基于i.MX6車載音視頻系統的設計和實現

2.4 顯示模塊

MHL Source的音視頻數據經過ADV7481解碼，剝離出視頻數據。視頻數據通過MIPI接口傳送到處理器，在經過處理器內部的圖像處理單元和硬件模塊處理電路的轉換，生成可在LVDS接口傳輸的RGB格式的視頻數據流。通過外接的TFT屏顯示視頻圖像。對TFT屏還增加了額外的設計，如通過軟件來設計屏幕的亮度，以及實現觸控回傳功能。

2.5 WM8962音頻驅動模塊

從ADV7481解碼出的I2S格式音頻信號，在SPI總線的控制下傳輸到處理器的I2S接收模塊。音頻數據仍以I2S格式，通過處理器內部另外一個獨立的I2S發送模塊傳輸到音頻驅動，經過處理后從耳機接口輸出。通常耳機線纜長度為1 m左右，在電磁兼容領域可以看成一根有效天線，很容易接收系統內部噪聲，向外輻射能量，導致EMI超標。設計時需要在每根信號線上放置對地濾波電容，濾波高頻噪聲，防止向外輻射。

3 系統軟件設計

3.1 系統軟件流程圖

根據系統設計的功能需求，基于i.MX6的車載音視頻系統軟件流程圖如圖5所示。

系統初始化后，配置電源管理模塊，然后檢測MHL輸入還是HDMI輸入，按不同輸入模式配置解碼芯片和處理器，配置MIPI時鐘、幀時鐘、控制音視頻同步等，最后分別處理視頻和音頻數據并輸出。

3.2 ADV7481驅動初始化流程圖

ADV7481驅動初始化應用狀態機進行編程。初始化時呈四種狀態，開機之前的未知狀態定義為Unknown模式;沒有檢測到線纜插入的狀態定義為Free_run模式，系統輸出默認的640x480@60的檢測方格的視頻圖像;檢測到MHL線纜插入定義為MHL_IN模式，按照MHL模式配置ADV7481芯片;檢測到HDMI線纜插入定義為HDMI_IN模式，按照HDM模式配置ADV74 81芯片。

4個狀態之間相互轉換的狀態圖如圖6所示。在芯片復位或者初始化時，Unknown狀態跳轉到Free_run狀態;在Free_run狀態，當檢測到MHL線纜插入時插入MHL_IN狀態，當檢測到HDMI線纜插入時插入HDMI_IN狀態;在MHL狀態下檢測到MHL線纜撥出或只檢測到MHL線纜插入而沒有檢測到MHL設備時，跳轉到Free_run狀態;在HDMI狀態下檢測到HDMI線纜撥出或只檢測到HDMI線纜插入而沒有檢測到HDMI設備時，跳轉到Free_run狀態。

3.3 MIPI時鐘的設置

處理器i.MX6中集成的MIPI DPHY的最大串行數據速率為80 MHz～1 GHz，它必須與ADV7481的MIPI DPHY數據速率相匹配，否則MIPI_CSI錯誤狀態寄存器會報出“Start of

Transmission Error on Data Lane”。當兩者的速率相匹配時，MIPI_CSI_ERR1的值為0x0，當速率不匹配發生錯誤時，MIPI_CSL_ERR1為0x3。

ADV7481的數據速率取決于輸入視頻圖像的像素時鐘，每像素的比特數和通道數。為了匹配ADV7481的數據輸出速率，必需設置MIPI_CSI_PHY_TST_CTRL1寄存器值。設置如下的結構體和數組。

3.4 幀速率的設置

幀速率(FPS)與像素時鐘(Fpixel_clk)，視頻的分辨率和行列消隱三個參數有關。利用adv748x_get_fps()函數獲得像素時鐘為Fpixel_clk，通過748x_get_input_info()函數可以獲取視頻額分辨率為Width*Height，行列消隱為HBP、HFP、VBP和VFP等信息。利用公式(1)計算幀速率。

FPS=FPXCLK/(HBP+WIDTH+HFP)*(VBP+HEIGHT+VFP) (1)

4 系統功能測試

系統的功能測試包括兩個部分：MHL格式數據輸入的功能測試，這是本文設計的關鍵功能;HDMI格式數據輸入的功能測試。

4.1 輸入MHL格式數據的功能測試

在MHL格式數據源功能測試時，以聯想公司生產的型號為K860I的智能手機作為數據源終端，輸入到車載音視頻系統中，進行音視頻功能測試。

實際功能測試效果圖如圖7所示。系統上電后，黃色指示燈亮，表示MHL數據源輸入。依次對設計的車載音視頻系統進行了音頻、圖片、音視頻、應用程序4個方面進行測試，測試結論如下：

1)手機播放歌曲時，在外接的耳機中能夠聽到清晰的音樂，音頻滿足預期設計要求。

2)手機查看圖片時，能從LCD屏幕中看到清晰的圖片，實現雙屏互動，滿足預期設計要求。

3)手機播放音視頻時，也可從LCD屏幕中看到連續的視頻，同時從外接的耳機聽到同步的聲音，實現信息娛樂功能，滿足預期設計要求。

4)手機使用百度地圖軟件時，能夠在LCD屏實時顯示。啟動軟件中導航功能時，能夠為駕駛員提供地圖導航、語音導航和實時路況信息，滿足預期設計要求。

4.2 輸入HDMI格式數據的功能測試

文中設計的系統還兼容HDMI接口。以戴爾公司生產的型號為V1450的筆記本作為HDMI格式數據源輸入到系統進行功能測試，實際功能測試圖如圖8所示。系統設計的HDMI接口，支持800*600像素。將筆記本的分辨率設置成800*600，在LCD屏幕上能夠顯示筆記本的桌面，滿足設計要求。

5 結論

隨著國內外汽車行業發展迅猛，各類車載電子設備及其應用技術的發展也日新月異，成為工業界研究的熱點。本文正是基于這一需求，對車載的音視頻系統進行深入研究，采用飛思卡爾半導體i.MX6，結合新穎的MHL協議，開發設計出一款可利用手機音視頻資源的車載音視頻系統。