下。无法进行市场化运 作和地域方面的特殊国情，使电子地图成为目前制约我国导航系统发展的最大因素 1 3 - 1 5 1 。 但面对庞大的汽车市场，汽车导航的潜力不可估量，发展前景十分乐观。目前，中 国已经有部分大城市的出租车安装了g p s 系统，除了出租车和公交车以外，随着g p s 导 航系统的完善以及各城市导航系统所用电子地图的完善，g p s 在其它汽车产品中的普及 也将加快速度 1 4 - 1 5 】。目前具有导航功能的汽车音响设备在我国还没有独立自主的产品。 0 4 本文的主要内容 本文主要设计并实现汽车音响软件系统( 简称c a ) 中的一个通信接口模块( n a v ii f 模块) 。该设计是以n e cv 8 5 0 为硬件平台、基于m x0 s 操作系统、以c 语言为开发工 具，利用u a r t 协议完成c a 和n a v i 之间的通信，实现汽车音响系统与导航系统的互连， 从而达到增强汽车音响功能的目的。 本文所的主要工作有： ( 1 ) n a v ii f 与上层其它模块之间的接口实现： ( 2 ) n a v i 登录c a 流程的控制； ( 3 ) 画面切换流程的控制； ( 4 ) 显示模式变更流程的控制； ( 5 ) 触摸按键识别功能的实现； ( 6 ) c a 和n a v i 之间数据的制作和发送； ( 7 ) c a 和n a v i 之间数据的接收及解析。 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 1 相关知识 1 1m x0 s 系统介绍 m xo s 1 6 - 1 9 是面向汽车音响软件应用的实时多任务系统，其特点有支持多任务并且 任务要主动释放c p u 使用权、事件驱动基于f i f s 方式的调度、实时时钟控制、非抢占 内核响应方式等。如图1 1 所示，m so s 主要由内核和接口库两个基本子系统组成。 ( 1 ) 内核：m xo s 的核心部分，和处理程序一起组装到目标系统中，进行实时、多 任务控制。主要包括调度程序、t a s k 管理、同步管理、初始化等。 ( 2 ) 接口库：用外部函数的形式提供系统服务，实现以外部函数形式产生的系统调 用转变为内核能够识别管理的形式的接口程序。 、，v 一，、，一、一 基本调用中断支持 应用扩展 图1 1 基于m xo s 系统的体系结构图 f i g 1 1t h es y s t e ms t r u c t u r eb a s e do nm x o s 软件 硬件 m x0 s 系统提供任务管理、时间管理和中断管理的功能。 1 1 1t a s k 管理 t a s k 是m xo s 管理的最小单位。启动、执行和结束，全部以t a s k 为单位来执行。 m xo s 将按登录r e a d y 队列的顺序来处理t a s k 。t a s k 的切换只能在当前的t a s k 处理结 束( 即e x t t s k 0 发生后) 的时候进行。 在m x0 s 中，将任务划分为如下三个状态进行管理，在任意时刻，任务状态只能属 于这三个状态之一。各任务状态可进行迁移变化，如图1 2 所示。 -、lliilflllll，1rj 大连理工大学硕士学位论文 ( 1 ) r u n 状态( 执行状态) ：得到了系统的控制权，正在处于运行处理中的状态。在 全部系统中只能有一个t a s k 是r u n 状态。 ( 2 ) r e a d y 状态( 可执行状态) ：该状态成为内核调度对象管理的状态，被放在r e a d y 队列中，等待执行的状态。虽然已经具备除了处理器之外的所有必要资源，但是由于有 比该任务优先级别更高或者相同任务优先级别的任务正在运行，因此仍处于等待运行权 到达的状态。只要运行权到达，马上就迁移到r u n 状态。 ( 3 ) d o r m a n t 状态( 休止状态) ：任务运行结束时的状态。处于d o r m a n t 状态的任务， 已经从调度对象中删除掉了。 强 t e 图1 2 任务状态迁移图 f i g 1 2t h et r a n s i t i o no f t a s ks t a t u s 操作系统必须为多个任务可能有竞争的请求分配资源。对于处理器来讲，可分配的 资源主要是处理器运行时阀，分配的途径是通过内核的调度来完成的。调度产生的条件 是发生改变系统运行状态的系统调用，调度方式为f i f s 方式，也就是说调度程序选择 成为r e a d y 状态时间最长的任务赋予c p u 的使用权。 m x0 s 通过以下系统调用，进行各种任务管理： ( 1 ) s t a _ t s k ：在r e a d y 队列末尾登录t a s k ： ( 2 )s t a _ t s k p ：在r e a d y 队列开头登录t a s k ： ( 3 ) t e rt s k ：从r e a d y 队列中删除t a s k ： ( 4 ) s t at s k t l ：在t i m e 队列中登录t a s k ； ( 5 ) c h g t s k t ：从t i m e 队列中删除t a s k ，再用指定的时间登录到t i m e 队列： ( 6 ) t e rt s k t ：从t i m e 队列中删除t a s k ( 7 ) r o t r d q ：将执行中的t a s k 登录到r e a d y 队列末尾； ( 8 ) r o t r d q e ：将执行中的t a s k 登录到r e a d y 队列末尾，并将该t a s k 终止： ( 9 ) t s k s t s ：检索r e a d y 队列中的t a s k ，并返回有无信息： ( 1 0 ) c h g _ p r i ：将指定的t a s k 移动到r e a d y 队列的开头； 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 ( 1 1 ) e x t t s k ：终了实行中的t a s k 。 系统调用的参数表具有两个参数：登录到r e a d y 队列中的t a s k 和登录到e v e n t 队列 中的一个指定结构体。 登录到r e a d y 队列中的t a s k 地址采用i d 化，这样能够减少保存在r e a d y 队列中的 信息量( 由3 b y t e 构成的地址信息只需要1 b y t e 就够了) 。在t a s k 成为r u n 状态的时候， 从t a s k 地址表中获得t a s k i d 对应的地址。 e v e n t 队列中的消息结构体的内容做为激活任务的重要信息，不由m x0 s 进行判断， 而是由各任务自己分析。系统没有定义特殊的消息。当应用程序发生系统状态迁移的调 用时，需要将任务的启动信息和关联信息通过该消息结构体传递给其它任务。e v e n t 队 列为任务之间传递信息提供场所。 当发生r e a d y 队列操作时，e v e n t 队列也会产生同样的操作，并且他们是同期进行 的，如图1 3 所示。 r u n 状态 r e a d y 状态 图1 3r e a d y 队列和e v e n t 队列关系图 f i g 1 3t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e a d yq u e u ea n de v e n tq u e u e 在不同系统状态下的t a s k 管理 ( 1 ) r u n 状态的t a s k 的管理 在m xo s 中，同时处于r e a d y 状态的任务会存在多个，为了管理这些任务，m x0 s 中引入队列的机制，各个任务按照进入队列的顺序来等待c p u 的使用权。当r e a d y 队列 中的t a s k 移动到队列开头时，该t a s k 就成为r u n 状态，如图l _ 3 所示。 ( 2 ) r e a d y 状态的t a s k 的管理 在m xo s 中，通过s t at s k 等t a s k 启动系统调用，使t a s k 进入r e a d y 队列，成为 r e a d y 状态。 大连理工大学硕士学位论文 ( 3 ) d o r m a n t 状态的t a s k 的管理 m xo s 不管理d o r m a n t 状态的t a s k 。 1 1 2 时间管理 在实时系统中，时间是操作任务过程中最基础的要素。m x0 s 系统中的时间是利用 c p u 提供的时钟中断来实现的。m x 。s 系统中与时问管理相关的功能有两种： ( 1 ) 周期功能： m xo s 系统中提供了专门用于周期调用的任务。这个任务是m x0 s 系统维护的专有 任务，是m xo s 所有功能所共享的。m xo s 系统中定义的周期是4 m s ，如果有其它周期 要求的话，可以利用4 m s 进行计数方式实现。 ( 2 ) 延迟启动功能： 从当前时刻开始，经过指定的时间后唤醒的任务称为延迟启动。 将指定的t a s k 按照时间由d , n 大的顺序加入到t i m e r 队列中，经过指定时间以后 启动t a s k 。通过t i m e r 中断对t i m e r 队列中的时间信息进行减法运算，当减到0 的时候， 将该t a s k 追加到r e a d y 队列的末尾，对应变化框图如图1 _ 4 所示。 r u n 状态 t a s k l 指定时间经过 t a s k 2 ot a s kh t a s k 3i t a s k 4l x xt a s kb t a s k 5i t i m e r 队列 ，一 否 上是 设置n a v i 显示切换模式为o f f 调用登录进程 发送a u d i oo ne v e n t 给p m 模块 l 苎一厂 图3 2 8 显示模式切换时的r e t r y 处理流程图2 f i g 3 2 8t h ef l o wc h a r t 2o f r e t r yp r o c e s s 3 6u a r t 3 数据发送与接收的实现 3 6 1u a r t 3 寄存器的设置 在设计中通信模式设置为：数据长度8 b i t ，停止位l b i t ，校验方式奇校验。故对 应u a r t 3 寄存器设置为： ( 1 ) a s i m 3 ： o x e 8 ：( 含义：发送和接收模式、奇校验、数据长度8 b i t 、停止位l b i t ) ( 2 ) 波特率设置： b r g c 3 ：0 x 8 2 ：b r g m c 3 1 ：0 ：b r g m c 3 0 ：o x 0 2 ；( 含义：波特率为3 8 4 0 0 b p s ) ( 3 ) 发送和接收控制寄存器设置： s t i c 3 、s r i c 3 ：默认值0 x 4 7 。 发送中断允许时s t i c 3 第7 位为0 ，第8 位为o ； 接收中断允许时s r i c 3 第7 位为0 ，第8 位为o ； ( 含义：第7 位为0 表示允许中断业务，第8 位为0 表示中断请求不发生) 李巍：汽车音响与导航设各互连接口的设计与实现 3 6 2u a r t 3 发送数据的制作和发送 为了解决当前帧没有发送完毕而有新的数据发送请求的问题，设置了发送数据存储 队列。在设计中将当前要发送帧放到队列的最后，调用4 m s 定周期发送数据队列处理程 序进行数据的发送。根据系统的实际情况( 通信速率3 8 4 0 0 b p s ，平均数据长度为1l b y t e s ， 发送数据的平均时间是3 m s ) ，将队列的最大长度设定为1 1 。 制作数据的流程图如图3 2 9 所示。 图3 2 9 数据制作的流程 f i g 3 2 9t h ef l o wc h a r to f m a k i n gd a t a 数据发送采用u a r t 协议，通过中断进行数据发送。首先取得数据长度，如果已经 发送的数据长度小于待发送的数据帧长度，则继续发送数据，设置发送数据状态为通信 中；当数据发送完毕，设置发送数据状态为等待状态，软件设计流程图如图3 3 0 。 发送数据队列使用4 m s 定周期发送数据。如果当前处于发送数据等待状态，并且发 送数据队列存在数据，则把当前帧数据拷贝到发送数据b u f f e r 中，发送队列的数据依 次前移，启动发送数据中断，设置发送数据状态为通信中。其软件设计流程图如图3 3 1 。 4 2 大连理工大学硕士学位论文 图3 3 0 数据发送的处理流程图 f i g 3 3 0t h ef l o wc h a r to fs e n d i n gd a t a 图3 3 1 定周期发送数据的处理流程图 f i g 3 3 1t h ef l o wc h a r to f s e n d i n gd a t ap r i o d l y 一4 3 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 3 6 3u a r t 3 数据接收与解析 数据接收采用接收中断函数调用方式进行，在a c co n 和n a v ic o n t 连接检测完成后 设置接收中断允许。 接收数据以后，检测接收数据控制寄存器，如果存在错误，丢弃当前数据，否则进 行f r a m ec h e c k ，对于数据帧来说只有前五个字节和协议完全一致( 就是说f hs ad ac t l o p c 和协议完全一致) ，并且最后的c h e c k s u m 正确，才能认为是正确的数据帧，然后凋 用对应的接收数据帧程序。对于控制帧来说，只有前三个数据完全一致( 就是说a c ks a d a 和协议完全一致) ，最后的c h e c k s u m 正确，才能认为是正确的控制帧，然后调用对 应的接收控制帧程序。另外，对于n a v i 侧返回的含有操作序号的帧要和c a 侧记录的操 作序号必须一致才认为是有效的帧。具体软件设计流程图如图3 3 2 所示。 图3 3 2 接收数据的处理流程图 f i g 3 3 2t h ef l o wc h a r to fr e c e i v i n gd a t a f r a m ec h e c k 软件设计流程图如图3 3 3 所示。 大连理工大学硕士学位论文 图3 3 3 数据解析流程图 f i g 3 3 3t h ef l o wc h a r to f a n a l y s i n gd a t a 4 5 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 如果f r a m ec h e c k 正确，则数据通信开始，同时启动2 5 0 m s 的接收数据t i m e r ，在 2 5 0 m s 中有数据接收，继续启动2 5 0 m s 的接收数据t i m e r ，全部数据收齐以后，结束本 次通信。如果2 5 0 m s 之内没有数据接收，则认为通信失败，结束本次通信，清空接收数 据b u f f e r 。对应数据接收过程中t i m eo u t 的软件设计流程图如图3 3 4 。 图3 3 4 接收数据超时处理 f i g 3 3 4t h ef l o wc h a r to f t i m eo u tv - r h e l lr e c e i v i n gd a t a 3 7n a v ilf 模块与其它模块间接口的实现 n a v ii f 模块按处理过程可分为两个部分，n a v ii fa p p 和n a v ii fu a r td r v 部分， 模块的入口在n a v ii fa p p 部分，它实现与各模块的接口、数据解析，e v e n t 发送和接 收等与硬件资源无关的功能；n a v ii fu a r td r v 部分负责底层的通信。具体框图如图 3 3 5 所示。 ( 1 ) n a v ii f 模块同p m 模块的接口 n a v ii f 同p m 模块的接口主要是以e v e n t 形式存在，这些e v e n t 包括：p m 模块通 知n a v ii f 有用户触摸了显示屏幕、p m 通知n a v ii f 用户按下了现在地按键、p m 通知 大连理工大学硕士学位论文 n a v ii f 进行显示模式切换及取消操作等，还包括对于上述信息n a v ii f 回复给p m 模块 的r e s p o n s e 、n a v ii f 还需要将n a v i 发送过来的c o m m a n d 传送给p m ，以便进行相应的 动作，比如声音识别命令。 ( 2 ) n a v ii f 模块同t p 模块的接口 n a v ii f 与t p 模块接口是以函数形式存在的，当p m 通知n a v ii f 用户触摸了显示 屏幕时，n a v ii f 模块通过该接口函数从t p 模块获取当前用户触摸屏幕的坐标信息。 ( 3 ) n a v ii f 模块提供给f f b 模块的接口 n a v ii f 与f f b 模块的接口是以e v e n t 形式存在的，使用该e v e n t ，n a v ii f 通知 f f b 模块对用户触摸屏幕作出相应的震动响应。 ( 4 ) n a v ii f 模块提供给其它模块的公共接口 n a v ii f 还需要向系统内其它模块提供n a v i 的一些信息，比如是否支持f f b 功能， 是否支持t p 功能，是否具有声音识别功能等，这些是通过提供接口函数来实现的。其 它模块在需要使用相关信息时，直接调用n a v li f 所提供的接口函数就可以获取。 i 模块ll 模块z | l 模块。1 介f 。 | | uu n a v ii fa p p 层b 。 z 数据 x7 缓冲区 n a v ii fu a r td r v 层l $ o n a v ii f 模块 彳丫 il u a r t 通信 t ， n a v i 设备 图3 3 5 本模块与其它模块的接口 f i g 3 3 5t h e b l o c ko f i n t e r f a c eb e t w e e n n a v ii fa n do t h e rm o d u l e 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 4 实验结果和分析 4 1 测试环境 实机验证的环境如图4 1 所示。 图4 1 实机验证环境 f i g 4 1t h ee n v i r o n m e n to f t e s t 4 2 测试条件和方法 本实验的测试条件需要一台p c 机、i c e ( 集成电路仿真板) 、仿真软件e m u l a l o r ； c a 硬件电路板、u a r t 通信软件m o n i t o r 及示波器。 具体测试方法 2 9 - 3 1 】如下： ( 1 ) 对于通信数据波形的截取，是通过将示波器连接于c p u 的u a r t 3 通信管脚来获 取的： ( 2 ) 对于通信数据，是通过u a r t 通信软件m o n i t o r 来抓取的： ( 3 ) 对于通信时序和流程的验证，主要是通过实机操作和通信数据交互记录的结果 来验证的。 4 3 测试内容 ( 1 ) 通信数据波形的验证测试i ( 2 ) 通信数据的验证测试； ( 3 ) 操作流程的验证测试。 大连理工大学硕士学位论文 4 4 通信数据波形的测试结果和分析 登录指示理论数据格式为： f h s a d a c t l 0 p c s i z e d a t a l d a t a 2 d a t a 3 d a t a 4 s u m 。 测试的实际数据为： 0x0 1 1 2 5 8 8 0 1 i 0 4 o i 0 i 0 i 0 i 0 4 。 测试的实际波形如图4 2 至图4 4 ： 图4 20 x0 1 波形图 f i g 4 2t h ew a v eo f0 x 0 1 图4 ，30 x 1 2 波形图 f i g 4 3t h ew a v eo f 0 x 1 2 4 9 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 图4 40 x5 8 波形图 f i g 4 4t h ew a v eo f o x 5 8 0 x8 0 、0 x 1 1 、0 x0 4 、0 xo l 、0x0 1 、0x 叭、0x0 1 、0x0 4 的数据波形在这里不 再赘述。 由以上波形图可见，高低电平均正常，高电平电压值为5 v ，低电平电压值为0 ；而 且上升沿和下降沿很陡，而且没有杂波干扰，因此不会造成o 1 误判的情况。 4 5 通信数据的测试结果和分析 ( 1 ) 登录指示 数据格式为： f h s a d a c t l o p c s i z e d a t a l d a t a 2 d a t a 3 k d a t a 4 s u m ： 理论数据应为： 0 1 1 2 5 8 8 0 1 i 0 4 c at y p e t p f f b 声音识别s u m ： 实际测试结果为： s e n d ：0 1 1 2 5 8 8 0 1 1 0 4 0 1 0 1 1 0 l o l 0 4 。 测试结果的说明：c a 类型为h u ，并且c a 具有触摸屏功能、震动功能和声音识别功 能。另外，0 1 1 2 5 8 8 0 1 1 0 4 0 1 o l 0 1 o l 求和取后8 b i t 的值等于0 x0 4 。从而证 明，测试的实际数据与理论数据相一致。 ( 2 ) t p 状态通知 数据格式为： f h s a k d a x c t l k o p c k s i z e d a t a l d a t a 2 d a t a 3 d a t a 4 s u m ； 大连理工人学硕士学位论文 理论数据应为： 0 1 1 2 5 8 8 0 2 1 0 4 操作序号x 坐标y 坐标o n o f f 状态s u m ： 实际测试结果为： s e n d ：x o l 1 2 5 8 k 8 0 2 l 0 4 0 3 c 7 c 9 o l a 4 ( t po n ) ： s e n d ：0 1 1 2 5 8 8 0 n 2 1 0 4 0 4 0 0 0 0 0 0 1 4 ( t po f f ) 。 测试的实际数据与理论数据相一致。 ( 3 ) c a 向n a v i 发送的c o m m a n d 数据格式为： f h k s a n d a c t l n o p c s i z e d a t a l d a t a 2 s u m ； 理论数据应为： 0 1 1 2 5 8 操作序号3 1 o l c o m m a n d 指示s u m ： 实际测试结果为： s e n d ：o l 1 2 5 8 0 1 3 1 0 1 i o a e ( d u a lo f f ) ： s e n d ：o l 1 2 5 8 0 1 3 1 0 1 2 0 b e ( v s e ln a v io n ) ： s e n d ：o l 1 2 5 8 0 2 3 1 0 1 2 1 c o ( v s e ln a v io f f ) ： s e n d ：0 1 1 2 5 8 0 2 3 1 o l 2 2 c i ( 现在地) ； s e n d ：0 1 1 2 5 8 0 1 3 l o l 2 3 c 1 ( 声音识别c a n c e l ) ； 测试的实际数据与理论数据相一致。 ( 4 ) c a 接收到的a c k 数据格式为： a c t s a d a c t l e r r s u m ； 理论数据应为： 0 6 1 2 5 8 操作序号错误信息s u m ： 实际测试结果为： r e c e i v e ：0 1 5 8 1 2 0 1 3 2 0 1 1 1 b o ( c u r r e n ta u d i os o u r c eo n ) s e n d ：0 6 1 2 5 8 o l 0 0 7 1 ( a c k ) 。 测试的实际数据与理论数据相一致。 ( 5 ) 登录确认 数据格式为： f h s a d a c t l o p c s i z e d a t a l d a t a 2 d a t a 3 d a t a 4 d a t a 5 s u m ； 理论数据应为： o l 5 8 1 2 8 0 9 1 0 5 n a v it y p e t p f f b d u a lt y p e 声音识别s u m 5 1 李巍：汽车音响与导航设备互连接口的设计与实现 实际测试结果为： r e c e i v e ：0 1 5 8 1 2 8 0 9 i 0 5 o i 0 i 0 i 0 i 0 1 8 6 。 测试的实际数据与理论数据相一致。 ( 6 ) t p 状态通知c o m m a n dr e s p o n s e 数据格式为： f h s a d a c t l o p c s i z e d a t a l d a t a 2 s u m ； 理论数据应为： o l 5 8 1 2 8 0 a 1 0 2 操作序号f f b 信息s u m ；