目 录
第1章 绪 论.................................................................................................................... 1 1.1论文选题背景及意义 .................................................................................................. 1 1.3课题的目标和主要内容 .............................................................................................. 2 第2章 车载多媒体系统的总体设计................................................................................ 4 2.1车载多媒体系统的总体硬件设计 .............................................................................. 4 2.2软件总体设计 .............................................................................................................. 6 2.3车载多媒体系统的模块简介 ...................................................................................... 7 2.3.1音频输入/输出模块 .............................................................................................. 7 2.3.2车载多媒体系统的电源管理................................................................................ 8 2.3.3车载多媒体系统的视频处理.............................................................................. 10 2.3.4车载多媒体系统的处理器.................................................................................. 11 2.3.5车载多媒体系统的无线模块.............................................................................. 11 2.3.6系统设计的指标要求.......................................................................................... 12 第3章 系统的硬件设计.................................................................................................. 15 3.1车载多媒体系统的SOC模块 .................................................................................. 15 3.2车载多媒体系统的音频设计 .................................................................................... 16 3.3车载多媒体系统的电源管理 .................................................................................... 20 3.4 系统电源需求设计 ................................................................................................... 23 3.4.1 电源工作频率的选择......................................................................................... 24 3.4.2 电源噪声设计..................................................................................................... 27 3.4.3阻尼输入滤波...................................................................................................... 28 3.4.4降压控制器.......................................................................................................... 31 3.4.5 EMI性能改善设计 ............................................................................................. 33 3.4.6 表面贴装半导体温升的估算............................................................................. 35 3.4.7 负载瞬态响应估算............................................................................................. 36
基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
3.4.8 电源电路损耗的降低....................................................................................... 38 3.5车载多媒体系统的通信接口 .................................................................................... 39 3.6车载多媒体系统的显示器 ........................................................................................ 40 3.7电路接口的解决方案 ................................................................................................ 42 第4章 无线通信及系统软件设计.................................................................................. 46 4.1车载多媒体系统的无线模块设计 ............................................................................ 46 4.2车载多媒体系统关键模块软件设计 ........................................................................ 50 第5章 系统EMC测试及实物演示 ............................................................................... 56 5.1系统分析和实物性能指标测试 ................................................................................ 56 5.1.1辐射发射测试...................................................................................................... 56 5.1.2电源线传导发射测试.......................................................................................... 59 5.1.3控制/信号线传导发射测试 ................................................................................ 60 5.1.4瞬态传导发射测试.............................................................................................. 61 5.1.5大电流注入测试.................................................................................................. 62 5.1.6自由场测试.......................................................................................................... 63 5.2EMC测试结果及实物 ............................................................................................... 72 5.2.1辐射发射测试结果.............................................................................................. 72 5.2.2电源线传导发射测试.......................................................................................... 73 5.2.3控制/信号线传导发射测试结果 ........................................................................ 75 5.2.4瞬态传导发射测试结果...................................................................................... 76 5.2.5大电流注入测试.................................................................................................. 77 5.2.6全部实验结果图.................................................................................................. 77 第6章 总 结.................................................................................................................. 78 参考文献.............................................................................................................................. 79 致 谢.................................................................................................................................. 81
基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第1章 绪 论
第1章 绪 论
1.1论文选题背景及意义
伴随着新一代汽车智能化、网联化程度的不断提升，大量的汽车电子产品被集成到车上，汽车座舱内部也随之发生巨大的变化——舱内电子产品搭载数量大幅提升，系统集成度高。纵观当前市场，新车座舱以集成了车载娱乐、导航、通讯等功能的大尺寸触摸中控系统取代传统中控、以全液晶仪表代替传统仪表渐成主流。在此之外，抬头显示、车联网模块、ADAS等电子产品也逐渐成为新车的“标配”，特别在代表了行业未来的自动驾驶汽车上，更是如此。
据相关统计数据显示，到2020年中国汽车电子市场规模将达到7049亿元，且不只是中国，目前全球汽车电子行业都处在黄金发展时期，汽车电子占整车价值的比重不断提升。据预测，到2020年全球汽车电子占整车价值比重将增至50%，其中座舱电子将是重点增长领域。因此，目前无论整车企业、零部件厂商抑或是跨界互联网公司，都在逐步加大对座舱电子产品的研发力度，积极布局汽车电子领域。
而在今年的2017CES上，汽车电子化以智能座舱为重心的发展趋势更为明显，众多车企如现代、大众、宝马等纷纷展示了面向未来的智能座舱技术，让汽车未来不仅仅是一个交通工具，更是人们可以休息、娱乐、办公的移动场所。
1.2国内外的研究现状及发展趋势
市场多样化将为新企业带来机会，他们将首先集中于价值链上的部分环节，只针对特定的、有盈利空间的细分市场，然后再进行拓展。尽管特斯拉、谷歌和苹果目前展现了极大的兴趣，我们认为他们所代表的仅是冰山一角。还有更多的新企业将可能进入市场，特别是现金充裕的高科技公司和初创企业。这些从行业外新进入的公司也掌握着对消费者和监管机构更大的影响力（即激起对全新出行形式的兴趣，游说对新技术的有利监管措施）。类似地，一些最近拥有骄人销售增长的中国汽车制造商，可能利用目前的行业洗牌在全球范围扮演重要角色。
不过，近年来也有企业潜心研发让一个芯片驱动多个系统，同时支持数字仪表、信息娱乐系统等的运行。
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第1章 绪 论 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
在此过程中，凭借多年自主研发的软件虚拟机技术保证各控制域相对独立——不仅满足各独立功能域的不同级别功能安全要求和网络信息安全，同时又无缝互通。而其成熟的驾驶信息开发经验，可以保证系统安全及满足专业的法规要求，为车企提供多重保障。特别对于日趋落地的智能汽车、自动驾驶汽车，极具现实意义。车载信息娱乐系统作为汽车里一种高附加值座舱电子产品，随着当前消费者观念的转变，及购车需求的日趋多元化和生活化，在汽车上占据的比重正越来越大，系统功能越来越复杂。
目前来看，市场上的车载信息娱乐系统由之前搭载单一的音响设备、CD 设备等扩展为集影音娱乐、汽车导航、通讯等多种功能于一体的多媒体交互设备渐成主流，且可搭载软件种类随着汽车智能化程度的不断提升，仍在继续增加，由此吸引众多第三方软件开发者专注于车载应用的开发。在此背景下，如何能更加快速、有效地开发新的软件应用，并投入使用成了他们立足市场的重中之重。Phoenix™的智能车载信息娱乐平台打破了现在除汽车制造商之外其他人很难添加车载功能或应用的局面，在设计时充分考虑了应用和计算法则开发者，使他们可以使用标准开放的SDK软件开发工具和软件模拟器为平台创建应用，从而大大缩短车载应用软件的开发周期，降低开发成本。
近年来，以自动驾驶、智能网联为代表的新汽车技术的快速发展，带动汽车产业加速电子化和智能化，特别是座舱电子技术和产品的大规模应用，可谓到了一个前所未有的新阶段。在此背景下，全球汽车座舱电子技术的领导者，已经准备好凭借在座舱电子解决方案、车载信息娱乐系统解决方案、驾驶信息、抬头显示、多功能信息显示、自动驾驶等方面的先进技术和成熟经验，为实现自动驾驶及网联汽车的最终落地提供强有力产品和技术支持。
1.3课题的目标和主要内容
根据前面分析的车载多媒体技术的概况和车载多媒体系统实现的理论基础，下面我们主要将设计自己的车载多媒体硬件系统．课题通过对系统硬件分析，最终目标是设计出一种支持主要功能包括音频声音处理、视频信号处理、通讯录存储、蓝牙传输、FM/AM功能、SD卡存储、USB接口、CAN通信、LIN通信等其他接口功能的车载多媒体系统。其主要功能、性能指标要求如下：
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基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第1章 绪 论
• 声音、手势和面部识别；
• 消费类多媒体系统，诸如视频游戏、音频、数字无线电和便携式电子产品； • 弯曲式高清汽车仪表盘和采用DLP®技术的中心控制台成像；
• DLP®增强现实与平视显示器 (HUD)车载通讯系统、紧急呼叫 (e-call) 和后座娱乐系统；
• 高效D类音频解决方案；
• 可提供丰富的多媒体、高集成度和长寿命周期的片上系统 (SoC)；
• 可提供完整的信息娱乐解决方案，并利用通过与主要操作系统（ 如Android、QNX、Microsoft和Linux）密切合作开发而成的软件套件对其进行了强化；
• TI的技术实现了连通性系统，因而可免除汽车内的连接导线。此类系统可实现全面的互联网访问、动态导航、媒体共享及多分区应用 (multizoneapplications)，适合于信息娱乐、车载通讯、紧急呼叫 (e-call)、后座娱乐和其它的便携式电子产品。它们包括：针对蓝牙 (Bluetooth®)、蓝牙低能耗、近场通信 (NFC)、全球定位系统 (GPS)/全球导航卫星系统 (GNSS)、调频 (FM) ·声音、手势和面部识别。
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第2章 车载多媒体系统的总体设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
第2章 车载多媒体系统的总体设计
2.1车载多媒体系统的总体硬件设计
DRA74xJacinto 6系列为联网的汽车信息娱乐提供了完整的系统解决方案。DRA74xJacinto 6将业界领先的硬件和解决方案与综合全面的软件生态系统完美地组合在一起。利用了巧妙集成的业界领先之 ARM® 内核、图形加速器、软件定义无线电、语音识别、高清视频、有线和无线连通性的解决方案以及面向汽车应用场合的正确外设组合，汽车信息娱乐处理器可实现高性价比、可扩展和功能丰富的汽车应用，例如汽车信息娱乐音响主机和后座娱乐系统。DRA74xJacinto 6 拥有处理器技术的领先地位、专为实现创新汽车性能而优化的完整材料清单、以及全面的解决方案互用性。通过不断地使其器件获得适用汽车标准的认证，DRA74xJacinto 6进一步彰显了其对品质的承诺，并且采取了一种零 DPPM 策略。如图2-1 给出了整体功能运行方案。
图2-1功能方框图
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基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第2章 车载多媒体系统的总体设计
本信息娱乐系统将娱乐、多媒体和驾驶员信息功能整合在一个模块中。此类系统可提供AM/FM或卫星收音机、用于播放音乐和视频节目的CD/DVD播放器、导航系统、数据和多媒体端口（USB、Bluetooth®、线路输入、线路输出、视频输入）以及一般信息和车辆状态。随后章节将对数据转换器/音频、接口、微控制器/嵌入式处理器、电源管理、触觉反馈、无线连通性分别进行讨论设计。如图2-2系统基本硬件方框图。
Jacinto6处理器支持业界最丰富的标准与编解码器，包括 HTML5，可帮助汽车制造商在车辆使用寿命内根据消费者需求高度灵活地升级车辆特性与服务。由图2-3可知本系统是以Jacinto6处理器的车载娱乐系统。本汽车信息娱乐解决方案具有丰富的信息娱乐专用软件产业环境支持，包括多款高级操作系统以及丰富的开发商网络。
图2-2系统基本硬件方框图
根据图2-2显示系统包括以DRA744/745/746为处理器的四核处理器Dual ARM Cortex A15，配置4个16位的DDR内存处理芯片，16GB的EMMC存储芯片，对系统程序进行存储，MCU为飞思卡尔的32位处理芯片S32K144，100pin LQFP，处理车身信息，同时DSP芯片及TDF8546TH支持系统的音频处理及输出，ADC模块进行接口的模数转换，两路USB接口进行USB通信及传输，LVDS芯片进行系统的事显示及视频处理，BT、WIFI模块支持系统的无线通信。表2.1给出了本系统所用到的元器件清单。
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第2章 车载多媒体系统的总体设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
表2.1功能主要部件清
Part SoC DDR3 EMMC BT/Wifi MCU CAN iAP 电源 电源 功放 Tuner/DSP USB LVDS LVDS GPS Sensor ADC Value DRA744/745/746 MTFC32GAKAEDQ-AIT RBHP-B212C S32K144 TJA1043T MFI337S3959_2.0C SMPF0100SAAZESR2 TPS43330QDAPQ1 TDF8546TH TEF6638HW TPS2549IRTERQ1 DS90UB927Q DS90UB928Q STA8089FG SMI130 ADV7182WBCPZ TI Micron LG NXP NXP Apple NXP TI NXP NXP TI TI TI ST Bosch ADI Mfg Description Dual ARM Cortex A15 DDR3-4Gb 32G EMMC,BGA100 BT4.2+WLAN(802.11a/b/g/n/ac) VIP,S32K144,100pin LQFP High speed CAN transceiver IPA,2.0C PMIC DCDC IC-AUDAMP,Audio Amp,SOIC36 DSP-HERO USB Protector FPD LINK3 Deserializer FPD LINK3 Deserializer GPS Gyro+ACC Video Decode MT41K256M16TW-107 AIT:P Micron 2.2软件总体设计
本产品采用LINUX系统架构：根据系统定义分为4层：HMI-UI界面、系统中间层、应用层和底层驱动层。内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。 内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。 Linux 内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。
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基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第2章 车载多媒体系统的总体设计
图2-3 软件系统方框图 图2-3根据不同颜色显示软件系统内核、shell、文件系统和应用程序等不同层级及架构，SCI 层提供了某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。这个接口依赖于体系结构，甚至在相同的处理器家族内也是如此。SCI 实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。在内核方面我们会对HMI界面、主程序界面、导航界面、软件更新、驾驶信息、网上音乐、FM/AM模块、设置界面、驾驶控制信息、娱乐控制、蓝牙电话等进行设计编译；在系统层我们会对一些通信信息，例如：USB界面、网络界面、声音控制、蓝牙连接、CANw网络诊断等进行控制；在应用层，我们会对调试信息，音频视频处理、文件管理、版本信息进行处理，在底层驱动方面会对各个功能模块进行驱动处理：例如、触摸模块、LIN、CAN总线模块、音频、视频模块。
2.3车载多媒体系统的模块简介
2.3.1音频输入/输出模块
音频输入/输出：音频输入前端和音频输出常常被组合为一个编解码器。来自信号源的音频线路电平输入由ADC转换为数字样本并馈送至系统的DSP。在输出侧，ADC将数字输出转换为模拟信号，然后把该模拟信号放大至与系统配套使用的扬声
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第2章 车载多媒体系统的总体设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
器或头戴式耳机所要求的电平。通过采用D类放大器，系统能够在保持低总谐波失真 (THD) 的同时实现90%以上的电源效率。这种效率的提升可显著地缩减尺寸、重量和发热量。TI的D类车用音频解决方案表现出极低的电磁干扰 (EMI) 水平，目前应用于具有严格电磁兼容性 (EMC) 要求的 OEM 系统。
音频 DSP 负责执行 I/Q 解调并输出数字音频和数据； 这包括如下功能：音量、高音、低音和音效； 输入通道混合及多个通道的数字处理；
实施音效处理，诸如Dolby® ProLogic® II、SRS® CircleSurround™II、TruSound 和其它音频算法；
微控制器 (μC) 和数字信号处理器(DSP) 共同负责操控用户接口、总线接口和网络接口，以及GPS导航和触摸屏控制。它还用于处理和输出来自多种信号源的视频数据。
图2-4音频处理方框图
如图2-4显示出系统的音频整体方案，通过系统MCU的I2C通信进行对DSP芯片TEF6638进行初始化数据启动配置和控制，实现系统处理器SOC进行I2S通信，音频信号经过DSP信号处理，输出模拟信号经4*25W功放芯片放大处理，输出高效稳定的声音信号。
2.3.2车载多媒体系统的电源管理
电源管理：电源连接至12V或24V电路板网络，并调低/调高至信息娱乐系统中的DSP、微控制器（Us）、存储器和IC以及功能部件所需要的电压。在有些场合中
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基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第2章 车载多媒体系统的总体设计
可能存在10个或更多的电源轨，因而使得电源设计成为试图针对尺寸、成本和效率目标进行开发设计时的一项关键性的任务。具有低静态电流的线性稳压器有助减小待机工作模式（点火关闭）期间的电池漏电流，可耐受负载突降电压（对于直接由电池供电的设备），并需要低压降和跟踪功能以实现低电池电量条件下的车辆发动操作。除了转换效率有所提升之外，开关电源还利用开关场效应晶体管 (FET) 的转换速率控制改善EMI、跳频、用于衰减峰值频谱能量的扩频或三角形法、低静态电流 (Iq)、用于电源排序和涌入电流限制的软起动、用于多个开关模式电源 (SMPS) 型稳压器的调相开关操作，以最大限度地抑制输入纹波电流并减低输入电容、面向较小组件（电感L或者电容C）的较高的开关频率。
图2-5系统电源方框图
图2-5显示娱乐系统的整体供电方案，通过电源管理集成电路 (PMIC) SMPF0100SAAZESR2芯片在一个封装内集成了多个DC/DC 转换器，在保持很高电源效率和性能的同时，通过减少组件数量来简化电源设计。再通过若干个感应式降压转换器与线性稳压器、充电泵或其它模拟电路等组成各种输出电压管理系统，以设计
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第2章 车载多媒体系统的总体设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
出符合汽车应用要求的产品。
2.3.3车载多媒体系统的视频处理
通过解串器与DS90UB927Q-Q和DS90UB947-Q1 串行器配套使用，可针对汽车信息娱乐系统内的数字视频和音频的分配提供一套解决方案。该器件可将嵌入时钟的高速串行化接口（通过单信号对(FPD-Link III) 传输）转换为个LVDS 数据/控制流、一个LVDS 时钟对(OpenLDI) 以及I2S 音频数据。FPD-Link III 串行总线方案支持通过单条差分链路实现高速正向通道数据传输和低速反向通道通信的全双工控制。通过单个差分对整合音频、视频和和控制数据可减小互连线尺寸和重量，
同时还消除了偏差问题并简化了系统设计。通过对串行输入数据流使用自适应输入均衡功能，可对传输介质损耗和确定性抖动进行补偿。通过使用低压差分信令可最大限度减少电磁干扰(EMI)。LVDS 接口用于通过高速串行连接将大量的数据传输至一个外部位置（如荧光屏），或者从视频信号源（数字摄像头芯片）传送数据。通用的微控制器 (μC) 负责处理系统控制功能以及与车内其他模块的通信。核心数字功能部件为 DSP，其用于处理来自数字输入信号源的数据。根据性能要求的不同，会需要显示屏的简单驱动乃至用于诸如图形识别的复杂数字算法。
如图2-5所示 双向FPD-link III：通信接口可在车内的独立电子模块、信息娱乐系统的远程辅助模块以及诸如 USB 存储器或视频信号源等外部设备之间提供数据交换。采用超低EMI信号传输的双向FPD-LinkIII嵌入式时钟串行器/解串器 通过单根双绞线对整合数据、时钟和实时控制。
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基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第2章 车载多媒体系统的总体设计
图2-5 显示子系统设计图
2.3.4车载多媒体系统的处理器
Jacinto6汽车信息娱乐处理器与汽车级 OMAP™ 移动处理器可为驾乘人员实现一流视觉计算及娱乐功能。这些处理器包含专用 3D 图形加速器与视频协处理器，支持全高清 1080p 视频回放及流媒体，以及图形用户界面，可将驾驶仪表盘与后座多媒体及多任务处理体验提升到全新高度。 Jacinto 汽车信息娱乐处理器集成数字信号处理器 (DSP)，可帮助汽车原始设备制造商为各种应用新增实时无线电、音频、语音以及其它创新功能。处理器的智能多内核架构可为实时收集和显示信息与多媒体带来所需的高性能与低功耗。该处理器的一大独特功能是：可在极低功耗下处理并行运行最高级别应用。这有助于汽车制造商在不影响性能的情况下，通过统一处理器支持各种仪表盘与乘客功能。
2.3.5车载多媒体系统的无线模块
符合汽车标准的最新 WiLink™ 7.0 (WL128x-Q) 与 BlueLink™ 7.0 (BL6450-Q) 组合连接解决方案是汽车设计的最佳选择。RBHP-B212C一款在真正单芯片中集成 Wi-Fi、蓝牙 (Bluetooth®) 技术的解决方案，可充分满足各种汽车连接选项的需求。WiLink 7.0 解决方案无与伦比的 Wi-Fi 与蓝牙共存性可为汽车实现真正的多任务处
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第2章 车载多媒体系统的总体设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
理。该芯片可将汽车变成 Wi-Fi 热点，还可在不出现断连的情况下管理蓝牙技术并行电话流媒体。如图2-6所示为本无线模块的功能方框图。
图2-6无线模块功能方框图
2.3.6系统设计的指标要求
为了评价系统整个设计优劣，需要对系统进行实验，产品是否满足实验要求，我们对实验过程工作情况进行评价定义，是确认产品的工作性能标准方法。
表2.2 系统设计指标要求表
序号 试验项目 试验方法 目标要求 1 2 在每种音源下，测试如下五种状态： 1，低温高压，测试1小时（-20°C，16V） 2，低温低压，测试1小时（-20°C， 工作电压 9V） 试验期间，样品的外观功能正常。 3，常温常压，测试1小时（25°C，14.4V） 4，高温高压，测试1小时（70°C，16V） 5，高温低压，测试1小时（70°C，9V） 调整音量电位器，使输出分别达到标准工作电流 输出状态和最大输出状态，分别测出二记录电流大小。 种状态下产品消耗电源电流 12
基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第2章 车载多媒体系统的总体设计
3 4 辐射发射 保证主机输入端电压为12V，在主机睡眠后测试主机B+的静态电流。 电源线传导发射 控制/信号线传导发射 瞬态传导发射 BCI抗扰 按《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 5进行 按《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 6进行 按《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 7进行 按《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 8进行 采用替代法测试：频率1Mhz～400MHz,分别测试CW,AM调制，75mA CLASS A,100mA CLASS B 具体方法见《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 9 频率:80M~2GHz，调制方式：CW，PM, AM，1KHz, 80%调制，场强：75V/m,满足CLASS A,场强100V/m，满足CLASS B；具体方法见《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 10 以下脉冲均需同时施加到ACC和B/U线； pulse1: -112V, 500次, pulse2a: +55V, 500次, pulse2b: +10V, 10次, pulse3a: -165V, 1h, pulse3b: +112V, 1h, pulseR : 2组间隔60S pulseA : 3次间隔60S pulseB : 3次间隔60S pulseC : 3次间隔60S pulseP : 2组间隔60S 具体方法见《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 14 静态电流≤3mA 即GB/T18655-2010LEVEL III限值要求，测试音源：FM/AM/USB/BT/导航 即GB/T18655-2010LEVEL III限值要求，测试音源：FM/AM/USB/BT/导航 即GB/T18655-2010LEVEL III限值要求，测试音源：FM/AM/USB/BT/导航 即GB/T18655-2010LEVEL III限值要求，测试音源：FM/AM/USB/BT/导航 即GB/T18655-2010LEVEL III限值要求，测试音源：FM/AM/USB/BT/导航 场强：75V/m,满足CLASS A,场强100V/m，满足CLASS B；试验方法参考ISO11452-2-2004， 测试音源：FM/AM/USB/BT/导航（如有） 性能等级要求，即 pulse1 : CLASS C pulse2a: CLASS A pulse2b: CLASS C pulse3a: CLASS A pulse3b: CLASS A pulseR : CLASS C pulseA : CLASS C pulseB : CLASS C pulseC : CLASS A pulseP : CLASS C 试验方法参考ISO7637-2-2011、ISO16750-2-2010 测试音源：FM/AM/USB/BT/导航 5 6 7 8 自由场抗扰 9 电源线瞬态抗扰 控制/信号线瞬态抗扰 10 13
第2章 车载多媒体系统的总体设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
11 静电放电 以下脉冲均需同时施加到除电源线以外的控制线与信号线； 快脉冲a：采用CCC方法，Us=-40V, 10分钟； 快脉冲b：采用CCC方法, Us=30V, 10分钟； 慢脉冲a：采用ICC方法, Us=5V, 5分钟； 慢脉冲b：采用ICC方法, Us=-5V, 5分钟； 具体方法见《QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范》PART 15 满足柳汽性能等级要求，即 快脉冲a：CLASS B 快脉冲b：CLASS B 慢脉冲a：CLASS B 慢脉冲b：CLASS B 试验方法参考ISO7637-3-2007 测试音源：FM/AM/USB/BT/导航（如有） 14
基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计
第3章 系统的硬件设计
3.1车载多媒体系统的SOC模块
高性能双路ARM® Corex®-A15 (CA15) + Neon+硬件虚拟扩展信息娱乐处理器，针对中高级汽车应用，诸如需要高清视频支持的全功能车辆音响主机；丰富的汽车外设集成；包含可编程DSP，以支持诸如数字无线电的软件定制双CA15 + Neon、2x Cortex M4、双SGX530 3D图形、2D 图形组合、具有无线电加速器的已升级C66x DSP、已升级的IVA-HD多标准codec（高达1080p60fps）、硬件加速显示子系统、支持DDR2-800和 DDR3-800 (400MHz) 的2x 32位EMIF、多个视频输入和显示输出端口（其中包括HDMI v1.4a）、支持诸如CAN、MOST的主要汽车接口、千兆以太网AVB、SATA、PCIegen2、MLB。
主要特点：
• 采用28nm CMOS工艺以实现系统性能的最大化及低功耗； • ARM® Cortex™-A15内核，高达1.5GHz； • DSP内核：浮点/定点C674x™，高达700MHz；
• 3D 图形处理单元 (GPU) 子系统，其中包括运行频率高532MHzPOWERVRTM SGX544双核；
• 2D图形加速器 (BB2D) 子系统，其中包括VivanteTM GC320内核；
• 图像-视频加速器高清 (IVA-HD) 子系统，能够支持高达1080p60的编码/解码； • 两个 ARM® Cortex™-M4图像处理单元 (IPU) 子系统，每个子系统均包含2个ARM® Cortex™-M4微处理器，运行频率超过200MHz；
• 高度灵活的显示子系统，支持多个视频/图形流水线和多个同步高清显示输出（均支持并行和HDMI接口）；
• 视频输入捕捉和视频处理子系统； • 灵活的视频处理；
• 其它的外设亮点 (1.8/3.3V IO)：1个USB3.0和2个USB2.0子系统MMC/SD、NAND/Async 接口支持。
汽车外设：面向媒体的系统传输(MOST)，媒体本地总线(MLB) 150、PCIe Gen2、
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第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
具有3个端口开关的千兆以太网AVB、PATA、SATA、多个CAN、音频串行端口、SPI、UART和I2C。
3.2车载多媒体系统的音频设计
图3-1音频设计电路图
图3-1给出的音频设计电路方案，I2C信号给出音频配置地址和初始化系统信息，并给出FM/AM天线配置设计，确定系统中的扬声器数量后，指定各通道的输出功率。 最大功率主要由电源（输出电压和电流）和扬声器阻抗决定。 D 类放大器的效率一般在 80% 到 90% 之间，比起 AB 类放大器要求，降低了对电源设计的需求。 最大输入信号电平决定了要达到所需的输出功率需要的功率放大器增益。 为获得最佳抗噪性能，应尽可能降低增益。 当扬声器线的长度低于 10 cm 时，TI 的大多数 D 类放大器均无需滤波器。高频开关中的 EMI 是主要面临的设计挑战。 当扬声器线较长时，请将二阶低通 (LC) 滤波器尽可能靠近放大器的输出引脚。 由于负载电阻会影响滤波器的质量因素或 Q，因此滤波器必须专门针对扬声器阻抗进行设计。铁氧体磁珠也可以消除极高频率的干扰。
最大功率主要由电源（输出电压和电流）和扬声器阻抗决定。 D 类放大器的效率一般在 80% 到 90% 之间，这降低了对电源设计的需求。最大输入信号电平决定了要达到所需的输出功率需要的功率放大器增益。为获得最佳抗噪性能，应尽可能降低增益。
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基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计
当扬声器线的长度低于 10 cm 时，TI 的大多数 D 类放大器均无需滤波器。 当扬声器线较长时，请将二阶低通 (LC) 滤波器尽可能靠近放大器的输出引脚。由于负载电阻会影响滤波器的质量因素或 Q，因此滤波器必须专门针对扬声器阻抗进行设计。 铁氧体磁珠也可以消除极高频率的干扰。
由于麦克风信号的峰间值范围低，仅 10 mV，因此这一信号易于注入噪音。 将编解码器或 ADC 置于麦克风附近通常会与用户偏好、行业设计或机械设计要求相冲突。寻找可与数字麦克风一起使用或具有差动输入的器件，这两种均可实现明显更好的防噪性能。手持式消费类电子设备中的主机处理器被赋予了更多任务，推动处理器 MIPS 分配和设计时间表。其中一个解决方案是将多种音频功能卸载到 DAC 或编解码器。 音频功能包括 3D 效果、均衡、陷波滤波器或噪声消除。寻找拥有各类简单的软件可重用性且能够将处理能力分配到输入或输出功能的器件。
本系统采用高度灵活的音频芯片前端支持小型mV级麦克风输入到2.1VRMS线路输入的输入级别，而无需外部电阻分压器。系列集成了很多能够辅助或替代某些DSP功能的功能。本系统区别于其它器件特点在于集成了一个能够从1MHz到50MHz范围内的任一时钟源生成真正音频时钟的片上锁相环 。此PLL被设定为根据任一进入的时钟速率生成音频时钟。例如，系统中的一个12MHz时钟能够被用来为44.1kHz系统生成时钟。所有这些功能均由一个3.3V单电源供电实现。
本音频放大器件是一款4通道数字输入D类音频放大器，专为汽车类主机和外部放大器模块而设计。在 14.4V 电源电压条件下，当负载为 4Ω、THD+N 为 10% 时，该器件可提供 4 通道的27W输出功率；当负载为2Ω、THD+N为10%时，该器件可提供 45W 的输出功率。在25V电源电压条件下，当负载为4Ω、THD+N为10% 时，该器件可提供 75W 的输出功率。与传统的线性放大器解决方案相比，D 类拓扑技术显著提高了器件效率。输出开关频率既可以设置为高于调幅频带，以消除 AM 频带干扰并降低输出滤波需求及成本；也可以设置为低AM 频带，以优化器件效率。
4.5V 至 26.4V 的宽电源电压范围有助于将启停 应用中的音频失真降至最低程度。该器件融合了要求苛刻的 OEM 应用领域所需的 所有 功能。该器件具有内置负载诊断功能，用于检测和诊断误接的输出，以及检测交流耦合的高频扬声器，以帮助缩短制造过程中的测试时间。该器件采用 56 引脚 HTSSOP PowerPAD封装，外露散热焊盘朝上。
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第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
用设计的测试数据采用了光学数字音频输入。36V的电源电压提供给电路板。芯片是在4通道BTL模式下设置的，有4欧姆负载。芯片被设置为没有过滤器的0dB的增益。在I2S和I2C中，数字音频可以从主机和寄存器中进行评估配置。
图3-2系统功放THD + N 输出曲线
图3-2 THD+N总谐波失真曲线可以直面的反应公功放的性能曲线，一般认为失真度约小越好，在不同频段，失真度不能大于1，越接近0越芯片的性能越优秀，除了谐波失真，我们会关注音频输出的其他指标，这些指标能放反映出音频方案的优异程度表3.1通过标准测试：TUNER FM 性能测试初始设定信号发生器(SG)：MONO→载频=L/M/H；调频: 1kHz；频偏: 22.5kHz；RF值=72dBμV emf；Mod = FM-SIG；Modulation = mono；输出阻抗: 50Ω；Stereo→载频=L/M/H；RF值=72dBμV emf；Pilot ON；Mod = FM-SIG；Modulation = Left； 输出阻抗: 50Ω；音频分析仪audio analyzer：Unbalanced ；Dummy antenna：FM antenna；Unbalanced；Load Box： 测试 FL；负载 = 喇叭或者4ohm电阻电源：14.4V± 0；可以测试出本音频方案的优良，结果如表3.1所示，在对系统测试后对表格最后一列给出结果判断，其中各个指标的限定值都没超出，噪限灵敏度、信噪比 、调幅抑制、立体声分离度、失真、最大输出功率是判断音频指标的关键特性，决定了音频输出性能。
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表3.1系统音频性能测试列表
Check Items测试项目 Test Frequency测试频率 SPEC Limit规格限定值 300kHz 常温25℃ 1 2 3 判断 Intermediate 1 Frequency 中频 Frequency Range 2 测试频率范围 Usable sensitivity （S/N=30d3 B ） 噪限灵敏度 -3dB Limiting 4 Sensitivity -3dB灵敏度 Signal to Noise Ratio (Mono 频5 偏75KHz/Stereo) 信噪比 Image 6 rejection 镜像抑制 AM 7 Rejection 调幅抑制 Stereo Separation 8 1kHz 立体声分离度 - SG的频率设置为调频波段的低(高)极限频率，输出电平为36dBuV。调整音量到标准输出，均衡器调到中间位置，微调SG的频率使被测机器输出最大，则此时SG的频率即为被测的低(高)端频率。 记录S/N为30时的输入电平。 注：每变换一次AMPTD的值，都要先加调制，标准输出后再清零，去调制。 标准输出，音频分析仪清零，调SG的输出电平使音频分析仪输入电平为-3dB时SET的输 入电平。 OK F Min.～ F Max. 87.5MHz ～108.0MHz 87.5MHz ～108.0MHz L/M/H ≤ 10dBμ 30 M ≤ 10dBμ 20 M Mono： ≥ 50dB（不计权） Stereo： ≥ 50dB 标准输出，音频分析仪清零，记录去调制时音频分析仪的显示值。 注：Stereo 调制度90%（频偏±67.5KHz）+10%导频（7.5KHz） 65 H H+2*IF ≥ 40dB 先测噪限灵敏度，记为A;SG频率调至H+2*IF,加大SG的输出电平使输出达到标准输出，此时SG输出电平记为B，计算A与B之差。 标准输出，音频分析仪清零，去FM调制(关掉“FM ON”)，加AM30%调制（按AM ON）， 记录此时音频分析仪的输入电平。 标准输出，调制只调制L(或R),音频分析仪清零，更换为R(或L)输入,记录此时音频分析仪的值。 注：Stereo 调制度30%（频偏±22.5KHz）+10%导频（7.5KHz） 19
75 M ≥ 40dB 63 M L→R： ≥ 22dB R→L： ≥ 22dB 45 第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
Sterero indication 9 点灯灵敏度 M ≤15 dBu 标准输出，降低SG的RF信号值，使测试机器的ST指示灯熄灭。 再以1dB为step慢慢增加RF信号幅，记录能使ST指示灯正常亮灯（不能忽亮忽暗）的最低RF值。注：Stereo 调制度90%（频偏±67.5KHz）+10%导频（7.5KHz） 13 Distortion Input 160dBμ M 0 with 20kHz LPF 失真 Over Load Distortion Input 1120dBμ M 1 with 20kHz LPF 过载失真 Stop 1sensitivity L/M/H 2 停台灵敏度 Frequency Response 1Ref. 1kHz 3 频率特性（-6dB） 10% Distortion 1Power 4 10%失真功率 MAX 1Power 5 最大输出功率 ≤ 1% 标准输出时66dB，音频分析仪设置在DISTORTION挡。 0.3 ≤ 1.5% 标准输出时126dB，音频分析仪设置在DISTORTION挡。 0.3 20±5dBu LOW:50Hz～100Hz HIGH:6kHz～8kHz 自动搜索停止时SG的输出电平。 22 M 标准输出，音频分析仪清零，调整SG调制频率使音频分析仪显示的数值为-6dB，记录此时SG的调制频率。 M ≥ 14W*4 频偏改为75KHz，加大音量，当失真为10%时的输出功率。 23 M ≥ 20W*4 频偏改为75KHz，音量加大最大，此时的输出功率。 24.4 3.3车载多媒体系统的电源管理
电源管理集成电路 (PMIC)在一个封装内集成了多个DC/DC 转换器，在保持很
高电源效率和性能的同时，通过减少组件数量来简化电源设计。在TI 的PMIC 解决方案中，包括了将若干个感应式降压转换器与线性稳压器、充电泵或其它模拟电路（例
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如：电池充电器）和一个I2C接口集成在一起的产品，旨在节省空间。如图3-3为电源设计图。
图3-3 电源设计图
TPS54260-Q1
器件是一款集成型电源管理IC，专门用于由5V 输入供电，需要
多个输出电源轨的应用。此器件提供3个降压转换器、一个用于控制外部DC/DC 降压转换器的接口以及8 个低压降稳压器 (LDO)，是一款用于支持不同的多核处理器和应用的灵活PMIC。其中两个降压转换器支持通过专用I2C 接口实现的动态调节电压，从而实现最优节能。第3个转换器为系统中的输入和输出 (I/O) 以及存储器供电。此器件还包含通用LDO，能够提供宽范围的电压和电流能力。其中5 个LDO 支持1.0V 至 3.3V 的电压，而其它3 个支持1.0V 至3.3V 的电压。所有LDO 均可由I2C 接口完全控制。除了电源，此器件中还包含一个嵌入式电源控制器 (EPC)，用于管理系统的电源排序要求和实时时钟 (RTC)。电源排序由EEPROM 设定。TPS54260-Q1可用于信息娱乐系统和ADAS 应用。符合汽车应用要求，具有符合 AEC-Q100 的下列结果：
1、器件温度3级：-40°C 至 85°C 的环境运行温度范围； 2、器件人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级2； 3、器件充电器件模型 (CDM) ESD 分类等级 C4B； 4、支持 EEPROM 可编程性的嵌入式电源控制器 (EPC)；
5、两个用于处理器内核（VDD1，VDD2）且支持动态电压调节的高效降压直流
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到直流 (DC-DC) 转换器；
6、一个用于 I/O 电源 (VIO) 的高效降压 DC-DC 转换器； 7、一个控制外部 DCDC 转换器 (EXTCTRL) 的接口； 8、8 个低压降 (LDO) 电压稳压器和 1 个实时时钟 (RTC) LD； 9、一个高速 I2C 通用控制命令接口 (CTL-I2C)；
10、两个用于控制电源的独立使能信号 (EN1，EN2)，此信号可被用作一个高速 I2C 接口，专门用于 VDD1 和 VDD2 电压调节；
11、热关断保护和热模检测，一个具有以下资源的实时时钟 (RTC)；
12、快速启动 16.384MHz 晶体振荡器 由晶体振荡器、外部 32kHz 时钟或内部 32kHz RC 振荡器供源的可配置时钟源日期、时间和日历、闹铃功能；
12、9个支持复用特性的可配置通用输入输出 (GPIO) 接口；
13、其中 4 个可针对外部资源启用，包括在加电序列之中并由状态机控制； 14、作为 GPI，GPIO 支持逻辑电平检测并可针对唤醒生成可屏蔽中断； 15、其中的 2 个 GPIO 具有驱动 LED 所需的 10mA 电流吸收能力； 16、通过一个外部 3MHz 时钟实现的 DCDC 开关同步；
17、两个用于冷复位输入和一个用于热复位输入的电源初始化复位，包括在电源序列衷的 32kHz 时钟输出 (CLK32KOUT) 和系统复位 ；
18、两个开关状态 LED 脉冲发生器和一个脉宽调制 (PWM) 发生器 ；
图3-4 TPS54260-Q1电源电路图
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图3-4 TPS54260-Q1电源是一款单个高压开关模式异步降压电源与低压降 (LDO) 稳压器的组合器件。这是一款具有一个40V 集成开关、一个功率MOSFET 和一个低待机电流LDO 的单片式高压开关稳压器。
此器件具有一个监视开关模式电源输出的电压监控器。为了减少散热，LDO 的输入电源可从输入电压到降压转换器的输出进行自动搜寻 (auto-source)。低压跟踪特性可能在冷车发动时无需使用升压转换器TPS54260-Q11的开关频率范围介于100KHz 至2.5MHz 之间，从而为客户提供了一款可适合他们系统需求的灵活设计。外部环路补偿使得用户能够针对适当的工作条件优化转换器响应。低功耗模式下，降压稳压器的待机电流为140μA。此器件具有诸如软启动、逐脉冲电流限制、热感测和针对功率耗散过大情况的关断等内置保护特性。TPS54260-Q1是一款通用PMIC，并且可被用于信息娱乐系统应用中。主要特性：1个高输入电压 (Vin) 降压转换器；输入范围3.6V至40V；支持直接电池连接和启动/停止异步降压转换器（内部FET）；最大负载电流：3.2A；1.1V至20V的输出电压可调范围；支持高占空比操作；100KHz至2.5MHz的可调开关模式频率范围；低功耗模式下小于140μA的待机电流；具有输入开关频率同步引脚，以减少辐射噪声；1个低压降 (LDO) 稳压器280mA电流处理能力，低负载条件下的待机电流40μA输入电流自动搜寻，以实现效率与低待机电流的平衡电源正常输出：Iout=200mA时，300mV的低压降电压。
3.4 系统电源需求设计
以电源TPS54260-Q1为例因为本系统为12V工作系统，为考虑汽车工作环境复杂，还有可能有各种浪涌电流电压，需要对额定输入较高的电压进行设计，通常我们选用的工作芯片会在60V左右，其输出电流根据图3-5可计算出为1153mA；一般会考虑设计余量，会给出输出电流能力为2倍以上的电源。
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图3-5 电源TPS54260电流图
电源的基础指标就是输出电压正确与否。在保证正确的输出电压的前提下，考察其精度也就是纹波。同时，负载逐步增大时，确保输出电压的精度的压力也随之增 大，这就是对电源的带载能力的考察。所以，拿到一块电源板子时的第一步工作是检查：输出电压、纹波及带载能力。根据图3-6可看出TPS54260负载曲线
图3-6电源TPS54260负载曲线图
3.4.1 电源工作频率的选择
为电源选择最佳的工作频率是一个复杂的权衡过程，其中包括尺寸、效率以及成本。通常来说，低频率设计往往是最为高效的，但是其尺寸最大且成本也最高。虽然调高频率可以缩小尺寸并降低成本，但会增加电路损耗
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以本电源系统为例。这些组件占据了电源体积的大部分，同时滤波器的尺寸同工作频率成反比关系。另一方面，每一次开关转换都会伴有能量损耗；工作频率越高，开关损耗就越高，同时效率也就越低。其次，较高的频率运行通常意味着可以使用较小的组件值。因此，更高频率运行能够带来极大的成本节约。
图3-7电源组件主要体积
图3-7显示的是降压电源频率与体积的关系。频率为100 kHz时，电感占据了电源体积的深蓝色区域。如果我们假设电感体积与其能量相关，那么其体积缩小将与频率成正比例关系。由于某种频率下电感的磁芯损耗会极大增高并限制尺寸的进一步缩小，因此在此情况下上述假设就不容乐观。如果该设计使用陶瓷电容，那么输出电容体积褐色区域便会随频率缩小，即所需电容降低。另一方面，之所以通常会选用输入电容，是因为其具有纹波电流额定值。该额定值不会随频率而明显变化，因此其体积黄色区域往往可以保持 恒定。另外，电源的半导体部分不会随频率而变化。这样，由于低频开关，无源器件会占据电源体积的大部分。当我们转到高工作频率时，半导体开始占据较大的空间比例。根据芯片的频率计算公式Fsw=（Vin-Vout）*20633/2400=403KHz，根据相应的工作频率，可得出极限条件下的电感值：L=（Vin-Vout）*Iout*Vout*Kind/Fsw=9.24uH，考虑到电感电流余量，则所选用电感的额定电流值应大于2.4/0.8=3A，电感选择VISHAY型号为IHLP2525CZ-10uH，根据电感规格书书 感值 10uH，饱和电流3A，可以满足需求。
图3-8该曲线图显示半导体体积本质上并未随频率而变化，而这一关系可能过于简单化。与半导体相关的损耗主要有两类：传导损耗和开关损耗。同步降压转换器中的传导损耗与 MOSFET 的裸片面积成反比关系。MOSFET 面积越大，其电阻和传
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导损耗就越低。
开关损耗与MOSFET 开关的速度以及MOSFET 具有多少输入和输出电容有关。这些都与器件尺寸的大小相关。大体积器件具有较慢的开关速度以及更多的电容。图3.8显示了两种不同工作频率 F的关系。传导损耗 与工作频率无关，而开关损耗 Psw F1 和Psw F2)与工作频率成正比例关系。因此更高的工作频率 Psw F2会产生更高的开关损耗。当开关损耗和传导损耗相等时，每种工作频率的总损耗最低。另外，随着工作频率提高，总损耗将更高。
图3-8提高工作频率会导致更高的总体损耗
如前所述，更高的工作频率可缩小电感体积；所需的内层芯板会减少。更高频率还可降低对于输出电容的要求。有了陶瓷电容，我们就可以使用更低的电容值或更少的电容。这有助于缩小半导体裸片面积，进而降低成本。输出纹波按50mV计算，△Iout=2.1A，△Vout=0.03*5.16=0.156，可得出电容值：2*Vout/(△ Iout *△Vout)*1000=46uF，电容的纹波电流= Vin*(Vin-Vout)/(12^(1/2)*Vin*Vout)*1000000=168结果：选用容值小于9.4uF,Irip>168.13mA,ESR<84.2mΩ，由datasheet可知，输入的电容要求3uF以上的耐高温电容，而且，要求能够承受一定的ripple电流。考虑到芯片的输入电压有VFF供给，在芯片的输入端VFF线上有电解和陶瓷并联。结论：电路设计采用220uF/35V以上的电解电容、2.2uF/50V以上的陶瓷电容，且能够承受1.04A以上的ripple电流的电容。
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3.4.2 电源噪声设计
无噪声电源并非是偶然设计出来的。一种好的电源布局是在设计时最大程度的缩短实验时间。花费数分钟甚至是数小时的时间来仔细查看电源布局，便可以省去数天的故障排查时间。
图3-9显示的是电源内部一些主要噪声敏感型电路的结构图。将输出电压与一个参考电压进行比较以生成一个误差信号，然后再将该信号与一个斜坡相比较，以生成一个用于驱动功率级的PWM（脉宽调制）信号。
电源噪声主要来自三个地方：误差放大器输入与输出、参考电压以及斜坡。对这些节点进行精心的电气设计和物理设计有助于最大程度地缩短故障诊断时间。一般而 言，噪声会与这些低电平电路电容耦合。一种卓越的设计可以确保这些低电平电路的紧密布局，并远离所有开关波形。接地层也具有屏蔽作用。
图 3-9低电平控制电路的诸多噪声形成图
误差放大器输入端可能是电源中最为敏感的节点，因为其通常具有最多的连接组件。如果将其与该级的极高增益和高阻抗相结合，后患无穷。在布局过程中，必须最小化节点长度，并尽可能近地将反馈和输入组件靠近误差放大器放置。如果反馈网络中存在高频积分电容，那么您必须将其靠近放大器放置，其他反馈组件紧跟其 后。并且，串联电阻-电容也可能形成补偿网络。输出电容采用14.7uF，考虑偏差后，按10uF计算。Modulator Pole fp= 2.1/(2*3.14*5*10u)= 6.688KHz，ESR Zero fz= 1/（2*3.14*27m*10u）= 589.762KHz，fco1=（fp*fz）^1/2=62.8KHz， fc02=(fp*fsw/2)^1/2=44.2KHz，根据TI设计指示，选择fco1、fco2中的较小值，所以选择fco=44.23kHz，R***=[(2π*44.23k*10u）/10.5]*5/(0.8*310uA）=5.33k，则 R6050选择8.2kΩ，C***=1/（2π*7.5K*Fp）则C6020选择3.3nF，根据TI设计指示，C6078=102pF ，C6078选择39pF最理想的结果是，将电阻靠近误差放大器输入端放
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置，这样，如果高频信号注入该电阻-电容节点时，那么该高频 信号就不得不承受较高的电阻阻抗—而电容对高频信号的阻抗则很小。
3.4.3阻尼输入滤波
所有的电源都在一个给定输入范围保持其效率。因此，输入功率或多或少地与输入电压水平保持恒定。图3-10显示的是一个开关电源的特征。随着电压的下降，电流不断上升。
图3-10开关电源表现出的负阻抗图
图3-10开关电源表现出的负阻抗 图负输入阻抗电压-电流线呈现出一定的斜率，其从本质上定义了电源的动态阻抗。这根线的斜率等于负输入电压除以输入电流。也就是说，由Pin=V•I，可以得出V=Pin/I；并由此可得dV/dI=–Pin/I2或dV/dI≈–V/I。该近似值有些过于简单，因为控制环路影响了输入阻抗的频率响应。但是很多时候，当涉及电流模式控制时这种简单近似值就已足够了。
开关调节器输入电流为非连续电流，并且在输入电流得不到滤波的情况下其会中断系统的运行。电源系统都集成了如图3-11所示类型的滤波器。电容为功率级的开关电流提供了一个低阻抗，而电感则为电容上的纹波电压提供了一个高阻抗。该滤波器的高阻抗使流入源极的开关电流最小化。在低频率时，该滤波器的源 极阻抗等于电感阻抗。在您升高频率的同时，电感阻抗也随之增加。在极高频率时，输出电容分流阻抗。在中间频率时，电感和电容实质上就形成了一种并联谐振电 路，从而使电源阻抗变高，呈现出较高的电阻。
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大多数情况下，峰值电源阻抗可以通过首先确定滤波器 (Zo) 的特性阻抗来估算得出，而滤波器特性阻抗等于电感除以电容所得值的平方根。这就是谐振下电感或者电容的阻抗。接下来，对电容的等效串联电阻 (ESR) 和电感的电阻求和。这样便得到电路的Q值。峰值电源阻抗大约等于Zo乘以电路的Q值。
图3-11谐振时滤波器的高阻抗和高阻性振荡图
但是，开关的谐振滤波器与电源负阻抗耦合后会出现问题。图3-12显示的是在一个电压驱动串联电路中值相等、极性相反的两个电阻。这种情况下，输出电压趋向于无穷大。当获得由谐振输入滤波器等效电阻所提供电源的负电阻时，也就会面临一个类似的电源系统情况；这时，电路往往就会出现振荡。
图3-12与其负阻抗耦合的开关谐振滤波器可引起不必要的振荡图 设计稳定电源系统的是保证系统电源阻抗始终大大小于电源的输入阻抗。我们需要在最小输入电压和最大负载（即最低输入阻抗）状态下达到这一目标。
前面说明了输入滤波器的源极阻抗如何变得具有电阻性，以及其如何同开关调节器的负输入阻抗相互作用。在极端情况下，这些阻抗振幅可以相等，但是其符 号相反从而构成了一个振荡器。业界通用的标准是输入滤波器的源极阻抗应至少比开关调
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节器的输入阻抗低6dB，作为最小化振荡概率的安全裕度。
输入滤波器设计通常以根据纹波电流额定值或保持要求选择输入电容图3-13所示CO开始的。第二步通常包括根据系统的EMI要求选择电感 LO。在谐振附近，这两个组件的源极阻抗会非常高，从而导致系统不稳定。图 3-13描述了一种控制这种阻抗的方法，其将串联电阻 RD和电容 CD与输入滤波器并联放置。利用一个跨接 CO 的电阻，可以阻尼滤波器。但是，在大多数情况下，这样做会导致功率损耗过高。另一种方法是在滤波器电感的两端添加一个串联连接的电感和电阻。
图3-13 CD和RD阻尼输出滤波器源极阻抗
选择了四个其他电路组件，那么就会有一个阻尼电阻的最佳选择。图3-14 显示的是不同阻尼电阻情况下这类滤波器的输出阻抗。红色曲线表示过大的阻尼电阻。极端的情况，如果阻尼电阻器开启，那么峰值可能会非常的高，且 仅由CO和LO来设定。蓝色曲线表示阻尼电阻过低。如果电阻被短路，则谐振可由两个电容和电感的并联组合共同设置。绿色曲线代表最佳阻尼值。
图3-14在给定CD-CO比的情况下，最佳阻尼电阻图
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选择阻尼组件时，图3-15是通过使用RD Middlebrook建立的闭型解得到的。横坐标为阻尼滤波器输出阻抗与未阻尼滤波器典型阻抗 ZO= (LO/CO)1/2的比。纵坐标值有两个：阻尼电容与滤波器电容 N的比；以及阻尼电阻同该典型阻抗的比。利用该图，首先根据电路要求来选择LO和CO，从而得到ZO。随后，将最小电源输入阻抗除以二，得到您的最大输入滤波器源极阻抗 (6dB)。
最小电源输入阻抗等于Vinmin2/Pmax。只需读取阻尼电容与滤波器电容的比以及阻尼电阻与典型阻抗的比，您便可以计算得到一个横坐标值。本系统一个具有10uH电感和10uH 电容的滤波器具有Zo= (10uH/10uF)1/2=1Ohm 的典型阻抗。如果它正对一个12V最小输入的12W电源进行滤波，那么该电源输入阻抗将为Z=V2/P=122/12=12Ohms。这样，最大源极阻抗 应等于该值的二分之一，也即6Ohms。现在，在6/1=6的X轴上输入该图，那么，CD/CO=0.1，即1μF，同时RD/ZO=3，也即 3Ohms。
图3-15最大允许源极阻抗范围内选择CD和RD
3.4.4降压控制器
电子电路通常都工作在正稳压输出电压下，而这些电压一般都是由降压稳压器来提供的。如果同时还需要负输出电压，那么在降压—升压拓扑中就可以配置相同的降压 控制器。负输出电压降压—升压有时称之为负反向，其工作占空比为50%，可提供相当于输入电压但极性相反的输出电压。其可以随着输入电压的波动调节占空 比，以“降压”或“升压”输出电压来维持稳压。
图3-16显示了本电源精简降压—升压电路，以及电感上出现的开关电压。这样
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第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计
一来该电路与标准降压转换器的相似性就会顿时明朗起来。实际上，除了输出电压和接 地相反以外，它和降压转换器完全一样。这种布局也可用于同步降压转换器。这就是与降压或同步降压转换器端相类似的地方，因为该电路的运行与降压转换器不 同。FET开关时出现在电感上的电压不同于降压转换器的电压。正如在降压转换器中一样，平衡伏特-微秒 (V-μs) 乘积以防止电感饱和是非常必要的。当FET为开启时图3.15所示的ton间隔，全部输入电压被施加至电感。这种电感“点”侧上的正电压会引起电流斜坡上升，这就带来电感的开启时间V-μs乘积。FET 关闭 (toff) 期间，电感的电压极性必须倒转以维持电流，从而拉动点侧为负极。电感电流斜坡下降，并流经负载和输出电容，再经二极管返回。电感关闭时V-μs乘积必须等 于开启时V-μs乘积。由于Vin和Vout不变，因此很容易便可得出占空比 (D) 的表达式：D=Vout/(Vout \" Vin)。这种控制电路通过计算出正确的占空比来维持输出电压稳压。上述表达式和图3.17所示波形均假设运行在连续导电模式下。
图3-16波形均假设运行在连续导电模式
降压—升压电感必须工作在比输出负载电流更高的电流下。其被定义为IL=I 32 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 压时最差。因此，选择电容器时要多加注意，不要让其ESR过高。陶瓷或聚合物电容器通常是这种拓扑较为合适的选择。 图3-17降压控制器在降压—升压中的双重作用图 必须要选择一个能够以最小输入电压减去二极管压降上电的控制器，而且在运行期间还必须能够承受得住Vin加Vout的电压。FET和二极管还必须具有适用于 这一电压范围的额定值。通过连接输出接地的反馈电阻器可实现对输出电压的调节，这是由于控制器以负输出电压为参考电压。只需精心选取少量组件的值，并稍稍在测定EMI性能时，有一种方法或许可以帮助您达到EMI性能要求，或简化您的滤波器设计。这种方法涉及了对电源开关频率的调制，以引入边带能量，并改变窄带噪声到 宽带的发射特征，从而有效地衰减谐波峰值。需要注意的是，总体 EMI 性能并没有降低，只是被重新分布了。利用正弦调制，可控变量的两个变量为调制频率 (fm) 以及您改变电源开关频率 (Δf) 的幅度。调制指数 (Β) 为这两个变量的比：B= Δf/ fm。 3.4.5 EMI性能改善设计 图 3-18显示了通过正弦波改变调制指数产生的影响。当Β=0时，没有出现频移，只有一条谱线。当Β=1时，频率特征开始延伸，且中心频率分量下降了20%。 当Β=2时，该特征将进一步延伸，且最大频率分量为初始状态的60%。频率调制理论可以用于量化该频谱中能量的大小。Carson法则表明大部分能量都将 被包含在2 * (Δf + fm) 带宽中。 33 第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 图3-18调制电源开关频率延伸了EMI特征图 图3-19显示了更大的调制指数，并表明降低12dB以上的峰值EMI性能是有可能的。 图3-19 降低峰值EMI性能图 选取调制频率和频移是两个很重要的方面。首先，调制频率应该高于EMI接收机带宽，这样接收机才不会同时对两个边带进行测量。但是，如果选取的频率太高，那么电源控制环路可能无法完全控制这种变化，从而带来相同速率下的输出电压变化。另外，这种调制还会引起电源中出现可闻噪声。因此，我们选取的调制频 率一般不能高出接收机带宽太多，但要大于可闻噪声范围。很显然，从图3-19我们可以看出，较大地改变工作频率更为可取。然而，这样会影响到电源设计，意识 到这一点非常重要。也就是说，为最低工作频率选择磁性元件。此外，输出电容还需要处理更低频率运行带来的更大的纹波电流。 频率调制和无频率调制的EMI性能测量值进行了对比。此时的调制指数为4，正如我们预料的那样，基频下EMI性能大约降低了8dB。其他方面也很重要。谐波被 34 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 抹入同其编号相对应的频带中，即第三谐波延展至基频的三倍。这种情况会在一些较高频率下重复，从而使噪声底限大大高于固定频率的情况。因此，这种方法可能并不 适用于低噪声系统。但是，通过增加设计裕度和最小化EMI滤波器成本，许多系统都已受益于这种方法。 3.4.6 表面贴装半导体温升的估算 图 3-20所示为热流问题的简化电模拟图，我们可据此深入分析。IC电源由电流源表示，而热阻则由电阻表示。在各电压下对该电路求解，其提供了对温度的模拟。从 结点至贴装面存在热阻，同时遍布于电路板的横向电阻和电路板表面至周围环境的电阻共同形成一个梯形网络。这种模型假设1）电路板为垂直安装，2）无强制对 流或辐射制冷，所有热流均出现在电路板的铜中，3）在电路板两侧几乎没有温差。 图3-20 热流电气等效简化温升估算图 图 3-21所示为增加PWB中的铜含量对提高热阻的影响。将1.4 mils铜增加到8.4 mils，就有可能将热阻提高3倍。图中两条曲线：一条表示热流进入电路板、直径为0.2英寸的小尺寸封装；另一条表示热流进入电路 板、直径为0.4英寸的大尺寸封装。这两条曲线均适用于9平方英寸的PWB。 35 第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 图3-21热流电气等效简化了温升估算图 3.4.7 负载瞬态响应估算 通过控制带宽和输出滤波器电容特性估算电源瞬态响应的简单方法。该方法充分利用了这样一个事实，即所有电路的闭环输出阻抗均为开环输出阻抗除以 1 加环路增益，或简单表述为：Zout=Zout*（1+Rloop），两种阻抗均以dB-Ω或20*log [Z]为单位。在开环曲线上的低频率区域内，输出阻抗取决于输出电感阻抗和电感。当输出电容和电感发生谐振时，形成峰值。高频阻抗取决于电容输出滤波器特 性、等效串联电阻 ESR以及等效串联电感 ESL。将开环阻抗除以1加环路增益即可计算得出闭环输出阻抗。由于该图形以对数表示，即简单的减法，因此在增益较高的低频率区域阻抗会大大降低；在增益较少的高频率区域闭环和开环阻抗基本上是一样的。在此需要说明如下要点：峰值环路阻抗出现在电源交叉频率附近，或出现在环路增益等于1的，电源控制带宽都将会高于滤波器谐振，因此峰值闭环 阻抗将取决于交叉频率时的输出电容阻抗。 36 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 图3-22 闭环输出阻抗峰值Zout出现在控制环路交叉频率处图 一旦知道了峰值输出阻抗，就可通过负载变动幅度与峰值闭环阻抗的乘积来轻松估算瞬态响应。有几点注意事项需要说明一下，由于低相位裕度会引起峰化，因此实际的峰值可能会更高些。然而，就快速估计而言，这种影响可以忽略不计 。如果负载变化幅度变化缓慢（dI/dt较低），则响应取决于与上升时间有关的低频率区域闭环输出阻抗；如果负载变化幅度变化极为快速，则输出阻抗将取决于输出滤波器ESL。如果确实如此，则可能需要更多的高频旁通。最后，就极高性能的系统而言，电源的功率级可能 会限制响应时间，即电感器中的电流可能不能像控制环路期望的那样速响应，这是因为电感和施加的电压会限制电流转换速率.使用上述关系的示例。问题是根据200kHz开关电源10amp变化幅度允许范围内的50mV输出变化挑选一个输出电容。所允许的峰值输出阻抗 为：Zout=50mV/10 amps或5毫欧。这就是最大允许输出电容ESR。接下来就是建立所需的电容。幸运的是，ESR和电容均为正交型，可单独处理。一个高 (Aggressive) 电源控制环路带宽可以是开关频率的1/6或30 kHz。于是在30 kHz 时输出滤波电容就需要一个不到5毫欧的电抗，或高于1000uF的电容。图3-23显示了在5毫欧ESR、1000uF电容以及30kHz 电压模式控制条件时这一问题的负载瞬态仿真。负载变动幅度而言输出电压变化大约为52mV。 37 第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 图 3-23仿真校验估计负载瞬态性能图 3.4.8 电源电路损耗的降低 电源损耗与输出电流相关，那么系数项就能很好地与不同来源的电源功率损耗联系起来栅极驱动、偏压电源 和磁芯的固定开销损耗以及功率晶体管充电与放电之类的损耗。这些损耗与输出电流无关。相关联的损耗直接与输出电流相关，其典型表现为输 出二极管损耗和开关损耗。在输出二极管中，大多数损耗是由于结电压引起的，因此损耗会随着输出电流成比例地增加。开关损耗可通过输出电流关联项与某些固定电压的乘积近似得出。第三项很容易被识别为传导损耗。其典型表现为 FET 电阻、磁性布线电阻和互联电阻中的损耗。高阶项可能在计算非线性损耗时有用。三项系数的一种方法是测量三个工作点的损耗并成矩阵求解结果。如果损耗测量结果其中一项是在无负载的工况下得到，简化至容易求解的两个方程式和两个未知数。一旦计算出系数，即可构建出类似于图3-24显示三种损耗类型的损耗曲线。该 曲线在消除测量结果和计算结果之间的偏差时大有用处，并且有助于确定能够提高效率的潜在区域。例如，在满负载工况下，图3-24中的损耗主要为传导损耗。为了提高效率，就需要降低 FET 电阻、电感电阻和互联电阻。 38 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 图3-24功率损耗组件与二次项系数相匹配 实际损耗与三项式之间的相关性非常好。图3-24对同步降压稳压器的测量数据与曲线拟合数据进行了对比。我们知道，在基于求解三个联立方程组的曲线上将存在 三个重合点。对于曲线的剩余部分，两个曲线之间的差异小于2%。 3.5车载多媒体系统的通信接口 DS90UH925Q 串行器连同 DS90UH926Q 解串器在汽车娱乐系统中为内容受保护之数字视频的安全分配提供了一款解决方案。该芯片组将一个并行 RGB 视频接口变为一对高速串行化接口。数字视频数据采用业界标准的高带宽数字内容保护 (HDCP) 复制保护方案加以保护，从而可播放内容受保护的媒体。串行总线方案 FPD-Link III 支持通过单个差分链路实现视频和音频数据传输及全双工控制（包括 I2C 通信）。通过单个差分对实现视频数据和控制的整合可减少互连线的尺寸和重量，同时还将消除时钟偏移问题并简化系统设计。主要特点： 1、具有片上密钥存储器的集成型 HDCP 密码引擎； 2、具有 I2C 兼容型串行控制总线的双向控制接口和通道接口； 3、支持高分辨率 720 像素数字视频格式； 4、可支持 RGB888 + VS、HS、DE 和同步化； 5、I2S 音频5 MHz 至 85 MHz PCLK 支持高分辨率、双视图显示和 24 位色彩深度； 6、单3.3V操作，采用1.8 V或 3.3 V 兼容型LVCMOS I/O 接口，长达 10 米的 AC 耦合型 STP 互连，并行 LVCMOS 视频输入； 39 第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 7、用于配置的I 2C 兼容型串行控制总线； 8、采用嵌入式时钟进行 DC 平衡和加密的数据简化了互连并减少了电缆和连接器的数量，自适应电缆均、HDCP 内容保护；支持 HDCP 中继器应用高速链接内置自测试 (BIST) 模式和 LOCK根据相应的芯片规格和系统设计要求，我们对视频处理模块进行设计如图3-25，如图所示通过I2C通信，对芯片进行初始化设计，包括寄存器配置，地址配置，I2C信号我们默认配置为0X0C，视频信号通过SOC处理，压缩、解压、通过F-PINK差分线传输，其中F-Pink为5组差分线，分别为LVDS_TX0+\\-、LVDS_TX1+\\-、LVDS_TX2+\\-、LVDS_TX3+\\- LVDS_CLK+\\-，差分线传输保证信号稳定传输，其传输速率高达几十兆；经过DS90UH927Q解压处理；可以输出LVDS差分信号传输速率可达1.7G，利于信号远距离传输，同时进行EMC实验时，可以避免干扰，根据图3-25芯片供电电压为3.3V，外接VIPCAMTER_CNT4组信号进行控制。 图3-25 电源信息娱乐视频设计电路图 3.6车载多媒体系统的显示器 汽车显示器已从早期带几个旋钮和按钮的小屏幕发展成为向驾驶员和乘客提供重要车辆信息的主要途径。信息娱乐系统的中心堆栈可以具有多种交互内容，例如导 40 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 航、车厢温度控制和音乐或娱乐信息。该显示器通常从音响主机接收信息，而音响主机通过高速接口进行远程连接。TI 拥有的辅助技术可以连接汽车显示器、为其供电并且实现身临其境的用户体验，而不会使驾驶员注意力分散。 其要求如下： 1、用于 LCD 背光的高效电源、偏置电压和伽马控制可支持低功耗、多轨要求； 2、用于数据接口的高速串行接收器可实现更高带宽操作并降低布线成本； 3、触控和手势传感器支持创新和直观的用户界面； 4、触觉驱动器通过触觉反馈增强用户体验和安全性； 5、光学传感器控制调光，以改善动态照明环境中的显示清晰度； 6、温度传感器监控环境温度，以确保设备在适当条件下运行。 图3-26 显示子系统设计参考图 图3-26此设计将 LVDS 视频解决方案用于汽车信息娱乐应用。突出了在没有将专用支持线路重新引入主机处理器的情况下的带触觉反馈的多点触摸、LCD 背光控制以及环境光感支持。此设计使用两个板实现。主电子电路板 SAT0059 上有解串器、微处理器、背光控制器、触觉驱动器以及电源。LCD 接口板 SAT0096 是特定 LCD 面板的物理和电子接口。它通过 Samtec 板至电路板连接器连接至 SAT0059 并为 41 第3章 系统的硬件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 LCD 面板、触摸屏、背光连接和触觉驱动器提供连接点。SAT0096 是为 Microtips UMSH-8596MD-20T 显示屏设计的。如果要使用不同的显示屏，则可能需要设计新的 LCD 接口板。 主要特点：1、宽输入电压范围：电池外电源电压为 4.5V 至 40V；2、通过 LVDS 进行所有视频和支持通信 ，支持 24 位 RGB 视频；用于多点触摸输入的 400Kbps 反向通道 I2C 连接 ；最先进的 I2C/SPI 接口 LED 背光控制器，调光比 >10,000:1、开关频率 ~2.2MHz、混合调光以及安全和容错/功能；3、可根据输入调节背光 环境光传感器LCD 和背光上的热敏电阻输入实现热保护。 3.7电路接口的解决方案 本娱乐系统包含组合仪表功能，需要对大量的接口信息进行处理，对于一般的车载通用系统来讲，包括如下通用接口如表3.2： 表3.2仪表接口定义表格 PIN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 42 定义 蓄电池充电故障 UART RX UART TX D-data（无主机雷达信号线） CAN2_HIGH CAN高 CAN2_LOW CAN低 副安全带未系灯输出 副安全气囊指示灯输出 制动液低 手刹输入 机油压力低 燃油传感器地 车身地 PIN 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 定义 方向盘输入地 SWC1 模拟信号 Analogue Signal SWC2 模拟信号 Analogue Signal 车身防盗信号 模拟信号1 甲醇油量输入 模拟信号2 Ignition 点火 模拟信号3 Illumination背光照明 车速信号输出 预留燃油传感器 Fuel Signal Input油量 CAN_HIGH CAN 高 CAN_LOW CAN 低 Battery电池 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 对于通用的仪表接口设计需要满足以下环境及电气要求：1、温度范围，工作温度：-40℃——80℃，液晶显示温度-30℃——75，储存温度：-40℃——90℃（-40℃条件下48小时，85℃条件下48小时，90℃条件下1小时2、工作电压范围：正常工作电压：9V——16V；不能工作电压：低于6.5V或大于18V；CAN网络工作电压：6.5V——18V；测试电压：13.5V±0.2V；标称电压：12V启停系统工作时，会瞬间将电源拉低。要求在此瞬间，仪表正常工作，同时背光含TFT屏，报警灯亮度不允许发生变化。但要求启停工作瞬间外部电源电压不得输入低于7V。因为要遵守如下设计指标；涉及接口电路十几种，我们选用关键的停车PKB信号、安全气囊信号、照明灯信号显示处理进行相关电路的设计。 表3.3安全气囊接口电路设计要求表 Signal source , load Circuit diagram 功能列表 Application - 设计值 (MIN) (TYP) - (MAX) - Relative parameter Unit 1a)-1输入电压范围 1b)-1输入电流范围 动态特性 1a)-2 最大输入电压 1a)-3 最小输入电压 1a)-4最小输入电流 Vin - - Vso>Vin Iin - - OPEN - - - - Iso>Iin Vih 0 - - - Vso>Vih Vil 0 - 1.5 V Vso>Vil Imin 第3章 系统的硬件设计 2 最大输入电流 3输入直流电阻 4最大漏电流 5-1允许的最小绝缘电阻值（供电端） 5-2允许的最小绝缘电阻值（接地端） 6输入频率范围 7输入脉冲范围 8最小输入电流脉冲宽度 9脉冲上升容许范围 10允许反应时间 11输入端电容 直流特性 14浪涌电压吸收 Cin - - - - Tsci 0 - - 10 Tsi Tsri Tsfi 0 - - 100 - - - - - - - - Dsi - - - - Fsi - - - - RG 0 50 - - Vi Ii Rin Ile Rv - 0 - 0 - - - - - - - - - - - - 200 - 8 - 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 - mA - mA - Vsi 根据图3.27所示，安全气囊信号测试点TP2221进入，输出电压会在16V以下， 44 R1 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第3章 系统的硬件设计 电阻R2265、R2266、R2267、R2268通过并联电阻，可限定输出最大输入电流，当电流过大，Q2201工作区间从对应放大区到截止区进行截止输出，并和R2205起分压作用，C2205对瞬态脉冲电压电流进行吸收，安全气囊信号信号高电平有效，开启Q2229导通， 并给Q2229基极提供开启电压，使Q2229通过上拉电阻R2257开启，使MCU稳定接收3.3V检测电平进行信号处理，表5.3是电路的理论计算。 第一步，计算9V供电输出电流： Iout=(Vin-Vdp-Vdio-Vil)/5.6+(Vin-Vdp-Vbe-Vdio-Vil)/5.6) = 74.68mA 第二步，计算12V供电输出电流： Iout=(Vin-Vdp-Vdio-Vil)/5.6+(Vin-Vdp-Vbe-Vdio-Vil)/5.6) = 106.09mA 第三步，计算16V供电输出电流： Iout=(Vin-Vdp-Vdio-Vil)/5.6+(Vin-Vdp-Vbe-Vdio-Vil)/5.6)=147.56mA 根据计算，不同输入电压情况下，输出电流都小于200mA；满足设计要求。 表3.4安全气囊接口电路计算 Imin 100mA Vinput(V) 9 9 16 16 12 12 Vil(V) 0 3 0 3 0 3 Iout(mA) 74.68439716 43.27686852 147.9686307 116.561102 106.0919258 74.68439716 0 69.321097 0 25.7375741 0 40.1690328 Ro Vio(open)V 3.286 Vio（MCU)V 0 Dp_ign 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 Vbe 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Dio 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 45 第4章 无线通信及系统软件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第4章 无线通信及系统软件设计 4.1车载多媒体系统的无线模块设计 根据本无线连接方案用高性能Wi-Fi®、Bluetooth® 和GNSS定位解决方案，从而实现与手机的紧密结合，并使得高速数据流量并行进入多个设备。WiLink 8Q系列一个可扩展且灵活的组合芯片架构，其中的引脚到引脚兼容器件可在整个平台内实现硬件和软件重用。它提供最低功耗和同类产品中最佳RF性能和共存性。 图4-1 功能方框图 原则上，GPS 与GLONASS 在RF 硬件上，是可以共享的。下面我们主要讨论关于天线方面设计，其频率范围，必须涵盖1565 MHz ~ 1606 MHz，图4-2显示GPS 与GLONASS工作频率。 46 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第4章 无线通信及系统软件设计 图4-2GPS 与GLONASS工作频率 因为SAW Filter 的带外噪声抑制能力，跟带内的Insertion Loss，无法同时兼具， 必须做一个折衷权衡的考虑Pre-SAW 重点是Insertion loss要小，Post-SAW 的重点是抑制带外噪声能力要大所以其规格如下图4-3： 图4-3 GPS 与GLONASS抑制带外噪声能力 另外，若SAW Filter 的Group delay ripple 过大，会使接收讯号的EVM 过大。 EVM过大，则SNR会下降，灵敏度便会劣化。因此SAW Filter 的Group delay ripple不宜过大，最大不可超过6ns，而由下图4-4可知，以外来噪声为例，若强度越大，则不管是GPS 还是GLONASS，其NF(Noise Figure)都会升高，以至于灵敏度下降。， 47 第4章 无线通信及系统软件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 外来噪声所产生的IMD(Inter Modulation)或谐波，其频率会很靠近GPS 频率范围，以至于灵敏度劣化IMD 或谐波，因为很靠近GPS 频率范围，亦即SAW Filter 是砍不掉的，因此倘若eLNA(External LNA)的线性度不好，且Pre-SAW 对于外来噪声的抑制能力又不够时，那么eLNA 产生的IMD 或谐波，Post-SAW 是无法抑制的。因为这些都是带内噪声，Post-SAW 的带外噪声抑制能力再好，都无济于事。且因为带外噪声抑制能力，跟带内的Insertion Loss，无法同时兼具，因此倘若re-SAW 无法舒缓对于eLNA 线性度的要求，亦即带外噪声抑制能力太差时，纵然会增加Insertion Loss，进而提升接收机整体的NF，也必须要换一个带外噪声抑制能力较大的Pre-SAW。虽然这是颗针对GPS 讯号的LNA，操作频率为1550 - 1615 MHz，但实际由量测结果得知，即便是带外噪声，一样有放大作用。由下图4-4可知，该eLNA 对前述的DCS 1800 讯号仍有15 dB 的Gain。 图4-4 GPS 与GLONASS天线增益曲线 换言之，eLNA 输出端的带外噪声，会比输入端还大，因此相较于Pre-SAW， 其Post-SAW 的带外噪声抑制能力必须要更大，否则一样会将收发器灌到饱和， 且一样会因收发器的非线性，产生很靠近GPS 频率范围的IMD 或谐波，进而使 GPS 灵敏度劣化。 LNA 产生的IMD 或谐波，也会取决于eLNA 的线性度。相比， 48 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第4章 无线通信及系统软件设计 VCTCXO 也有一些缺点，例如成本高，另外因为VCTCXO 需要一组控制电压的讯号，TRK_LO_ADJ(9.6 MHz)，而TRK_LO_ADJ 以Pulse DensityModulation波形传送控制讯号，有很强的谐波成份，亦即该9.6 MHz 的164 阶谐波，会以传导或辐射方式，干扰到GPS 讯号(9.6 MHz x 164 = 1575 MHz)。因此需要额外的RC 低通滤波器，如图4-5，且MSM 跟VCTCXO 两端都要加。 图4-5显示GPS 与GLONASS低通滤波设计 图4-6显示GPS 与GLONASS低通滤波史密斯圆图 上图4-6可知，该组Notch Filter，对于LTE Band13 主讯号的抑制，至少25 dB， 对于阻抗不会改变太多，之后再靠匹配电路微调即可。Insertion Loss 是0.3 dB，算还可以接受，故LTE Band13 主讯号，经过这组Notch Filter 后，可压制到-11 dBm 以下，且串联电容还可当DC Block 使用，而XO 不需要TRK_LO_ADJ 这组讯号，因此可多个RF 功能(FM, Bluetooth, WLAN,GPS,2G/3G/4G)共享一颗XO，不用额外再添加其他的XO，其XO 都是在PMIC 其XO 会与内建在PMIC 里头的震荡器电路，产生各IC 与周边电路，所需的参考Clock 讯号。而热敏电阻，会侦测外界温度，进 49 第4章 无线通信及系统软件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 而透过ADC，将其转换为数字讯号。一般而言，XO 的频率精密度，大概是50ppm 的误差，这对GPS 来说，是无法接受的。因为所有RF 功能中，因为GPS 讯号及其微弱，因此对XO 精密度要求最高。而GPS 为展频通讯，会有43 dB 的处理增益，倘若XO 有所频偏，会使处理增益下降，进而影响灵敏度。 4.2车载多媒体系统关键模块软件设计 本车载系统为Linux车载通信系统，Linux从本质来讲文件管理系统，Linux 操作系统中单独的文件系统并不是由驱动器号或驱动器名来标识的。相反，和 UNIX 操作系统一样，Linux 操作系统将独立的文件系统组合成了一个层次化的树形结构，并且由一个单独的实体代表这一文件系统。Linux 将新的文件系统通过一个称为“挂装”或“挂上”的操作将其挂装到某个目录上，从而让不同的文件系统结合成为一个整体。Linux 操作系统的一个重要特点是它支持许多不同类型的文件系统。Linux 中最普遍使用的文件系统是 Ext2，它也是 Linux 土生土长的文件系统。但 Linux 也能够支持 FAT、VFAT、FAT32、MINIX 等不同类型的文件系统，从而可以方便地和其它操作系统交换数据。由于 Linux 支持许多不同的文件系统，并且将它们组织成了一个统一的虚拟文件系统。 虚拟文件系统:隐藏了各种硬件的具体细节，把文件系统操作和不同文件系统的具体实现细节分离了开来，为所有的设备提供了统一的接口，VFS提供了多达数十种不同的文件系统。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序。逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统，设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。 下文将对关键的几个模块进行设计注重点进行简要说明：视频处理通信模块、系统视频模块处理、仪表子模块处理、系统触摸屏模块、SOC模块和MCU模块通信模块、系统内核HMI界面到系统内核处理模块和MCU模块处理通信处理 图4-7显示的是主机模块和仪表模块LVDS通信图，其中关键信息节点：例如在TFT 8寸屏上显示的或者延迟时间要求100ms以内的。把CAN和硬线信号汇总到IT-Master的Cluster HMI处理。对于具有多个来源的信号，可以做仲裁。红色ARBITRATE为仲裁发生的地方。后续的详细设计需要考虑2件事，当信号不一致时的处理策略。比如是否立刻进入某个安全模式信号的优先级，即当不一致时首先取信哪一路。 50 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第4章 无线通信及系统软件设计 图4-7主机模块和仪表模块LVDS通信图 因为系统分屏，需要多屏处理，其LVDS能进行多屏传输，图4-8 显示主机模块向仪表模块LVDS通信方案，关键节点要注意延迟时间要求50ms以内的。直接由Cluster的MCU处理，通过GPIO控制LED。注1：所有延迟时间为预估值。 注2：对于具有多个来源的信号，可以做仲裁。红色ARBITRATE为仲裁发生的地方。后续的详细设计需要考虑2件事： a) b) 当信号不一致时的处理策略。（比如是否立刻进入某个安全模式）； 信号的优先级，即当不一致时首先取信哪一路。 图4-8 主机模块向仪表模块LVDS通信流向图 51 第4章 无线通信及系统软件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 TFT 0显示屏 0LVDS 0TFT 1显示屏 1LVDS 1IPU 0图像处理器件 0IPU 1图像处理器件 1监控Memory内存 2GB复位协处理器实时系统 Core 0内核 0 Core 1内核 1 Core 2内核 2 Core 3内核 3iMX6Q 系统 图4-9系统视频模块处理框图 图4-9显示出系统分屏处理的方式，两个屏有两个图像处理芯片，例如DS90UB928Q，J6具有2个IPU所以能同时处理双屏。GPU用以3D渲染，IPU用以显示图像，VPU用以解码，针对AVM/DVR，IT-Master仅做显示。其他关于视频和音频的处理应由专门的模块负责。 图4-10仪表模块通信图 52 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第4章 无线通信及系统软件设计 图4-10显示出仪表模块工作的流程方案图，其中仪表处理模块包括显示界面HMI处理、警报声音系统处理、各种开关报警指示灯处理、车速处理、转速处理、要主机的LVDS信号处理。 图4-11系统触摸屏模块通信图 图4-11显示系统触摸屏模块通信处理方案，触摸屏和主机是通过I2C通讯的。由Deserializer/Serilizer做调制解调，在一根LVDS Cable上传送。DEM为故障管理模块，DCM为UDS协议模块。CAN通讯由SPI桥接。Cluster的DTC通过I2C bridge报告给DEM。 53 第4章 无线通信及系统软件设计 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 图4-12 SOC模块和MCU模块流程通信图 图4-12 显示 SOC模块和MCU模块流程通信方案，分别通过SPI通信、I2C通信进行处理，车身数据收集CAN模块通过网络从开机开始收集收据，当与TCU链接时，以USB通讯将所收集数据发送给TCU，上传服务器。 图4-13系统内核HMI界面到系统内核通信图 54 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第4章 无线通信及系统软件设计 图4-13显示系统内核HMI界面到系统内核通信方案，其重点是要做到RVC两秒内显示，需要把RVC部分功能放到内核中去。由此带来的不良影响是： 1. 增加不必要的初始化过程； 2. 增加内核的大小，导致前期的COPY和解压缩时间略增加； 3. 增加内核的复杂程度。所有RVC需要的驱动都要增加内核中的接口，供RVC调用。而由于以上三点，最终能提前的时间在300-400ms。 图4-14MCU模块处理通信图 图4-14显示MCU模块处理通信方案，由图可以看出MCU模块处理包括：电源管理、ACC中断、IGN检测、HWINPUT接口处理、CAN网络通信处理、仪表显示灯逻辑处理、仪表显示时间处理、声音麦克处理、与仪表通信处理、按键处理、DAC模数转换处理，其中MCU模块为实时嵌入式系统。 55 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.1系统分析和实物性能指标测试 5.1.1辐射发射测试 5. 1辐射发射测试表 测试 ID 1 描述： 测试目的：为了测试零部件在工作过程中，向空间辐射电场的大小。 测试样品数量: 2 测量端子：电源端，地端，通信线和其他必要的线束. 测试过程： 在 0.15MHZ~30MHZ频带内，只在天线垂直极化状态下进行测试。频率大于30MHZ时，分别在天线垂直极化和水平极化状态下进行测试。 特别说明: 测试报告应包含以下项： 创建测试体系时所用的线束，测试环境，测得的光谱曲线和电平参数，及三坐标系的照片。 描述 辐射发射测试 文档 QLQB C-208-2014 GB/T 18655-2010 版本 要求 见下文 图5-1测试设置配置图 56 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.2测试限值要求表 波段 频段（MHz） 峰值 广播 LW MW SW FM TV I TV III DAB III DTTV DAB L SDARS 0.15~0.3 0.53~1.8 5.9~6.2 76~108 41~88 174~230 171~245 468~944 470~770 1447~1494 2320~2345 66 56 52 50 40 44 38 53 57 40 46 移动业务 CB VHF VHF VHF UHF RKE RKE UHF GSM800 EGSM/GSM GPSL11） GSM1800 GSM1900 3G/IMT 2000 3G/IMT 2000 3G/IMT 2000 蓝牙 26~28 30~54 68~87 142~175 380~512 300~330 420~450 820~960 860~895 925~960 1567~1583 1803~1882 1850~1990 1990~1992 2010~2025 2108~2172 2400~2500 52 52 47 47 50 44 44 56 56 56 - 56 56 56 56 56 56 39 39 34 34 37 - - 43 - - - - - - - - - 32 32 27 27 30 30 30 36 36 36 102） 36 36 36 36 36 36 53 43 39 37 - - - - - - - 46 36 32 30 30 34 28 43 47 30 36 限值（dBuV/m） 准峰值 均值 注1：GPS频段，EMI接收机的带宽为9KHz，步长为5KHz。 注 2、“-”表示不适用。 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 GPS 天线限值要求如下： 表5.3GPS频段限值要求表 频段 MHz 1567~1574 1574~1576 1576~1583 限值 dBuV/m 62-20664-log(f/1567) 22 22+20782*log(f/1576) 图5-2 GPS频段的辐射发射限值 58 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.1.2电源线传导发射测试 Test ID 2 Description Document QLQB C-208-2014 GB/T 18655-2010 § or Code Demand As detailed below 电源线传导发射测试 测试目的 : 主要是验证样品来自电源线传导出来的噪音是否满足该限值要求。 测试样品数量：2 接收机的测试参数设置如下： 测试限值要求如下： 图5-3测试设置配置图(需要采用远端接地) 59 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 5.1.3控制/信号线传导发射测试 测试 ID 3 描述 控制/信号线传导发射测试 文件依据 QLQB C-208-2014 GB/T 18655-2010 版本号 要求 具体测试要求见下面要求 测试目的 主要是验证样品来自控制/信号线传导出来的噪音是否满足该限值得要求。 测试样品数量：2 接收机的测试参数设置如下 确认点： 在测试过程和测试后，产品依照详细的测试信息表。探头应圈住整个线束（包括全部电缆），在距离EUT 50mm和750mm两处用探头测量发射。 特殊要求:无 测试环境设置配置(采用远端接地) 以下是测试限值要求： 图5-4俯视图 图5-5 侧视图 60 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.1.4瞬态传导发射测试 测试 ID 4 描述 瞬态传导发射测试 测试目的： 本实验主要是验证测试零部件工作时，在电源线上引起脉冲电压的大小。 测试样品数量：2 应该DUT关闭瞬间，激活瞬间，以及连续工作模式下进行的测试，DUT处于稳定的工作状态，即认为进入连续工作模式。 波形采集： 示波器采用触发方式，触发电平和示波器的设置应能够获取显示完整的瞬态波形，并具有足够高的分别率，以显示瞬态波形的最大值和最小值。每种工作模式需要至少采集10个波形。记录所有波形中正幅度最大和负幅度最大的波形参数。 图5-7测试系统布置图（） 文件依据 QLQB C-208-2014 GB/T 21437-2/ISO 7637-2 限值要求如下： 正的慢脉冲峰值的限值为37V。 负的慢脉冲峰值的限值为-75V。 正的快脉冲峰值的限值为75V。 负的快脉冲峰值的限值为-112V。 测试具体满足要求如下：（其中Rs=0Ω） 版本号 图5-6 测试限值要求图 图5-8慢脉冲测试系统布置图 61 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 5.1.5大电流注入测试 测试 ID 5 大电流注入测试 QLQB C-208-2014 ISO 11452-4-2011 测试目的： 本实验测试目的主要是验证受线束共模干扰的耐受性能 测试样品：2 测试模式：见第四章 电磁干扰参数要求 频带（HMz） 1~400 等级1 （mA） 75 等级2 （mA） 100 CW和AM 调制 描述 文件依据 版本号 要求 As detailed below 抗扰度等级要求： 等级1 等级2 A类功能 I II 耦合钳的布置 耦合钳布置在距离DUT接插件150±10mm的位置 测试过程 采用替代法测试 标定输入功率时，采用50ohm负载。 62 图5-9替代法执行测试的布置系统图 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.1.6自由场测试 测试 ID 6 描述 自由场测试 文件依据 版本号 要求 QLQB C-208-2014 ISO 11452-2-2004 测试要求如下 测试目的： 该测试目的是检验设备对该测试频带电磁场的抗干扰性能 测试样品数量：2 测试模式：见第四章 电磁干扰的测试参数如下： 电磁干扰 频带MHz 等级1 等级2 极化条件 v/m v/m 20~200 75 100 垂直方向 200~2000 75 100 水平和垂直方向 图5-10侧视图 测试过程： 不同的频带采用不同的天线. 应分别在天线垂直极化和水平极化的条件下进行。 抗扰度等级测试要求如下： 等级1 等级2 A类功能 I II 测试系统布置如下： 1.双锤天线系统测试布置 图5-11 2对数周期天线测试系统布置 图5-12俯视图 图5-13 俯视图 63 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 图5-14.喇叭天线测试系统布置俯视图 图5-15.喇叭天线测试系统布置侧视图 64 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 测试 ID 描述 文件依据 版本号 要求 7 电源线瞬态传导抗干扰测试 QLQB C-208-2014 ISO 7637-2-2011/GB/T 21437-2 测试要求如下 测试目的 本实验主要是评估汽车电子和汽车电子元器件的电源线瞬态传导抗干扰性能。 测试样品数量：2 测试模式：见第四章 UA是供电电压，参考下表中的定义，并且这个电值是在脉冲发生器的输出端量出来的值。 供电电压 UA 13.5±0.5 12V系统（V） 干扰脉冲： 脉冲1 脉冲1这个测试主要是模拟由于来自感性负载供电瞬态断开，它适用于汽车电子，它仍保持直接连接并联感性负载。 试验脉冲发生器 内阻：直流状态，电源的内阻Ri应小于0.01欧姆。频率低于400Hz 时，电源的内部阻抗应与直流内阻相同。 瞬态响应： 输出电压从0到最大电压之间，电压的变化不应该超过1V。 在100us内恢复最大幅度的63%。 叠加的波纹电压的峰峰值应小于0.2V，且频率应不低于400Hz 误差：峰值电压的误差应为0-10%,定时和内阻的误差应为±20%。 功能的性能要求 功能类型（SX5应属于A类） 测试脉冲 A类 脉冲1 脉冲2a 脉冲2b 脉冲3a 脉冲3b 脉冲R 脉冲A III I III I I III III B类 III I III I I III III C类 III I III I I III III D类 I I I I I - - 500脉冲 500脉冲 10脉冲 1小时 1小时 2组，间隔60s 3组，间隔60s 3. 1. 2. 开关 感性负载 强度 波形参数 Us Ri td tr t1 t2 t3 测试参数 -112V 10ῼ 2ms 0.5~1 us 2s 200ms 100us 如下电路图可以产生脉冲1波形 负载Rs,（具体可以参考ISO 7637-2-2011第14页） 4. 5. 被测试的样品 供电电源 65 第5章 系统EMC测试及实物演示 脉冲B 脉冲C 脉冲P III I III III I III III I III - - - 2组，间隔60s 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 注：表中符号“-”表示不适用 脉冲2a: 脉冲2a 主要是模拟是检验设备对连接到测试系统的感应器上的电流突然变化造成的瞬态的抗干扰性能 脉冲2b 脉冲2b主要是模拟如何从作为发电机直流电动机的瞬时点火开关关闭后的抗干扰性。 波形参数 Us Ri td tr t1 波形参数 Us Ri td t 12 tr t 6 测试参数值 10V 0.05ῼ 0.5s 1±0.5ms 1±0.5ms 1±0.5ms 测试参数值 55V 2ῼ 0.05ms 0.5~1 us 2s 1,开关，2电感，3 被测样品，4 直流电动机，5.负载开关。8电源 1.开关，2电感，3.被测试设备，6.负载，7.负载开关，8.电源 66 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 3b 波形如下： 脉冲3a和3b 脉冲3a和3b的测试目的是检验设备对开关切换过程造成的瞬态的抗干扰性能 3a 波形如下： 波形参数 测试参数值 112V 50ῼ 150±45ns 5±1.5ns 100us 10ms 90ms Us 测试参数值 -165V 50ῼ 150±45ns 5±1.5ns 100μs 10ms 90ms Ri td tr t 1 t 4 t 5 波形参数 Us Ri td tr t 1 t 4 t 5 1.带有分发的电感和电容，2开关。3.被测试样品，4.感性负载 5.电源 67 第5章 系统EMC测试及实物演示 脉冲R 主要是检验设备耐R波形的抗干扰性 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 脉冲C 对于由蓄电池供电的电源管脚，脉冲C的Up为13.5V.对于由其它稳压模块供电的电源管脚，脉冲C的Up 为稳压模块输出的电压值，如5V等。 T的取值分别为: 100us,300us,500us。 脉冲P 波形参数 Up U1 测试参数值 12.5V 5V 脉冲A 对于由蓄电池供电的电源管脚，脉冲A的Up为13.5V.对于由其它稳压模块供电的电源管脚，脉冲A的Up 为稳压模块输出的电压值，如5V等。 T的取值分别为: 100us,300us,500us,2ms,5ms,10ms,30ms,50ms 脉冲B 波形参数 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 U1 U2 U3 U4 U5 68 测试参数值 100ms 5ms 185ms 15ms 50ms 10s 500ms 11s 325ms 5V 9V 12.5V 13.5V 峰峰值2V，频率4Hz 对于由蓄电池供电的电源管脚，脉冲B的Up为13.5V.由其它稳压模块供电的电源管脚，脉冲B的Up 为稳压模块输出的电压值，如5V等。 T的取值分别为: 100us,300us,500us,2ms,5ms,10ms,30ms,50ms 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 脉冲P通道的选择 进行脉冲P抗干扰测试时，不同脉冲通道的适用条件如下表所示 通道 通道A 通道B 通道C 通道D 脉冲P的系统布置（环境箱温度为环境温度） 适用电源 IG1电源 IG2电源 ST电源 常电 以上脉冲总体布置图如下： 8.4.8控制/信号线瞬态传导干扰测试 测试 ID 8 描述 控制/信号线瞬态传导干扰测试 文件依据 QLQB C-208-2014 ISO 7637-3-2007/GB/T 21437-3 版本号 要求 测试要求如下 测试目的： 主要是为了测试零部件抵抗除电源线外的控制/信号线耦合进来电磁干扰的能力。 测试样品数量：2 测试模式：见第四章 按照CCC方法执行测试 快脉冲测试，按照CCC的方法执行测试。 快脉冲a如下： 按照CCC测试的布置： 按照ICC方法执行测试 慢脉冲测试，按照ICC方法执行测试 慢脉冲a如下： 快脉冲b如下： 69 第5章 系统EMC测试及实物演示 慢脉冲b 执行测试如下： 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 功能的性能要求 测试脉冲 快脉冲a 快脉冲b 慢脉冲a 慢脉冲b 功能类型（SX5属于A类） A类 II II II II 强度 10分钟 10分钟 5分钟 5分钟 ICC系统布置图 一般情况下，除接地线以外的所有导线均穿过电感耦合钳。若DUT在安装在实车上时，有一根单独的地线连接到蓄电池负极，那么该接地线应穿过电感耦合钳。 70 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 测试 ID 9 描述 静电放电测试 第5章 系统EMC测试及实物演示 文件依据 QLQB C-208-2014 ISO 10605-2008/GB/T 19951 版本号 要求 测试要求如下 测试目的： 非工作模式：该项测试的目的是检验设备对在储存、处理和设备维护或者车辆调节过程中操作者造成的静电放电的抗干扰性能 工作模式：该项测试的目的是检验设备对于操作和设备维护过程中产生的静电放电的抗干扰性能。 测试样品数量：2 工作模式系统布置图如下： 非工作模式系统布置图如下： 功能的性能要求：（根据产品特性SX5属于A类） 强度等级 L1 L2 L3 L4 A类 I I III III 非工作模式静电放电测试时，放电枪的电容为150pF,电阻为330欧姆。 工作模式静电放电测试时，放电电容为330pF,电阻为330欧姆 测试过程： 每个测试点，每个测试电压，放电3次，两次测试之间的时间间隔应不少于1s. 放电枪的角度： 测试过程中，条件允许时，防电枪应与测点表面垂直放置。但放电枪与测点表面的角度不应小于45度。 放电类型：DUT的放电位置为导体时，采用接触放电方式。为非导体式，采用空气放电。 判断标准： 1、接触+/-4KV，空气+/-4KV，空气+/-6KV CLASS A 2、接触+/-6KV，空气+/-8KV； CLASS A（其中LCD和TFT屏，静电在3S内消失可以接受） 3、接触+/-8KV，空气+/-15KV，CLASS C 4、空气+/-25KV 提供测试结果即可 另：ESD打PIN针时，在非工作模式下执行，要求为：接触+/-4KV，空气+/-6KV，连接器引线长度为5cm，GPS引线为20cm，试验后要求产品能正常工作。 测试点的定义如下： Bezel 测试点： 71 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 5.2EMC测试结果及实物 5.2.1辐射发射测试结果 图5-16 辐射发射结果图 根据图5-16图示我们可以看到清晰的五条线，从上向下依次为：QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线RI、QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线QP、QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线AV、实际测试PK、实际测试曲线VC；当实际信号曲线指标小于规范72 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 要求时，我们认为满足指标要求，理想情况下，我们只看实际测试的PK曲线是否满足指标要求，当PK曲线超越QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线QP；我们会参考实际测试曲线VC；如果曲线VC小于QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线AV；根据实验规范，我们也认为满足要求，上两个图我们分别对辐射发射的(0.15~30)MHz;(30~300)MHz场强进行扫描，都满足实验结果，信号指标优良。同理图5-17和图5-18也是类似的实验结果及标准。 5.2.2电源线传导发射测试 73 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 图5-17 电源线传导发射结果图 根据图5-17图示我们可以看到清晰的五条线，从上向下依次为：QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线RI、QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线QP、QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线AV、实际测试PK、实际测试曲线AV。 74 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.2.3控制/信号线传导发射测试结果 图5-18 电源线传导发射结果 根据图5-18图示我们可以看到清晰的五条线，从上向下依次为：QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线RI、QLQB C-208-2014 乘用车零 75 第5章 系统EMC测试及实物演示 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 部件电磁兼容性规范指标曲线QP、QLQB C-208-2014 乘用车零部件电磁兼容性规范指标曲线AV、实际测试PK、实际测试曲线AV。 5.2.4瞬态传导发射测试结果 图5-19瞬态传导发射图 根据图5-19显示结果可得，系统电压没有发生跃变，系统能正常启动工作，电压稳定，满足实验要求。 76 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第5章 系统EMC测试及实物演示 5.2.5大电流注入测试 图5-20大电流注入测试图 根据图5-20显示结果可得，系统电流没有发生跃变，系统能正常启动工作，电流稳定，满足实验要求。 5.2.6全部实验结果图 图5-21全部实验结果图 根据第二章技术指标论文要求，我们都进了行测试，其中工作电压、工作电流、BCI抗扰、自由场抗扰、电源线瞬态抗扰、控制/信号线瞬态抗扰、静电放电EMI抗扰实验，需要实时记录在实验过程中系统工作正常，无视频显示异常或者声音输出问题，无法进行指标记录，我们统一记录为实验结果无异常，根据图5-21显示系统正常工作，各项指标功能工作正常，满足实验要求。 77 第6章 总 结 基于Jacinto 6的多屏显示车载终端系统设计 第6章 总 结 本文通过对车载多媒体的系统分析，完成了基于Jacinto 6架构的硬件产品设计，详细设计并分析了车载多媒体系统的系统架构、电源管理、USB设计硬件接口、CAN电路设计及通信接口、LVDS原理说明及设计、CVBS工作原理说明及设计、LIN电路硬件设计、GPS模块硬件设计、NXP-TEF6638芯片硬件设计、FM/AM有源天线电路设计、DDR3硬件设计、FLASH硬件设计说明内部信号处理及通信，并根据设计要求进行了PCB-layout，完成了设计开发流程，制作出PCB板并初步实现了产品的各个模块的通信功能，完成了论文的课题要求。同时，随着汽车电子产品发展的日新月异，车载多媒体产品功能将不断增强，越来越成为汽车行业不可或缺的重要部分。 78 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容