[PX3][Android7.1]车载项目笔记-车机硬件总体设计

平台	内核版本	安卓版本
PX3	Linux4.4	Android7.1

硬件详细设计

PX3最小系统

产品最小系统由PMU、ARM、DDR、eMMC、晶振组成，框图如下；

显示屏电路

PX3含有双LCD控制器，支持双屏1920*1080分辨率显示，支持RGB888格式输
出。系统采用LCD0作为液晶屏显示输出，预留LCD1转换CVBS信号功能。
逻辑框图如下：

液晶屏采用群创的AT070TN92，具有以下特性：

• 7英寸大小；
• 分辨率为800*480；
• 格式RGB888。

触摸屏电路

PX3通过IIC控制触摸屏，逻辑框图如下：

触摸屏采用欧菲光的定制电容屏，具有以下特性：

• 触摸尺寸为7英寸；
• 工作电压3.3V；
• 数据接口为IIC，最高速率为400Kb/s；
• 外观定制；
• 触摸屏接插件加ESD保护芯片。

视频电路

PX3具有1个8bits Camera CIF接口，3路摄像头视频模拟信号（预留2路）和1路外部的CVBS信号通过视频模拟开关切换，出来1路CVBS信号进入视频解码芯片TVP5150，输出标准的BT656信号进入PX3的CIF接口，视频分辨率为720×576。
逻辑框图如下：

1、摄像头为12V工作电压的模拟摄像头，倒车摄像头和其他摄像头电源分别可控。
2、视频切换开关采用圣邦微的SGM6502，支持8进6出的视频模拟切换，输出信号增益可调，支持高达100KHz的IIC通讯；
输入电路：

输出电路：

3、视频解码芯片采用TI的TVP5150AM1，将输入的CVBS信号转化为BT656信号：

• 支持400Kb/s速率的IIC通讯，IIC地址可配置，设置为BA；
• IO口电源域推荐3.3 V，内核工作电压推荐1.8V；
• 输入电路如下：
  
• 芯片上电时序如下：
  

音频电路

系统采用PX3 1路IIS接口输出音频数字信号，其音频电路包含声卡芯片、音频处理器、功放芯片以及咪头，同时预留一路小功放（3W@10% THD/4Ω/5V）和内置喇叭(2W@4Ω)，当无需接外部大喇叭时，可以将PX3输出的声音直接通过内置喇叭输出。
逻辑图如下所示：

1、声卡芯片采用苏州顺芯ES8396，支持2路IIS输入，3路双声道模拟音频信号输入，4路双声道模拟音频信号输出。

• 支持100Kb/s速率的IIC通讯；

• GPIO电源域选用3.3V，内置Class D功放电源选用4.0V，内核模拟和数字电源选用1.8V；

• 输入输出电路如下：
  
  2、音频处理器采用ST的TDA7719，支持多路音频输入和四声道音频输出，输入音频包含1路PX3过来的双声道信号，1路收音机输出的双声道信号，1路倒车摄像头过来的单声道信号及PX3过来的混音，输出音频只选取了双声道输出。

• 支持400Kb/s速率的IIC通讯；

• 芯片工作电压推荐值8.5V，IO口电平兼容3.3V；

• 输入输出电路如下：
  
  3、功放芯片采用ST的TDA7576B，双声道输出，功率为2 x 20W/4Ω @ 24 V，1 kHz，THD 10 %。

• 输入输出电路如下：
  

CAN 电路

PX3没有CAN接口，所以采用SPI转CAN接口芯片，系统支持1路高速CAN通道，遵循ISO 11898标准和CAN 2.0B 协议规范。
CAN电路逻辑图如下：

• CAN控制器采用Microchip公司的带有SPI接口的独立CAN控制器MCP2515，完全支持CAN V2.0B技术规范，通讯速率为1 Mb/s；
• CAN收发器采用NXP公司的TJF1051-3，完全支持ISO 11898-2协议，速率最大可达1Mbps，支持低功耗模式，但本系统不做低功耗模式。

定位模块

采用中科微ATGM332D定位模块，其指标性能如下：

• 支持BDS/GPS卫星导航系统的单模或双模定位，支持A-GNSS；
• 冷启动捕获灵敏度：-148dBm，跟踪灵敏度：-162dBm；
• 定位精度：2.5米（CEP50）；
• 首次定位时间：32秒；
• 低功耗：连续运行<25mA(@3.3V）；
• 内置天线检测及天线短路保护功能。
  逻辑框图如下：
  
  PX3通过控制低输出纹波的LDO芯片对GPS模块单独供电，可以进一步提高GPS模块的各项性能指标；模块备电电源由系统常电提供，使模块在ACC ON之后迅速定位。

蓝牙模块

蓝牙模块采用顾凯的GOC-I2U-806，通过UART和PX3的UART0(波特率高达4Mbps)通讯。
逻辑框图如下：

• 支持蓝牙V2.1 + EDR；
• 与ARM通过UART串口通讯，速率最高达4Mbps；
• 最高可达723.2kbps无线传输速率；
• 传输距离10米；
• 电源单独可控。

SD模块

PX3含有2个SD控制器，一个为SDIO Host Controller，一个为SD/MMC Host Controller， 本系统采用SD/MMC Host Controller作为SD卡接口，可用做系统程序升级、多媒体播放和导航地图存储。
SD卡电路逻辑图如下：

• 芯片接口兼容SDIO 3.0，但本系统仅支持SDIO 2.0；
• 支持插卡检测；
• SD卡插座处加ESD保护芯片。

USB接口

PX3支持2路USB接口，USB HOST 2.0和USB OTG 2.0，系统采用了USB OTG 2.0接口，用做多媒体播放和系统程序升级。采用圣邦微的SGM2551限流保护芯片为USB外设供电，输出电流100mA to 1.7A可调，具有过温和反向电压保护功能。
逻辑框图如下：

• 当系统未烧写软件时，USB ID为悬空或上拉状态，PX3作为Slave设备用于系统程序升级；
• 当系统烧写过软件，PX3一个GPIO拉低USB ID，此时PX3可作为Host设备用于多媒体播放；
• 注意USB ID的控制脚需要默认上拉状态；
• OTG_VBUS脚作为VBUS中断检测，保持外部上拉3.0V；
• USB座处加ESD保护芯片。

RTC电路

根据需求，掉电时系统不能丢失时间，所以需要设计RTC时钟电路，PMU芯片带有RTC时钟，但PMU没有单独的RTC时钟电源脚，系统在ACC OFF时，PMU也会掉电， 所以需要增加一个独立的实时时钟电路。
本系统采用NXP的PCF85163TS芯片，具有以下特性：

• 待机功耗低至0.5uA；
• 支持年、月、日、星期、时、分、秒时钟存储；
• 支持400KHz的IIC通讯；
• 注意芯片电源为系统常电；
  逻辑框图如下：

旋钮和按键电路

系统采用一个带有按键功能的编码器旋钮和一个独立按键，用于音量调节和Home键功能，可直接使用PX3的GPIO口检测，注意IO口上加ESD保护芯片。
逻辑框图如下：

开关量采集电路

支持倒车开关量采集，用于快速倒车，采用PX3的GPIO口采集；
逻辑框图如下：

AD采集电路

PX3支持3路AD采集，用于多功能方向盘按键采集，其ADC特性如下

• 支持10bit ADC采集；
• ADC采样速率达100KSPS；
• ADC参考电平为1.8V，所以AD电压输入不超过1.8V；
  

收音机电路

收音机芯片采用NXP的TEA6851HN，工作电压3.3V，特性如下：

• 支持FM/AM调制；
• 400KHz的IIC接口；
• 应用框图如下：

WIFI模块

采用Realtek的RTL8723DS-CG，芯片集成了wifi模块和蓝牙模块，其特性如下：

• 支持802.11b/g/n WLAN，接口为SDIO;
• 支持Bluetooth 4.2，接口为UART；
• 注意蓝牙部分的接口使用PX3的UART0，和上述蓝牙模块是同一个串口，所以蓝牙功能只能在两个模块之间二选一；
• 此模块wifi部分和蓝牙部分功能独立，没有关联；
  逻辑框图如下：
  

最后我们一起交流学习把