摘 要：本文提出了自主設(shè)計(jì)的具有USB Host的汽車音響系統(tǒng)。該系統(tǒng)將普通U盤(pán)作存儲(chǔ)介質(zhì)，可以直接播放U盤(pán)里的數(shù)碼音樂(lè)(MP3/WMA等)，具有兼容性好、存儲(chǔ)方便、抗震、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

    關(guān)鍵詞：汽車音響；USB HOST；U盤(pán)；MP3；數(shù)碼音樂(lè)

    引言
    MP3現(xiàn)已成為網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)、數(shù)碼音樂(lè)的代名詞，做為流行時(shí)尚的象征逐漸走入了人們的生活。隨身MP3播放器成為繼磁帶機(jī)、CD隨身聽(tīng)之后的新一代數(shù)碼隨身聽(tīng)設(shè)備。這股產(chǎn)品數(shù)字化的風(fēng)潮也開(kāi)始吹向汽車產(chǎn)業(yè)。

    現(xiàn)有的汽車音響的存儲(chǔ)媒介主要是磁帶和CD光碟，它們都存在抗震性差、容量有限、價(jià)格較高等缺點(diǎn)，并且無(wú)法方便地獲取網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)。針對(duì)這種現(xiàn)狀，北京先鋒博創(chuàng)科技發(fā)展有限公司推出了基于HOST MP3模塊播放U盤(pán)或者移動(dòng)硬盤(pán)中MP3音樂(lè)的汽車音響解決方案-Digital Car Audio，為汽車音響提供播放存儲(chǔ)于U盤(pán)或USB接口移動(dòng)硬盤(pán)中的MP3歌曲的功能，使得用戶能夠輕松自由地選擇、下載音樂(lè)，并且不會(huì)再為更換磁帶、CD唱片或因震動(dòng)而導(dǎo)致音樂(lè)中斷而煩惱。

    HOST汽車數(shù)字音響系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

    HOST MP3方案使汽車音響能從普通的U盤(pán)或USB硬盤(pán)中讀取MP3/WMA等音樂(lè)文件，并進(jìn)行播放，同時(shí)還具有體積小、成本低、容量大、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。由于USB接口存儲(chǔ)設(shè)備自身原理與構(gòu)造的先天優(yōu)勢(shì)，使得基于HOST MP3方案的汽車數(shù)碼音響和傳統(tǒng)的音響相比具有更多的優(yōu)勢(shì)。

    系統(tǒng)原理和概要設(shè)計(jì)

    HOST汽車數(shù)字音響方案以北京先鋒博創(chuàng)公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HOST MP3模塊為核心，集成了USB通信、FAT文件系統(tǒng)、MP3及其他數(shù)字音頻編解碼等多種先進(jìn)技術(shù)功能模塊，提供簡(jiǎn)潔、友好的控制接口，使得汽車音響生產(chǎn)廠商能夠方便、快速地集成，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

    HOST MP3模塊是一個(gè)帶有USB Host接口模塊的嵌入式系統(tǒng)，采用高性能的嵌入式CPU，提供標(biāo)準(zhǔn)串口、I2C接口或SPI接口與用戶控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，通過(guò)音頻接口輸出高品質(zhì)的音樂(lè)信號(hào)。該方案遵守USB 1.1協(xié)議規(guī)范，支持所有基于USB的移動(dòng)存儲(chǔ)器，支持FAT12、FAT16和FAT32文件系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口、I2C、SPI等接口，以模塊方式集成到用戶的汽車音響系統(tǒng)中，使用戶能夠直接播方存儲(chǔ)在移動(dòng)存儲(chǔ)器中的音樂(lè)文件。集成HOST MP3模塊的汽車數(shù)字音響的原理圖如圖2所示。

    ● HOST MP3模塊硬件架構(gòu)

    HOST MP3模塊的硬件結(jié)構(gòu)主要包括4個(gè)部分：MCU、存儲(chǔ)模塊、USB接口模塊和音頻處理模塊，如圖3所示。

    MCU實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)控制；USB 接口模塊控制USB總線接口進(jìn)行與USB存儲(chǔ)設(shè)備的通信；存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件；數(shù)碼模塊完成數(shù)碼音樂(lè)的數(shù)據(jù)編解碼、D/A轉(zhuǎn)換。

    ● HOST MP3模塊軟件架構(gòu)

    HOST MP3模塊系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)主控模塊、文件系統(tǒng)模塊、USB接口控制模塊、音頻模塊和控制接口模塊，

    系統(tǒng)主控模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制、控制協(xié)議等；文件系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的FAT12/16/32文件系統(tǒng)功能；USB接口控制模塊實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備控制驅(qū)動(dòng)功能；數(shù)碼模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)碼音樂(lè)文件的編解碼處理；控制接口模塊實(shí)現(xiàn)與汽車音響系統(tǒng)的接口控制。

    與現(xiàn)有汽車音響系統(tǒng)的集成

    HOST MP3模塊方案作為一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)，以模塊的方式集成進(jìn)汽車音響系統(tǒng)中，通過(guò)控制接口與汽車音響系統(tǒng)進(jìn)行控制協(xié)議交互。本方案提供了標(biāo)準(zhǔn)串口、I2C、SPI或者用戶自定義接口作為與汽車音響系統(tǒng)的控制接口，具備強(qiáng)大、完備的集成能力。汽車音響集成生產(chǎn)廠商可根據(jù)自己的需要靈活選擇控制接口。

    HOST MP3模塊提供了一套完備的控制協(xié)議，用戶只需要通過(guò)控制接口發(fā)送播放、快進(jìn)、快退、音量+/-等協(xié)議命令即可實(shí)現(xiàn)所需的控制。

    HOST MP3模塊集成如圖5所示。用戶只需要在自身系統(tǒng)所具備的控制接口上實(shí)現(xiàn)協(xié)議模塊部分即可完成HOST MP3模塊方案的集成。該協(xié)議模塊的功能(控制命令)也可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行訂制，可以實(shí)現(xiàn)諸如編輯曲目、隨機(jī)播放等多種靈活、強(qiáng)大的控制播放能力。

    由于HOST MP3模塊控制接口多樣，用戶可以根據(jù)需要自主選擇，系統(tǒng)協(xié)議簡(jiǎn)單明了，并且在合作協(xié)議框架內(nèi)可以為用戶提供用戶端的協(xié)議模塊源代碼(基于標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言)，使得用戶能夠在短時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)集成，形成產(chǎn)品，大大提高了用戶的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

    功能的應(yīng)用擴(kuò)展

    本方案成功地實(shí)現(xiàn)了將先進(jìn)的IT技術(shù)和傳統(tǒng)的汽車音響領(lǐng)域的完美結(jié)合。USB接口目前已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，而汽車智能化的程度越高，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)交換要求也越迫切。USB HOST技術(shù)成功地將USB接口引入到汽車中，其不僅可以作為汽車音響的一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口，同時(shí)在將來(lái)會(huì)應(yīng)用到更多的汽車電子領(lǐng)域。例如，在汽車多媒體系統(tǒng)中，USB HOST模塊可以實(shí)現(xiàn)將U盤(pán)和硬盤(pán)作為汽車多媒體系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，方便用戶下載；在車載GPS系統(tǒng)中，用戶可以通過(guò)U盤(pán)將地圖信息上載到汽車GPS系統(tǒng)上；在車載電子信息系統(tǒng)中，可以將U盤(pán)作為車載電子信息系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，將收集的運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到U盤(pán)中；在汽車防盜系統(tǒng)中，可以將U盤(pán)作為一個(gè)身份認(rèn)證的介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)汽車開(kāi)啟的“電子鑰匙”；在其他系統(tǒng)中，可以將U盤(pán)用于其他需要數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)的汽車電子應(yīng)用中。