基于数字信号处理器的新一代车载娱乐系统解决方案

1. 引言

车载娱乐系统中的技术发展趋势正在变得日益复杂。通过铜缆发送音频数据的简单音频系统已经成为过去。为了满足多通道音频处理和分布式视频的要求，复杂的网络处理变得越来越流行。特别是与数字传输内容保护(DTCP)加密和解密方法相关的媒体定向系统传输（MOST）光网络正在被许多高挡和中挡汽车采用。这种趋势以及车载音频系统通常必须以变化的采样频率适应多种输入源（调幅和调频、CD、DVD驱动、蜂窝电话、导航系统输入）这个事实给DSP供应商增加了压力，要求他们提供改进性能和提高集成度的处理器。

2. 通用基于MOST总线的车载高端娱乐系统

MOST总线专门用于满足要求严格的车载环境的要求。这种新的基于光纤的网络能够支持24.8 Mbps的数据，与以前的铜缆相比具有减轻重量和减小电磁干扰（EMI）的附加优势。

DSP Amplifier＝DSP放大器

Driver Information Display＝驱动器信息显示器

Head Unit＝磁头驱动机构

MOST? BUS ＝MOST?总线

Rear Video Display＝背投显示器

Rear View Acquisition＝背投浏览采集

Camer＝照相机

Navigation System＝导航系统

图1：基于MOST总线的典型车载高端娱乐系统

MOST总线基于环形拓扑，从而允许共享多个发送和接收器的数据。MOST总线主控器（通常位于磁头驱动机构）有助于数据采集，所以该网络可支持多个主机，在一个网络上最多高达64台主机。为了确保数据安全，总线主控器在上电时将查询总线上的每一台从属设备并且完成自动密钥交换（AKE）。如果从属设备有一个有效的总线密钥，那么允许它使用预定的协议发送和接收MOST总线上的数据。

MOST传输协议由分成帧的数据块组成。每一帧包含流数据、分组数据和控制数据。流数据与MOST时钟同步并且不断地在网络中环绕。分组数据与MOST时钟异步，根据需要产生，其中一个例子就是来自无线个人数字助理（PDA）设备的e-mail。帧中分配给流数据和分组数据之间的带宽是可变的以满足规定时间对系统的需求，并且其控制字包含数据类型、在哪里找到帧中的数据以及数据大小等流信息。可每隔多帧分配控制信息，并且应该在接收设备中重新产生。

3. 在基于MOST总线车载娱乐系统中的音频处理

DVD Player＝DVD播放器

HeadUnit＝磁头驱动机构

Amplifier＝放大器

Navigation System Announcement＝导航系统通知

图2：基于MOST总线的车载音频娱乐系统原理图

图2示出一个简单的基于MOST总线的车载音频娱乐系统。来自DVD播放器音频源内容，例如PCM，AC3 & DTS通过SPDIF链路传送到磁头驱动机构。SPDIF链路将以音频源的采样频率（FS_in1）工作，例如对于CD音频为44.1 KHz，对于AC3和DTS等DVD视频内容为48 KHz。当要将编码的音频数据传输到网络上时，在传输之前必须对传输内容进行加密以阻止盗版复制。通常对于车载系统可选的加密机制是DTCP，该机制将在下面介绍。

ADI公司的BlackFin处理器体系结构非常适合于这种功能，因为它具有丰富的外围设备和优化的指令集，从而能使它完成类似微控制器（MCU）的工作以及传统数字信号处理器(DSP)的工作。同时，导航系统通知也必须通过MOST总线传输到放大器以允许驱动器在驱动时能够接收到指令。这些基于PCM的信号通常根据12.24 KHz立体声，我们称之为FS_in2。

MOST收发器可收发多种音频源并且重新将数据安排成数据块以便在总线上传输（如图2所示）。

一些音频数据包中可能采用DTCP加密（如FS_in1），它们通过总线传输到放大器部分，通常停留在汽车尾部（见图3）。当音频源数据通过MOST总线发送后，DSP必须重构原始分组数据，并且在DTCP加密数据的情况下，将数据流解密为原始形式。通过MOST总线传输的副作用就是丢失了源音频的原始采样速率。即使采用时钟重构技术，原始的源采样率也无法精确地重构，这将导致DSP缓存器中可听到的砰砰声以及声音丢失。

Multi channe codec＝多通道编解码器

DTCP Decryption＝DTCP解密

DTCP Encryption＝DTCP加密

SPORT Interface＝SPORT I接口

Bitstream Detector＝比特流监测器

Audio Decoder＝音频解码器

Audio Post- Processing＝音频后处理

Pac MOS dat=打包MOST 数据

Unpac MOS dat=解包MOST 数据

SRC=采样速率转换器

图3： 放大器系统处理流程

为了进一步增加系统的复杂性，使用DTCP的加密技术已经成为网络应用中的必备条件，从而可为通过网络的数字数据提供安全。DTCP有四层复制保护：

CCI：复制控制信息

AKE：设备鉴别和密钥交换

内容加密

系统更新

复制控制信息（CCI）是以通过网络传输的内容为基础，并且它由内容拥有者决定，例如"免费复制"、"禁止复制"、"不再复制"和"复