低成本汽车导航系统的选择 - 汽车电子 - 电子工程师俱乐部

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如果提供选择机会，我确信每个人均会选择在他们的车辆中安装 GPS 导航系统。它可以节省很多驾驶时间，并且可以大大缓解迷失方向时的沮丧，这些对于驾驶人员来说非常宝贵，他们无法拒绝。但是，遗憾的是，这种舒适水准对应的价格，大多数人均无法承受。即使是用于各种 PDA 平台的最新软件和 GPS 附加设备，仍然没有为大众带来高质量的导航帮助。因此，至少到目前为止，我们必须依靠我们的方向感、同车乘客手头的地图的支持，以及当地的道路标识来为我们导航，穿过陌生的道路。


图1，典型内置或配件市场GPS导航系统构成。

如果我们查看典型内置或配件市场 GPS 导航系统（图 1）的设计，我们可以发现功能块是由多个成本不菲的组件构成的。首先，存在一个处理器，它通常为 32 位类型，允许快速高效地计算复杂的路由选择算法，以便提供高质量的用户体验。其次，有一个彩色显示屏，显示当前位置的地图，并且可能存在用户可以进行输入的触摸屏。GPS 模块当然是必备组件，保存地图、位置和兴趣点数据库的存储介质同样不可或缺。这里未显示的一个巨大成本是地图本身的许可证费，这就是为什么这些系统的新光盘非常昂贵，以及为什么大多数汽车司机不愿操心使他们的系统保持最新状态的原因。当前形式的导航系统与最初设计时或多或少保持相同，但随着现在可以从互联网上随时获取数据，GSM 模块也将提供完美的方式来增强系统的功能，以便提供精确的交通信息、兴趣点、旅馆预订功能以及其它功能。遗憾的是，这样做的成本非常之高，让人不敢动这个念头。
　　
理想状态下，如果在汽车中安装了这样一个系统，用户就能使用他们已安装了手机底座的手机提供这种数据链路。但是，对于大众市场而言，为 GSM 手机增加手机底座太过于复杂，因为不同的手机生产商采用大量不同的并且不断变化的连接器。汽车无线电设备使用的 RDS 系统可以提供导航系统使用的交通数据，但这些无线电系统始终局限于使用嵌入汽车仪表板的系统。

图2，汽车导航系统需要基于低成本的微控制器，并使用LMX5252无线电收发器来附加蓝牙接口。

为了将导航系统引入更广阔的市场，不论是作为购买新车时的一种选择，还是作为配件市场产品，该系统的成本均需要大幅度下调。它需要基于低成本的微控制器，同时为用户带来一系列有价值的服务，例如，在旅途上寻找能够避开交通拥挤点的路线，和进行交通流量更新。可以取消彩色地图显示，因为人们并不真正需要它，并且把它换成高质量的口头方向命令，以及简单经济的单色显示屏显示的文字描述的方向。并且我们还可以免除本地光盘或闪存地图信息，改为使用远程服务器为我们计算路线，根据一天当中的时间来使用最新的地图信息以及道路使用情况的知识，允许用户选择最佳的行车线路。图 2 显示了此类硬件平台。这里我们可以看出，它并不是集成 GSM 模块以便提供通往互联网的必需数据链路，也不存在由于试图实现用户使用 SIM 卡来进行呼叫计费的某种方式而导致的相关问题，它使用 LMX5252 无线电收发器来附加蓝牙接口。蓝牙可以为 GPS 导航系统开发商提供成本效率最高、投放市场时间最短、互操作性最强的解决方案，用于这种低成本的 GPS 系统。
　　
通过使用蓝牙的拨号网络应用规范 (DUNP)，GPS 导航系统可以使用任何可用的本地蓝牙功能手机来存取基于互联网的交通信息。可以通过与已在提供此类信息的汽车协会（例如德国的 ADAC）的合作来提供基于万维网的交通信息，或通过专门为硬件制造商创建的网站来提供（参见图 3）。由于蓝牙协议和应用规范能够保证互操作性，因此 GPS 系统开发商可以让最终消费者通过选择适当的蓝牙功能手机和 GSM 服务提供商，来选择导航系统如何存取基于互联网的交通信息。

图3，GPS导航系统可使用多种方式来获取基于万维网的交通信息。
　　
美国国家半导体公司的 CP3000 系列连通处理器构成的平台能够在当前任何 GPS 系统中启用蓝牙，不论该系统是嵌入在汽车仪表板中，或是手持式系统。这些器件还提供许多附加的连通接口，以便增加灵活性或提供日后进一步开发产品的方式。另外，该处理器的强大寻址能力还可以提供充足的片外存储器，用于立即存储下载的数据和交通信息数据库。
　　
CP3000 连通处理器是由功能强大的第三代 CR16C CompactRISC 处理器核心（ 一种类似 16 位 RISC 的处理器）来驱动。由于巧妙混合了 RISC 指令（使代码规模保持较小）和 CISC 类型指令（允许非中断位操作指令、推/弹指令和装载/存储指令），因此 CR16C 能够支持蓝牙接口，包括各种应用规范，并在少量的内存记亿体中处理复杂的应用程序。通过单一指令在堆栈中迅速存储和检索多达8个内部核心寄存器的能力，使RTOS更容易实现端口传递，并且确保快速有效的上下文切换。这种三级管道可以进行指令的提取、解码和执行，从而实现了每时钟周期一条指令的最高吞吐量。尽管是16位体系结构，16位通用寄存器占多数，但可以看到该核心的内部数据路径的宽度为32位。这允许在四个宽度为32位的通用核心寄存器中加载 32位数据，从而在使用可重定位的代码时增强核心性能。借助高效的变址寻址模式，可以使用各种内存来扩展 256KB的片上闪存以及10KB的片上 SRAM。片上闪存还支持系统时钟频率高达24MHz的单周期读取。
　　
CP3000通信处理器的CAN接口适用于安装在汽车仪表板中的导航系统。这将允许汽车制造商通过CP3BT 将 GPS 系统集成至 CAN 总线，以便共享数据以及发出和接受控制请求。此外，系统可以将车辆中已有的仪表板显示屏和控制按钮用作它的人机接口 (HMI)。配件市场 GPS 系统的备选接口为 USB 接口。这将使消费者能够灵活地将 GPS 系统连接至便携式电脑或台式机，它们一般具有 USB，但没有蓝牙接口，同时，消费者在旅程中仍然能够使用他们手机的蓝牙功能来获取交通信息。系统音频还可以被传送至车辆中已有的音频系统，临时使无线电设备静音。
　　
由于蓝牙具有高度的灵活性，支持与多种类型的电子产品进行多种不同的连接，并且该协议的互操作性有保证，因此它的确是用于扩展导航系统功能的首选接口。CP3000 系列连通处理器使您能够更容易地做出这种选择。