車(chē)輛聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)讓車(chē)載視頻娛樂(lè)和信息系統(tǒng)成為可能
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時(shí)間：2016-12-20
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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具有非常高的視頻質(zhì)量、后座音頻質(zhì)量以及乘員顯示質(zhì)量的新一代車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)，正在緩慢而實(shí)實(shí)在在地邁入人們的眼簾。全球領(lǐng)先的汽車(chē)制造商正在開(kāi)發(fā)原型機(jī)，產(chǎn)品可能最早要到2008年才能上市。根據(jù)諸如IDB-1394和MOST之類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，這些應(yīng)用所需要的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)—如后座娛樂(lè)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)攝像機(jī)—要求高帶寬和最佳的服務(wù)質(zhì)量。
圖1所示為Nissan公司在其車(chē)載網(wǎng)絡(luò)原型中對(duì)這些系統(tǒng)所做的基本概述，其中描述了采用IDB-1394標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)提供最高達(dá)400Mbps的帶寬，IDB-1394可以滿足視頻和音頻對(duì)多媒體網(wǎng)絡(luò)的需求。
圖1：Molex公司提供的網(wǎng)絡(luò)圖。
IDB-1394是一種滿足這些車(chē)載多媒體應(yīng)用對(duì)帶寬需求的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。IEEE標(biāo)準(zhǔn)1394b-2002為物理層定義了從100Mbps到400Mbps的擴(kuò)展，并定義了在最長(zhǎng)100米的距離上不需要轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)連接不同系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的能力。由于幾乎有400Mbps的可用帶寬，網(wǎng)絡(luò)能夠在單線束上連接無(wú)數(shù)的通信通道，為DVD播放機(jī)、個(gè)人電腦、手持產(chǎn)品和相關(guān)外設(shè)提供服務(wù)。IDB-1394還容許傳輸多路音頻和圖像內(nèi)容，這些內(nèi)容可以被在不同的邏輯通道上分路和同時(shí)傳輸。
考慮到臨時(shí)的選項(xiàng)，IDB-1394協(xié)議提供具有同步通道(實(shí)時(shí))的不同類(lèi)型的傳輸包，以保證所定義的帶寬和有效載荷的延遲時(shí)間，以及典型用途是搬移用戶指令的異步通道。視頻及其相關(guān)音頻內(nèi)容通過(guò)同步通道與在接收節(jié)點(diǎn)跟圖像數(shù)據(jù)同步的音頻信號(hào)一起路由。
任何類(lèi)型的通道都可以運(yùn)載以原始或編碼數(shù)據(jù)形式存在的傳輸流(TS)。編碼和解碼功能都不是IDB-1394標(biāo)準(zhǔn)的組成部分，見(jiàn)下列解決方案。在此，不需要主處理器，因?yàn)閹缀蹩偸遣捎闷渌鼧?biāo)準(zhǔn)，如USB。在IDB-1394中，傳輸流使協(xié)議處理器能夠獨(dú)立于主處理器。
網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)切斷任意但僅僅一個(gè)分支，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障，也不會(huì)導(dǎo)致任何其它類(lèi)型的視頻傳輸質(zhì)量惡化。因而，IDB-1394的固有特性就是具有高度可靠的系統(tǒng)可用性。在演示網(wǎng)絡(luò)中，被編碼為MPEG2-TS的兩個(gè)DVD流被饋入網(wǎng)絡(luò)，供任意接收節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)間獲取，從而容許后座乘客隨機(jī)選擇。
IDB-1394控制器
為了實(shí)現(xiàn)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，需要采用專(zhuān)用的、基于標(biāo)準(zhǔn)的控制器。日本富士通公司開(kāi)發(fā)的一款稱(chēng)為MB88387的IDB-1394控制器，就是為后座娛樂(lè)系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它是一種由物理層和數(shù)據(jù)鏈層組成的單芯片解決方案。它支持的音/視頻協(xié)議處理包括由行業(yè)領(lǐng)先公司如索尼、英特爾和日立及其它公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字傳輸拷貝保護(hù)(DTCP)，以杜絕非法拷貝擁有版權(quán)的內(nèi)容。
MB88387 IDB控制器的功能包括如圖2所示的方框圖，可以采用三條路徑來(lái)傳輸和接收有效載荷及指令。圖底部的箭頭被看成為MPEG2-TS，說(shuō)明視頻數(shù)據(jù)傳輸流(TS)的路徑。它通常被編碼為MPEG2。該器件提供兩個(gè)用于把數(shù)據(jù)經(jīng)由DTCP單元路由到本地應(yīng)用的兩個(gè)TS接口。從那里往前，兩橋連接到IDB控制器的鏈路層實(shí)現(xiàn)。最后，傳輸流被路由到雙口物理層實(shí)現(xiàn)。
圖2：MB88387控制器模塊。
這些兼容1394b的端口把線驅(qū)動(dòng)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。它們所支持的總線速度與1394標(biāo)準(zhǔn)的各種物理層規(guī)范兼容，包括S100、S200和S400物理層規(guī)范。該模塊稱(chēng)為“PHY/LINK層控制”，用途是確保以全雙工方式在兩個(gè)端口之間拷貝完整的IDB-1394數(shù)據(jù)流。
基于IDB-1394標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)僅僅需要一個(gè)由線束連線構(gòu)成的簡(jiǎn)單環(huán)結(jié)構(gòu)。其它協(xié)議通常需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接或甚至對(duì)指令傳輸和模擬音頻采用不同的路由。通過(guò)IDB-1394規(guī)范，IDB-1394的通用性有效地摒棄這些追加的總線系統(tǒng)的不足。
IDB-1394控制器的使用
MB88387控制器提供一個(gè)同步音頻接口、兩個(gè)通道MPEG2-TS視頻接口以及一個(gè)異步指令接口。接口在并行工作方式，利用第二同步通道，視頻信號(hào)可以被饋入到不同的傳輸流接口；音頻流可以通過(guò)一個(gè)2KB的FIFO緩沖器饋入到一個(gè)I2S接口之中，這個(gè)緩沖器不依賴(lài)于分配給視頻數(shù)據(jù)流的2KB FIFO緩沖器。而音頻流如方框圖中部箭頭所指，可以通過(guò)不同的通道處理。
對(duì)于指令接口，要采用異步傳輸通道。主處理器接口通過(guò)兩個(gè)512字節(jié)FIFO緩沖以實(shí)現(xiàn)接收和發(fā)送。對(duì)于所有的數(shù)據(jù)類(lèi)型，因?yàn)椴捎貌煌木彌_器，都可能采用并行處理。甚至可以同時(shí)處理兩個(gè)數(shù)據(jù)流，例如，數(shù)字電視和DVD視頻信號(hào)就可以被并行傳輸，而相應(yīng)的音頻信號(hào)則由不同的通道傳輸。
在接收端，需要根據(jù)傳輸流對(duì)視頻和各自的音頻流進(jìn)行再次同步。在把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻TCP單元之前，第一步是單元調(diào)用橋A/B，把匹配的音頻和視頻內(nèi)容組合為同步數(shù)據(jù)包。
在第二步中，TSP-IC接口根據(jù)它們的時(shí)間戳同步這些數(shù)據(jù)包。TSP-IC單元在傳輸時(shí)把時(shí)間戳疊加到到MPEG2-TS和音頻流兩者之上。音頻和視頻流自動(dòng)分離和重新集合。數(shù)據(jù)包報(bào)頭也被自動(dòng)剝離。對(duì)所有這些數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩沖就能確保連續(xù)的傳輸。
基于IDB-1394的后座娛樂(lè)系統(tǒng)
MB88387支持后座娛樂(lè)系統(tǒng)(RSE)的設(shè)計(jì)，如圖3所示。
圖3：后座娛樂(lè)系統(tǒng)。
系統(tǒng)由位于前面板的主單元(M)、兩臺(tái)后座顯示器(R)和一個(gè)放大器組成。主單元—通常也包括導(dǎo)航系統(tǒng)—提供DVB-T、DVD-視頻和DVD音頻信號(hào)。所有信源可以由后座乘客隨機(jī)選擇，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)都可以在所有時(shí)間并行傳輸。被轉(zhuǎn)換為一串MPEG2傳輸流的DVB-T信號(hào)—大約同時(shí)提供30個(gè)節(jié)目—需要大約32Mbps的帶寬。線性PCM音頻信號(hào)需要不到10Mbps的帶寬。
在本例中，所有的帶寬分配僅僅需要大約30%的S400級(jí)IDB-1394網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，為在同一網(wǎng)絡(luò)上添加DVD信源、安裝PC、存儲(chǔ)外設(shè)或手持設(shè)備而留下了大量的帶寬。
IDB-1394開(kāi)發(fā)套件
如何以合理的努力開(kāi)始設(shè)計(jì)呢？為此，開(kāi)發(fā)套件是一種合適的工具。通常，用戶需要建立類(lèi)似于方框圖所示的系統(tǒng)。為了讓設(shè)計(jì)工程師著手設(shè)計(jì)，還需要基本的軟件包。
開(kāi)發(fā)套件(見(jiàn)圖4)可以被配置為接收器或發(fā)射器。在左手邊，可以連接DVD播放機(jī)，并將A/V信號(hào)饋入傳輸節(jié)點(diǎn)。開(kāi)發(fā)套件提供創(chuàng)建和解壓MPEG2-TS的板上富士通MPEG2編碼器和解碼器(MB83691和MB86H22(SmartMPEG))，MPEG2-TS被沿著IDB-1394網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。在接收節(jié)點(diǎn)，傳輸流被再次解碼。一塊LCD面板被連接到接收器以顯示視頻數(shù)據(jù)。
評(píng)論