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Die technischen Ziele des Projektes waren u.a. der Ersatz des originalen Audi/VW 6fach CD-Changer durch einen bereits vorhandenen iPod-Nano (4GB). Die Bedienung dieses neuen Abspielgerätes sollte identisch wie beim 6fach CD-Changer sein, wobei entsprechend der größeren Speicherkapazität des iPod Nano wesentlich mehr Musiktitel wählbar sein sollten. Bild 1 zeigt das Endprodukt, das A-Muster des iPod-Adapters (cradle), im Größenvergleich zum iPod Nano. Damit können beliebig viele virtuelle CD's zu je maximal 99 Tracks (abhängig von der Speichergröße des Nano) abgespielt werden. |
Das RNS-NAVI/Radio im Audi ist von Blaupunkt. Mit den Funktionstasten am Radio bzw. Lenkrad oder mit dem Sprachbediensystem können die Funktionen AM/FM/TV-Tuner, CD-Changer oder Navigation abgerufen werden. Für die Entwicklung war es zunächst erforderlich, äquivalente Hard- und Software-Bedingungen im Labor bereit zu stellen, wenn der 6fach CD-Changer mit seiner Funktionalität durch den iPod-Adapter ersetzt werden soll. |
Abbildung der bestückten Hauptplatine des Cradle (A-sample). In den große Stecksockel wird der ATmega8-Controller eingesetzt. Er kommuniziert sowohl mit dem iPod als auch mit dem Navi/Radio. Die Controller-Software wurde in ANSI-C geschrieben und mit WinAVR kompiliert. Die Funktionalität wurde auf mehrere finite Zustandsautomaten abgebildet. |
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Die Leiterplatten des A-Muster-Cradle wurden selbst hergestellt. Besonders kritisch war die Bearbeitung der Leiterplatte für die Aufnahme des 30poligen iPod connectors. Beim Bohren mit einem 0,5 mm dicken Spiralbohrer war außer viel Gefühl auch sehr viel Licht erforderlich. |
Blick auf den Versuchsaufbau. Der geöffnete Cradle (A-sample) ist im Bild rechts zu sehen. Der Kernbaustein (ATmega8 Controller, verdeckt durch das Bandkabel) und weitere IC's sind auf der Hauptplatine untergebracht. Der ATmega8 kommuniziert (TX/RX) über seine seriellen Schnittstellen sowohl mit dem iPod Nano als auch mit dem Navi/Radio des Audi. |
Laboraufbau zum Betrieb des Cradle (A-sample, im Bild vorn rechts). Der iPod Nano wird auf den 30-poligen iPod connector geschoben. Die Connector-Platine wird mit einer Flachbandleitung an die Hauptplatine des Cradle angedockt. Hierdurch wurde die zur Entwicklung notwendige Flexibilität erreicht, da anstelle des 30-poligen iPod connectors auch eine professionell hergestellte iPod break out card an der Hauptplatine angedockt werden musste. |
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Detailbild vom ATmega8-Development-Board. Die Radio-Nachbildung erlaubte auch die Reparatur des originalen 6fach CD-Changers. Das Gerät hätte als Austauschware ca. 250 Euro gekostet. Zuvor musste das unbekannte Kommunikations-Protokoll des NAVI/Radios analysiert werden. Die Aufgabe wurde mit dem gleichen ATmega8-Development-Board gelöst. Hierzu musste für den ATmega8 zuerst eine Capture-Software geschrieben werden. |
Laborplatz mit RNS-NAVI/Radio-Nachbildung: Laptop , ATmega8-Development-Board und NF-Verstärker (Sharp-Deck GF800). Auf dem Laptop läuft eine Terminal-Software, die mit dem Development-Board kommuniziert. Dieses Board übersetzt die Terminalbefehle in's Navi/Radio-Kommunikationsprotokoll des Audi. Damit kann entweder der 6fach CD-Changer oder an dessen Stelle der Cradle angesteuert werden. Im hinteren Bildabschnitt ist das ATmega8-Development-Board zu sehen, auf dem die Kommunikations-Software zur Bedienung des Audiogerätes (Changer oder Cradle) implementiert ist. |
Mit der Terminalsoftware wird die Kommunikation zum NAVI/Radio nachgebildet. Zur Erklärung schaue man auf die letzte Zeile. Die Bytes sind BCD-kodiert und haben z.B. folgende Bedeutung: cb - Header, 41 = CD1, 02 = Track 02, 02 = Abspielzeit (Minute), 10 = Abspielzeit (Sekunde) |
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Cradle (A-sample) im Labor mit abgezogenem iPod. Das Interface entspricht dem des originalen CD-Changer (Protokoll und Stecker wie im Audi). Besondere Schaltungsmaßnahmen sind erforderlich, da GND und Audio-GND sowohl im Audi-NAVI/Radio, als auch im iPod nicht galvanisch voneinander getrennt sind. |
Cradle (A-sample) mit eingesetztem Nano im Komplettzustand. Die unter Bild 10 erwähnte Masseschleife verursacht ohne Gegenmaßnahme die Einkopplung von Störungen in den NF-Kanal. Ursache dafür ist der Microcontroller des iPod. Er belastet die Schaltung mit kräftigen Strom-Spikes, die über diese Masseschleife niederohmig in die Audiowiedergabe eingeschleift werden. Die Störungen waren besonders bei hoher Lautstärke in den leisen Musikstellen hörbar. |
Nach dem Einschalten überprüft die Software des NAVI/Radio, ob ein externes Audiogerät (entweder der 6fach CD-Changer oder iPod) vorhanden ist. Bei nicht vorhandenem Audiogerät (wenn z.B. kein iPod im Cradle steckt) wird am NAVI/Radio der Status "NO CD MAGAZIN" angezeigt. |
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Die Cradle-Controller-Software überwacht den Status am 30poligen iPod-Connector. Wird der iPod eingesetzt, sendet der Cradle den neuen Zustand zum NAVI/Radio, das sofort in den Staus "Check Magazine" wechselt. |
Wurde der iPod von Cradle-Controller-Software richtig erkannt, wird dieser Zustand an das NAVI/Radio gesendet. Die zuletzt wiedergegebene virtuelle CD wird an der zuvor abgespielten Stelle fortgesetzt. |
Zur Befestigung des Cradle im Kofferraum des Audi wurde ein Halteblech neben dem 6fach CD-Changer montiert. Das Halteblech ist an den beiden Stehbolzen der Changer-Halterung befestigt. Dadurch bleibt der Originalzustand des Audi erhalten. |
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An Cradle und Halteblech wurden selbstklebende Klett-Strips angebracht. Durch die Klettverbindung ist der Cradle sowohl ausreichend befestigt und in der Lage fixiert als auch wieder einfach zu entfernen. |
Im eingebauten Zustand kann der iPod auch problemlos aus dem Cradle entfernt werden, da rechts neben dem 6fach CD-Changer noch ausreichend Freiraum vorhanden ist selbst wenn die gesamte Anordnung hinter der seitlichen Kofferraumverkleidung verschwindet. |
Der Steckanschluss des CD-Changers ist unter dem Halteblech des Cradle fixiert und frei zugänglich, sodass durch simples Umstecken der 6fach CD-Changer wieder anstelle des iPod cradle angeschlossen ist. Dadurch kann der Originalzustand vor einem Werkstattbesuch einfach per Hand hergestellt werden. |