CN101833950A

CN101833950A - 一种支持most总线连接的车载语音控制器

Info

Publication number: CN101833950A
Application number: CN201010176284A
Authority: CN
Inventors: 秦贵和; 张晋东; 张晓龙; 安富菊; 薛静; 徐海一; 杨佳宇; 刘家桥; 张永亮
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2010-09-15

Abstract

本发明的涉及一种支持MOST总线连接的车载语音控制器。其主要由MOST接口和功能模块组成，功能模块包括OS81050MOST收发器模块、ATmega128微控制器模块、RSC4128语音控制器模块。MOST接口集成了直接连接到具有MOST网络的汽车上使用的MOST接口，ATmega128微控制器模块与OS81050MOST收发器模块之间通过I²C接口连接；RSC4128语音控制器模块与ATmega128微控制器模块之间通过串口来连接。本发明解决了现有控制器无法用语音控制MOST网络设备的问题。

Description

一种支持MOST总线连接的车载语音控制器

技术领域

本发明涉及汽车自动控制技术设备，特别是一种支持MOST(Media Oriented SystemsTransport媒体信息传送的网络标准)的语音控制器。

背景技术

为适应汽车信息娱乐和远程信息技术的发展，MOST作为多媒体信息系统的总线标准由宝马、戴姆勒克莱斯勒和哈曼贝克等公司在1998年提出的，该组织制定和推广了MOST网络技术标准，现今该组织已经形成全球化的组织，是当前汽车设计专业所探求的技术热点之一。目前，有关该项技术的相关状况介绍如下：

广州粤高专利代理有限公司，发明(设计)人：厉天福的“一种车载多媒体免提音频装置”专利，申请(专利)号：CN200720060257.1。其发明涉及到一种车载多媒体免提音频装置，该装置包括有中央处理器，中央处理器上连接有蓝牙基带处理器和FM音频回放电路，蓝牙基带处理器与一咪头联接，FM音频回放电路与汽车音响FM系统联接，中央处理器上还连接有声码器和多媒体文件存储器，声码器与另一咪头联接，中央处理器具有语音识别功能，只要通过咪头说出需要的功能即可。

清华大学的专利“基于命令词表的汽车电器语音控制方法”，申请(专利)号：CN200810103679.1。其发明涉及基于命令词表的汽车电器语音控制方法，属于汽车电子控制技术领域，该方法首先生成一个语音词表和噪声词表；然后由语音识别引擎记录驾驶员的说话声音；再把语音词表和噪声词表进行合并并加载到一个语音识别引擎中，从所述语音词表选出读音与驾驶员的说话声音最相近的词语；根据语音识别引擎输出的词语，对驾驶员的说话意图进行识别，识别的结果为确定的电器控制命令；将得到的电器控制命令转换成CAN总线控制信号，输出到CAN总线上，用以对电器进行控制。

罗伯特·博世有限公司的发明(设计)人：A·科尔陶尔；L·普拉克的专利“用于对汽车中的器具或系统进行语音控制的方法和装置”，申请(专利)号：CN200680005243.8。其发明涉及一种对汽车中的器具或系统进行语音控制的方法，其中器具或系统既可以通过语音输入，也可以通过非语音输入，尤其是通过操纵开关和/或按钮和/或触摸屏来操纵，而且其中给器具或系统的使用者，尤其是汽车司机，取决于存在或不存在某种预先定义的条件而发出光的和/或声音的和/或触觉的信号，从而可以对器具或系统进行语音操纵。本发明还涉及一种用于对汽车里的器具或系统进行语音控制提供支持的装置或部件，用此装置可以实施此方法。

环达电脑(上海)有限公司的发明(设计)人：吴燏瑛的专利“具有语音控制功能的数字媒体适配器及其语音控制方法”，申请(专利)号：CN200610024145.0。发明涉及一种具有语音控制功能的数字媒体适配器及方法，其中适配器包括语音输入模块、数模转换模块、语音识别模块、语音提示与语音回放功能模块、用户信息存储库、红外遥控信号输入模块和系统控制模块，该方法包括判断在一定时间内是否有红外遥控信号、用户信息库建立和语音训练、接收选择用户信息库的语音信息、对语音信息进行数模转换处理、判断相应的语音信息是否与所选择的个人信息库相符合、进行相应用户语音命令的识别和处理操作。

吉林大学的发明(设计)人：杨兆升；于德新；杨楠；王薇；杨庆芳；张林；汪健；刘红红；王媛的专利“车辆导航装置语音控制系统”，申请(专利)号：CN200610016543.8。其实用新型涉及语音控制车辆导航的语音控制实现系统。采用语音输入装置、存储模块和微处理器构成，语音输入装置包括一个能够接收声音信号的麦克风和将声音信号转换成电子计算机能够识别的电信号的声卡；存储模块和微处理器包括识别出语音信息的语音识别模块、判断语音信息是控制指令还是地图地名的指令判别模块、进行相应的指令处理或地名查询显示的指令处理模块和将汉字转换成拼音的汉字-拼音转换模块。

以上现有基于语音识别的车载控制装置，都或者是仅仅提供了语音识别功能或者是仅仅提供了汽车CAN网络与外围设备的接口(网关)。存在着如下的缺陷：其仅仅是实现了语音识别功能，或者仅提供了与CAN网络的协议转换功能；不能直接和MOST网络相连使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有语音控制装置无法直接和MOST网络相连使用的问题，提供一种支持MOST总线连接的车载语音控制器。

本发明的上述目的可通过以下技术方案实现：

一种支持MOST总线连接的语音控制器，主要由MOST接口和功能模块组成，所述的功能模块包括ATmega128微控制器模块、OS81050 MOST收发器模块和RSC4128语音控制器模块，MOST接口为集成了直接连接到具有MOST网络的汽车上使用的MOST接口，OS81050 MOST收发器模块的OS81050微控制器芯片设置有MOST总线接口，ATmega128微控制器模块为OS81050的配置控制器，ATmega128微控制器模块与OS81050 MOST收发器模块之间通过I²C接口连接；RSC4128语音控制器模块与ATmega128微控制器模块之间通过串口连接。

所述的OS81050MOST收发器模块能直接与MOST网络连接，从MOST网络中收发数据，进行嵌入式MOST网络管理、网络保护模式设置、硬件应用看门狗定时器设置和智能器件管理。

所述的OS81050 MOST收发器模块选用25M/s的光物理接口直接与MOST网络进行物理连接，或与当前的MOST25光物理器具共同使用。

所述的ATmega128微控制器模块连接在OS81050 MOST网络收发器模块的I²CSCL、I²CSDA引脚，将串口信号转化成I2C格式的信号，并将其发到MOST网络收发器模块上。所述的电子控制单元用于实现对OS81050的控制。

所述的RSC4128语音控制器模块作为语音处理的微控制器，用于识别驾驶员的语音命令，并通过串口，按照预先制定的协议将其发送到ATmega128微控制器上。

所述的MOST总线接口还包括便于OS81050 MOST收发器模块从MOST网络中收发数据的光纤接口和RSC4128语音控制器模块里用于连接拾音器设备的模拟信号接口。

本发明支持MOST总线连接的车载语音控制器的工作原理是：

支持MOST总线连接的车载语音器标准硬件配置通常由以下三部分构成：OS81050 MOST收发器模块、ATmega128微控制器模块、RSC4128语音控制器模块。

语音控制器1片(RSC4128)：主要功能是进行语音识别，将驾驶员的语音命令按照预先制定的协议，转换成串口数据，发送给微控制器ATmega128。通过此芯片，可以用语音命令控制MOST网络中的设备，并根据实际情况，给出提示语音。

ATmega128微控制器1片：主要功能将接收到的串口数据转换成相应的控制命令，并以I2C的格式发送给MOST网络收发器OS81050。

OS81050芯片1片：MOST收发器，由OASIS公司生产。OS81050具有单片集成全部MOST网络接口：完全压缩；最佳25M/s的光物理接口；可与当前MOST25光物理器具共同使用。嵌入式MOST网络管理；网络保护模式；硬件应用看门狗定时器；智能器件。由于数据流并不通过微控制器，所以对微控制器的要求不是很高，通常MOST产品采用16位控制器，功能复杂的MOST节点采用32位微控制器。

本发明支持MOST总线连接的车载音响放大器从功能上有两个关键技术：一是，采用OS81050实现了MOST网络通信功能，并集成在放大器上，实现了“即插即用”；二是，在复杂的车载环境下的噪声处理问题。

“即插即用”由收发器OS81050实现，属于Intelligent Network Interface Controller(只能网络接口控制器，INIC)范畴；它可以在MOST网络中达到25M/S的吞吐量；所有相关的网络控制功能皆集成在芯片上，为物理层部分提供完整的接口。

噪声处理部分由软件实现。在车载环境中，安置三个拾音器，用于采集驾驶员的命令，并通过ICA分离算法，分离出驾驶员的语音命令，有效降低了环境噪声。

本发明的有益效果是：

采用本发明支持MOST总线连接的车载语音控制器，将很好地解决了车载信息娱乐设备不断增加很难协调控制的难题，实现了以语音命令的形式控制MOST网络设备的目的。支持MOST总线连接的车载语音控制器，实现了“即插即用”的与车载MOST网络连接，减少了车载设备的电磁辐射，减轻了汽车的总线重量。

附图说明

图1为支持MOST总线连接的车载语音控制器构成原理框图；

图2为RSC4128的时钟电路与复位电路；

图3RSC4128的麦克风电路；

图4RSC4128的扬声器电路；

图5RSC4128的程序存储电路；

图6RSC4128的数据存储电路；

图7RSC4128的电源连接电路；

图8RSC4128的辅助调试LED及按键电路。

具体实施方式

本发明提供的一种支持MOST总线连接的车载语音控制器集成了MOST接口，直接可以连接到具有MOST网络的汽车上使用。由以下三部分构成：ATmega128微控制器模块，OS81050MOST收发器模块，RSC4128语音控制器模块。

ATmega128微控制器模块作为放大器节点的电子控制单元，同时，ATmega128与OS81050通过I²C接口来对OS81050进行连接；RSC4128与ATmega128微控制器之间通过串口进行连接。

OS81050 MOST收发器模块直接与MOST网络连接，从MOST网络中收发数据；选用最佳25M/s的光物理接口进行物理连接；可与当前MOST25光物理器具共同使用。其功能为：嵌入式MOST网络管理；网络保护模式设置；硬件应用看门狗定时器设置；智能器件管理。由于数据流并不通过微控制器，所以对微控制器的要求不是很高，通常MOST产品采用16位控制器。放大器节点中的控制器主要起控制作用，没有大的数据流需要处理。采用OS81050实现了MOST网络通信功能，并集成在车载音响放大器上，实现了“即插即用”。

RSC4128语音控制其模块作为语音处理的微控制器，用于识别驾驶员的语音命令，并通过串口，按照预先制定的协议将其发送到ATmega128微控制器上。

OS81050微控制器芯片设置的MOST总线接口是用于连接负责MOST网络传输控制接口I²C的微控制器芯片I²CSCL、I²CSDA引脚，连接负责MOST网络数据传输接口I²S的微控制器芯片的I²SLRCK、I²SSCLK、CDCLK、I²SSDI、I²SSDO引脚；光纤接口的使用是为了便于OS81050芯片从MOST网络中收发数据；功率放大电路是用于对音频模拟信号进行放大以驱动音箱；音频接口用来连接音频放大设备；电子控制单元用来实现对OS81050的控制。

为了降低成本，MOST网络支持对等的方法，省去了额外的硬件开销，例如Hub；同时为了管理网络接口与通信控制功能，OS81050 INIC管理所有的低层网络控制功能，把这些功能置于硬件之中，而非EHC中，以使之更好地为中高层协议工作。

OS81050支持上述所有的MOST网络数据传输方法；在网络帧中，它可以支持高达成60字节的流数据传输；对于高速流数据，OS81050中的INIC充当片内片外连接源与接收器的交叉点；对于低速数据，INIC处理器管理OS81050外部接口间基于报文的控制数据的交换与路由；

它的INIC可以通过控制带有TXGAIN的FOX的光学电源输出来削弱网络的光学电源；INIC处理器，连同网络端口，为光学网络提供一个标准的接口，并且允许整个芯片与网络同步运行；INIC处理器控制数据向网络中发送与从网络中接收数据；Network Port通过Tx与Rx将INIC处理器连接到网络；其中，通过Tx发送数据到Fiber Optic Transmitter(FOX，光纤发射器)，通过Rx接收来自Fiber Optic Receiver(FOR，光纤接收器)的数据；配合时钟管理器，Network Port可恢复网络时钟，解码接收到的数据，传输数据到INIC处理器，为网络传输解码；INIC处理器路由数据到片内片外的合适目的地；被OS80150发送的网络帧由INIC处理器通过组合Network Port接收到的网络数据和将要流出片上资源的数据来创建而成；INIC软件堆栈运行于INIC处理器之上，在上电时来配置Network Port，它允许网络脱离外部协议可以运行；这通过放置ISO协议堆栈的所有低层到设备来完成；另外，INIC处理器支持两组功能：NBMIN FBlock和INIC FBlock；

每一个网络节点包含一个基本功能集合：NetBlock FBlock。INIC管理与网络相关的NetBlock functions，EHC管理NetBlock functions的重启；为辨别NetBlock FBlock的这两部分，INIC部分使用NBMIN，EHC部分使用NBEHC；

INIC FBlock的功能用来配置芯片。这包括设置硬件端口，传输流数据带宽的利用；高层网络协议必须由EHC来执行，EHC有能力利用INIC API来运行用户应用程序；在实时运行模式下，EHC与INIC软件堆栈包括INIC处理器可以通过MediaLB Port或Control Port来通信；EHC可以通过控制端口号OS81050进行通信；当服务被请求时，控制端口作为从设备以IIC格式使用中断引脚(INT)来通知EHC；

流端口支持高达4个串行接口(两个串行输入与两个串行输出)，它们共享同步(FSY)与时钟(SCK)引脚；流端口模式与工业标准串行接口兼容，例如：ADCS，DACS；

API就像一个软件库，它包括基本的服务例如初始化，高至高层通信任务；EHC上的MOST网络服务代码是有标准构件的，详细的应用可以进行定制；MOST网络服务API是由标准的C执行，可以通过配置files来满足个别的需求；

MOST网络服务由两层组成：基本服务(第一层)与应用程序Socket(第二层)；基本服务提供底层服务如网络初始化，控制信息管理，数据完整性，网络中流通道的分配；应用程序Socket运行于第一层之上，提供命令解释程序与所有网络设备必需的NetBlock function；命令解释程序为用户开发一个新的功能提供简单的API；

OS81050 INIC实现大部分的基本服务，加上一个最小的NetBlock(NBMIN FBlock)；为了提供一个直接的硬件接口并且保持低层服务与高层应用Socket间的接口，基本服务在INIC与EHC间分离开；INIC上的服务功能通过提供给EHC这些服务的包装来保持；这些包装传输数据给Port Message Service(PMS)，PMS使用FIFOS与低层驱动经由接口在INIC与EHC间传送数据；这些包装重新定义接收到的信息以兼容位于EHC上的网络服务部分。

RSC4128与ATmega128，ATmega128与OS81050的电路设计如下：

其中，RSC4128作为语音控制器节点的微处理器，它主要进行语音识别和语音训练；通过I/O引脚模拟的串口来与ATmega128微控制器进行通信；以达到控制MOST网络设备的目的；ATmega128微控制器通过I²C接口来对OS81050进行控制，负责MOST网络的配置，以及语音命令与MOST控制协议的转换。

Claims

1.一种支持MOST总线连接的语音控制器，主要由MOST接口和功能模块组成，其特征在于，所述的功能模块包括ATmega128微控制器模块、OS81050MOST收发器模块和RSC4128语音控制器模块，MOST接口为集成了直接连接到具有MOST网络的汽车上使用的MOST接口，OS81050MOST收发器模块的微控制器OS81050设置有MOST总线接口，ATmega128微控制器模块为OS81050的配置控制器，ATmega128微控制器模块与OS81050MOST收发器模块之间通过I²C接口连接，RSC4128语音控制器模块与ATmega128微控制器模块之间通过串口连接。

2.根据权利要求1所述的一种支持MOST总线连接的车载语音控制器，其特征在于，所述的OS81050MOST收发器模块能直接与MOST网络连接，从MOST网络中收发数据，进行嵌入式MOST网络管理、网络保护模式设置、硬件应用看门狗定时器设置和智能器件管理。

3.根据权利要求1或2所述的一种支持MOST总线连接的车载语音控制器，其特征在于，所述的OS81050MOST收发器模块选用25M/s的光物理接口直接与MOST网络进行物理连接，或与当前的MOST25光物理器具共同使用。

4.根据权利要求1所述的一种支持MOST总线连接的车载语音控制器，其特征在于，所述的ATmega128微控制器模块连接在OS81050MOST收发器模块的I²CSCL、I²CSDA引脚上，将串口信号转化成I²C格式的信号，并将其发到MOST网络收发器模块上，所述的ATmega128微控制器模块即电子控制单元用于实现对OS81050微控制器的控制。

5.根据权利要求1所述的一种支持MOST总线连接的车载语音控制其器，其特征在于，所述的RSC4128语音控制器模块作为语音处理的微控制器，用于识别驾驶员的语音命令，并通过串口，按照预先制定的协议将其发送到ATmega128微控制器上。

6.根据权利要求1所述的一种支持MOST总线连接的车载语音控制器，其特征在于，所述的MOST总线接口包括便于OS81050MOST收发器模块从MOST网络中收发数据的光纤接口和RSC4128语音控制器模块里用于连接拾音器设备的模拟信号接口。