摘要：隨著汽車產業和電子技術的發展，車載系統的電子化程度越來越高，車載音視頻系統作為汽車人機交互的重要組成部分，正成為研究的新熱點。本文提出了智能手機和車載音視頻系統相結合的應用方案，分析了實現i.MX6車載音視頻系統的硬件模塊和軟件流程圖，驅動初始化狀態機實現方法。系統測試結果表明本文提出的音視頻系統實現了音視頻基本功能，還可實現多屏互動，并提供移動設備實時充電解決方案。

近年來，隨著汽車用戶的覆蓋普及和電子技術的不斷創新發展，人們對汽車性能要求也越來越高，由傳統的交通工具單一功能向多媒體、信息化的多功能交通工具轉變;汽車產業從單純的機械產品向光機電一體化轉變。未來的趨勢是電子化比重不斷加強，車載音視頻系統作為汽車人機交互的重要組成部分，成為研究的新熱點。

目前市場上的車載音視頻設備大都是以完整的音視頻系統的形式出現在車載環境中。本文提出了一種利用飛思卡爾半導體最新一代處理器i.MX6，并結合新穎的MHL協議研究車載音視頻系統的新方案，實現了多屏互動功能，在多系統應用中注意防止同頻干擾問題，并能提供移動設備實時充電解決方案。

1 基于i.MX6的車載音視頻系統架構

基于i.MX6車載音視頻系統的系統架構如圖1所示。本文設計的車載音視頻系統由原始音視頻數據源接收模塊、數據處理、視頻數據和音頻數據輸出組成。

系統在正常工作時，通過集成MHL功能的智能手機向系統的接收模塊輸入音視頻數據，數據可以儲存在手機中的資源，也可以是從2G、GPRS、3G、LTE或WiFi等網絡中獲取的音視頻數據。接收模塊對接收到的MHL格式的數據進行預處理，將數據中的視頻數據和音頻數據分離，并將視頻數據轉換成MIPI格式，音頻數據轉換成I2S格式。

將MIPI格式的視頻數據和I2S格式的音頻數據同時輸入處理器i.MX6，視頻數據經過圖像處理子系統的相關處理后，轉換成LVDS顯示識別的RGB格式視頻數據，通過LVDS線纜輸出到顯示設備。同時，通過處理器的一個I2S接收模塊接收音頻數據，對數據不作處理，直接通過處理器的另外一個I2S發送模塊送到音頻驅動器，經驅動后，通過喇叭或者耳機播放與視頻同步的音樂。

2 系統硬件設計

基于i.MX6車載音視頻系統的系統架構如圖2所示?；趇.MX6的車載音視頻系統硬件部分主要包括ADV7481構成的MHL數據格式接收模塊、i.MX6處理器模塊、顯示模塊、WM8962音頻驅動模塊和電源部分。

2.1 電源部分

電源部分由兩部分構成，第一部分是輸入過壓保護電路，防止輸入電壓過大或外界干擾進入，損壞電路;第二部分是集成電壓管理電路，集成了開關型電壓轉換電路和線性電壓轉換電路。

輸入過壓保護電路如圖3所示。在正常輸入5 V電源電壓時，閉合開關S1，Q1的源極為5 V，柵極電壓由電阻R2、R4、R5的分壓決定，約為0.26 V，這樣Q1的VGS為-4.74 V，低于開啟電壓-2.1 V，Q1的漏極和源極之間導通，主電源5 V流入PSU_5V0供給后級試用。當輸入端輸入非正常的過壓時，穩壓二極管D2的反向電壓會超過它的反向擊穿電壓限值，使得D2的陰極電位穩定在5.1 V左右，同時使得三極管Q2的UBE大于0.7 V時，Q2的集電極和發射極之間導通，會有大量電流從其內部流過，這些電流會在R4和R5上產生壓降，在Q1的柵極產生一個電壓，使得Q1的柵源電壓近似相等，高于開啟電壓-2.1 V，Q1管截止，阻止過壓流入后級電路，實現保護后級電路的功能。

集成電壓管理電路選用了飛思卡爾半導體的MMPF0100解決方案，它主要包括電源管理控制、線性穩壓電源轉換、開關電源轉換3個部分。電源的管理控制部分可以配置輸出的電壓值，精度，輸出時序等。開關電源電路的本質是一個串聯型開關型穩壓電源。線性穩壓電源轉換電路，實質上就是一個線性調制器。

2.2 接收模塊

接收模塊兼容MHL和HDMI兩種數據源輸入，其中MHL的差分數據線和HDMI的DATA0+/-共用一對差分線，CBUS與HDMI_HPD_CON共用一根信號線，電源和地共用。

系統靠檢測連接器第2腳的CD_SENSE信號線的電平來判別是什么數據源輸入。當CD_SENSE為高電平時，表示是MHL源輸入;當CD_SENSE為低電平時，表示是HDMI源輸入。

MHL有個特殊的功能，Sink端可以為Source設備供電，5 V電壓要向外輸出，而兼容HDMI接口檢測時需要接收Source設備的5 V電壓，這就意味著在兩種不同的輸入模式下，5V電源管腳的電流方向截然相反。

為了解決兩種不同的應用造成的困擾，本文設計了一種5 V電源方案，如圖4所示。當系統檢測到MHL輸入時，CD_SENSE是高電平，Q7管導通，Q7和Q8的柵極約為0 V，由于Q7存在體二極管，使得Q7和Q8源極的電位只比5 V低二極管的導通壓降，仍為高電平，兩個MOS管的VGS大于開啟電壓，都呈現導通狀態，5 V電源通過連接器的電源腳為Source設備充電。當系統檢測到HDMI輸入時，CD_SENSE是低電平，Q6管截止，R15上沒有電流，Q3和Q4源極和柵極電壓相等，都呈現截止狀態，5 V不能向外供電，電源管腳只接收Source的電壓實現檢測功能。

2.3 i.MX6處理器模塊

本文選用飛思卡爾公司的i.MX6處理器，它集成4核ARM Cortex—A9，采用先進的納米技術，且每個內核運行時最高速率可以達到1.2 GHz。每個處理器提供一個64 bit的存儲器接口，以及一系列外設接口。如MIPI CSI-2接口、I2S接口、無線接口、顯示接口、攝像傳感器接口等。從這款芯片特性可以看出，它速率高、安全、功耗低，片上集成了多個外設接口，資源豐富，可以滿足不斷增長的車載娛樂、遠程信息訪問和處理、人機交互界面、集群顯示的市場需求。