拆机详解！纽曼GPS导航机研发过程揭秘

    近日，纽曼公司的E666型车载GPS以震撼的1999元超低价上市了。很多网友都非常关注这款产品，不知这款低价的多功能型GPS产品是否稳定可靠。为此我们专程联系到E666的设计人员zeroo，zeroo热情的为我们解答疑问，并拿出珍贵的研发手记与汽车之家的网友一起分享。再次感谢zeroo！下面就让专家为我们还原一个E666诞生的全过程吧。

『纽曼E666』

    我主持设计的GPS导航机终于完成了，这应该是国内第一款完全自主开发设计的GPS导航一体机吧（不好意思，自诩第一了，不过应该是名符其实的），请大家多提宝贵意见了。特别说明一下，这款机器是纽曼公司的产品，我只是设计者。另外，图片上的机器型号是“神行者618”，这是工程样机的名称，最终产品是纽曼的“天下通GPS－E666”。

● 设计背景

    自从开车以来，有过很多次走错了路的尴尬。去不熟悉的地方，总是紧张兮兮的，左顾右盼寻找目标，特别影响安全。去熟悉的地方呢，又往往由于听音乐或者说话去了，错过了路口，结果浪费了好长一段时间排队掉头。于是想，要有个导航的东西来提醒一下多好啊。

    通过市场调查，发现有不少导航设备可以选择，不过价格都非常贵。我当时挑了一款非常经典 的PDA导航机，Holux60，JS给我装了城际通，灵图等导航软件。一经使用，我立刻迷上了GPS，发现原来这个东西真是好用啊，去一个地方，只需要设置好目的地，GPS就能够自动搜索一条路径，然后在每个路口都会提前提醒你转弯或者出口，尽管有时候路径并非最优，但是绝对不会走错方向，一定可以指引你到达目的地。即使你没有理会GPS的提示，走错了路，那也无所谓，GPS会立刻重新设定一条合理的道路来指引你。

『Holux60』

    这个东西真是会上瘾的，一旦拥有了就无法离开它了，每次开车上路，特别是去不是很熟悉的地方，如果没带GPS，心里总是打鼓。不过随着时间的推移，我发现Holux60有不少致命的问题。首先，是使用PPC的操作系统，操作使用非常复杂。我也算个电脑高手吧，使用这个PDA就觉得很不方便，很多设置非常复杂，例如充电设置呀，背光设置呀，文件管理呀，运行软件呀什么的，都不是轻易可以上手的，熟练操作要花比较长的时间，如果对电脑不熟悉的人，肯定要晕菜。

    其次，使用PPC或者CE操作系统的PDA，稳定性差，系统经常莫名其妙的崩溃，你非得拆电池复位或者重新安装系统软件。特别是咱们使用的都是盗版软件，几天重装一次系统是很正常的。

    再次，更为严重的是，咱没银子买正版导航软件，全用的是D版本的，灵图的3.5、4.0，我用了几次后，彻底不能破解了，每次都加载地图失败。城际通吧，移植可以凑合使用，不过动不动就是内存已满，自动退出死机了，必须复位重新安装。

    还有，要让D版的导航软件运行起来，决不是件简单的事情，要学会安装什么GpsGate软件呀，还需要学会如何破解导航软件呀，而且导航软件每次升级，破解方法都不一样，稳定性也完全不同。唉，必须通过一次又一次的失败，才能勉强使用。

    为了验证其他GPS导航机是否有所不同，我又陆续考察了很多种GPS，发现凡是用PDA操作系统加D版软件的，一般都无法避免上述问题。稳定性和使用性比较好的一般都是专用的GPS一体机，例如Gamin等，但是价格可是贼贵呀，一般都要个5K以上。

    于是我动了念头，GPS这个东西这么有用，干吗咱不自己设计一款稳定性高，使用简单，性价比好的东西呢？我擅长的不就是嵌入式产品的设计吗。说干就干，咱就和一帮兄弟开始了自主设计。

● 设计过程

『天下通E666的前身——神行者618』

    这个过程当然非常专业且艰辛，一个十几人的小组夜以继日的干了整整8个月左右，核心工作如下：

1. 重新优化原有的硬件平台，提高性能，降低成本。
2. 重新优化自行设计的操作系统，提高效率，降低对硬件的需求。
3. 移植开发地图引擎。
4. 和地图提供商协同开发地图。
5. 移植和完善原有的多媒体功能，如Mp3、Mp4、闪客动画、录音等功能。
6. 设计UI和基本操作。
7. 和制造工厂配合外壳设计样机。
8. 性能测试。

    此处省略设计细节若干字……

㊣● 主要功能

『GPS地图界面』

『GPS导航状态中』

    GPS模拟导航状态，高速公路服务站，出口，加油站等信息非常详细。

『机身只有15mm厚』

    机身很薄，只有15mm，方便随身携带。

『文件管理』

    文件管理界面，和Windows比较类似吧，但是操作却非常简单。

『图片浏览』

    支持BMP，JPG，GIF等图片的高清晰度回放，支持放大缩小，移动等基本操作。对于照片的分辨率没有要求，即使1000万象素的也可以正常播放。

『闪客动漫』

    闪客动漫播放，可以支持MacroMedia Flash7的闪客动漫。从网络上直接下载即可以播放，听听闪客MTV，感觉还是非常好的，呵呵。

『MP3播放』

    MP3是我的拿手好戏！LRC的效果和迷你歌词很类似，很漂亮的。可惜我的摄影水平有限，不能够充分体现产品的绚丽了。另外，音质很专业，信噪比在93db左右（这也是一般CD播放机的水平），如果用LineIn输入你的车载音响，你会发现有意想不到的好效果！

『电影播放』

    MP4电影播放这个功能去年是个热点。不过我觉得实际就玩玩而已，因为绝大部分从网上下载的电影都需要转换一下。不过这也是目前MP4市场的通病，只不过卖家从来不会告诉你而已。咱们的这个MP4也算有个亮点吧，就是转换软件速度很快，一部90分钟的电影也就10来分钟搞定。画质音效还可以，不过总是屏幕太小，一般看大片即使是42寸的液晶也不觉得大吧。这个功能大家就不要做过分要求了，毕竟是手持产品，看久了眼睛也受不了。

㊣● 拆机真实图片

    激动人心的时刻来了，E666的工程样机拆机图片！特别说明一下，图片是工程样机拍的，实际量产真机工艺更好！

『E666的工程样机拆机图片』

1. 内部电路设计非常简洁，整齐，整个系统由3个主要部件构成，上壳，主机板，下壳，装配简单，抗震性能好，故障率低。
2. 外壳由环保的可以回收的工程塑料注塑，电路板的优秀的抗电磁辐射设计（EMI），在保证了GPS接收效果的同时，避免了外壳喷涂有害的重金属屏蔽涂层。
3. 主机板由一款完整的6层PCB构成，结构简单，故障率低。

『主机板详解』

1. PCB为蓝色6层高精度电路板，请注意无铅标志，改PCB已经和主机板上的很多器件都已经改为无铅工艺，更加环保。
2. 看看音频输出的电容，都是质量高，容量大的钽电容。
3. 芯片布局整齐规矩。
4. 电源电路设计优良。
5. 微处理器为精密BGA封装器件，加工必须是高精度的机器贴片和回流焊接。
6. 全部采用高精度表面贴片器件，质量稳定，有利于机器大批量生产。

『主机板背面』

1. 主机板背面很简单，主要是GPS模块，电池的位置，这样设计是为了大幅度降低其他电路对GPS电路的干扰，从而保证了GPS接收质量。
2. 电池使用的是符合国家标准的产品，有CE和无铅等标志。

㊣● 主要硬件规格

CPU       ：Telechips ARM9 处理器，主频200MHz（MP4等多媒体产品上的经典处理器）
主存      ：1GB NAND Flash （用于存放地图，MP3，Mp4等用户数据）
SDRAM     ：32MB           （用于操作系统，GPS导航引擎等软件的运行）
NOR       ：4MB            （用于存放系统软件, firmware）
GPS模块   ：SirFIII（瑟福3）(用于接收GPS卫星信号）
音频解码器：德州仪器TI的TLV320AIC23（24bit高精度音频解码）
电源管理  ：凌特Linear公司的LTC3455（用于充电和系统供电）
显示屏    ：3.5寸26万色TFT，分辨率320×240，含触摸屏
天线      ：台湾Cirocomm GPS天线模块
喇叭      ：500mW
功耗      ：GPS导航状态（屏幕关闭）：200mA
            GPS导航状态（屏幕低亮度）：240mA
            GPS导航状态（屏幕高亮度）：280mA
电池容量  ：1100mAh
GPS热启动 ：标准的热启动时间小于15秒
GPS冷启动 ：标准的冷启动时间小于42秒
GPS灵敏度 ：GPS跟踪的信号灵敏度最低可达-159dbm
音频信噪比：93dB
SD卡      ：128MB－1GB（一般不需要SD卡，除非用户觉得1GB的内置容量还不够使用）

● 设计说明

    本设计是目前GPS市场中唯一的不基于WindowsCE，或者PPC，或者Linux操作系统的GPS导航机，而是使用我们自主开发的嵌入式实时操作系统，之所以如此设计，原因如下：

提高系统稳定性的需要

    大家都有使用Windows的经验吧，系统死机是经常的，原因就是Windows操作系统非常复杂，软件设计者无法也不可能完全掌握操作系统的设计。如果操作系统存在设计缺陷，按软件设计者就无法解决这个问题。WindowCE，PPC和Linux也是一样，其复杂性决定了产品稳定性不是很高。因此，凡是稳定性要求高的一般都不能使用通用操作系统，而是使用专用的操作系统。

    例如美国的航天器，如火星探测器，使用的就是Winriver公司的pSos。银行中广泛使用的IBM服务器，一般都是OS2操作系统，其操作和Dos类似。而我们自主开发的操作系统BMOS，已经从U盘、Mp3、Mp4，车载音响这些产品中有过 5年以上的使用历史，其产品可能都是大家广泛使用过的品牌了，其稳定性可靠性已经得到充分验证。更为重要的是，这个操作系统遇到的所有问题，我们都可以很快的解决，毕竟是自己的孩子嘛。
 
降低成本的需要

    使用WinCE，PPC或者Linux，要达到很好的导航性能，至少需要400MHz的ARM9处理器，64MB的SDRAM和32～64MB的NOR。其主要原因就是操作系统要占用很多处理器和内存资源。这个道理不难理解，运行Window98，128MB内存就够了，但是Windows2K，至少要256MB，而WindowsXP呢，没有512MB内存休想跑动。而对于导航产品，除了我们设计的导航和基本的多媒体功能外，并不需要很多花哨的界面，也不需要支持任意的应用软件。

    因此，使用我们自行设计的OS是刚好符合需要。举个例子，在PPC中，要运行GPS导航软件，操作系统和用户的其他线程通常要占用20～30MB的内存。那即使是64MB的内存，留给导航软件的也就30MB左右。而我们的操作系统中，操作系统本身占用不到1MB的内存，那导航软件实际可用的内存也可以达到30MB。

    另外，WincE等操作系统本身尺寸庞大，一般需要32MB～64MB的存储空间，而我们的所有软件的容量也不用超过4MB，大幅度降低了系统成本。还有，如果进一步分析软件成本，一般WinCE需要5个美元的使用费，PPC则需要20美元左右，（D版除外）。如果有一天微软真要收费，那也是一笔不小的成本，这个风险对于品牌公司应该还是蛮大的吧。

    总之，从产品的几个基本功能的实际效果看，我们使用200MHz处理器，32MB的SDRAM的产品性能，已经达到400MHz处理器，64MB SDRAM同类产品的相同水平。但是，我们在提高系统稳定性，降低操作复杂度的同时，达到了大幅度降低系统成本的目标，这应该算是通过技术进步来造福广大用户了！

    到这里，我想大家应该明白了这款产品为什么可以售价很便宜了吧，这并不是靠使用假冒伪劣元件来降低成本，而是全部的真材实料，全部的一流的名牌器件制造出来的产品，只不过通过技术的突破来实现成本的降低！总之，我们的设计目标是希望产品的价格向1000RMB逼近，希望大家支持！

㊣● 系统特点

1. 系统非常稳定可靠，软件完全固化，用户永远不需要重新安装系统（拷贝更新地图数据除外）。WinCE和PPC平台则由于需要从NAND Flash启动和运行，一旦系统文件出错，用户需要重新安装恢复操作系统。
2. 操作非常简单，界面设计简洁方便，菜单深度不超过3层，用户无需阅读使用说明书即可以进行所有操作。其使用比WinCE和PPC操作系统更为简单。
3. 硬件使用最新的SirFIII的GPS模块，GPS信号灵敏度高。信号好的情况下(open sky）一般只需要几秒钟就可以定位。信号弱的情况下一般也只需要2分钟左右。
4. 内置天线，无需外接天线，携带使用方便。
5. 内置喇叭，声音响亮，比一般PDA的喇叭要响不少。
6. 超低功耗设计，GPS导航状态下，通常只需要200mA 3.6V左右的功耗，使用1200mAH的电池可以连续导航5个小时以上。
7. 除GPS导航功能外，本产品还提供专业的MP3、Mp4和闪客动漫的播放功能，是真正集多媒体功能和GPS导航功能于一体的便携设备。
8. 内置24bit的高精度音频解码芯片，Mp3音质为专业级水平，即信噪比不低于92db（使用VP-7723A音频分析仪测试）。
9. Mic录音灵敏度非常高，背景噪音特别小，适合语音记录行程。
10. 独有的对MacroMedia Flash的支持。
11. 内置1GB大容量存储空间，地图内置，无需单独购买SD等存储卡。
12. 支持USB，很方便作为大容量U盘使用。
13. 通过USB接口充电，既可以使用计算机充电，也可以使用车载电源充电。
14. 机器反应速度快，操作流畅利索。
15. 触摸屏操作和按键均可以独立完成所有操作。
16. 软件（固件）可以任意升级。
17. 电源管理系统使用凌特公司的LTC3455。具有智能USB充电管理，96％的高效率的电源转换，确保产品的长期稳定可靠。
18. 关机零功耗，E666在关机状态下，系统基本不消耗电池能量（电流仅仅为50uA），即使放置一个月甚至更长时间都不会消耗电池。而Holux60、P350等PDA机器，关机状态下功耗仍然很高，一般放置几天到一周就基本没有电了。
19. 最重要的，就是整机价格包含正版地图，不会高于1800RMB。

● 导航软件特点

1. 导航地图采用凯立德公司最新全国地图。包含全国1000多个二级以上城市的详细信息，地图数据合计580MB。
2. 路径搜索功能，可按系统推荐优先，高速道路优先，最短距离优先，最短时间优先，一般公路优先等设置路线搜索条件，也可以设置经由地，回避地等，有效利用当时最新的交通状况。
3. 地图可随意缩放，最大比例为1:25米，最小比例为1:1000公里。
4. 定位功能，可卫星定位，可在地图上移动光标直接定位，按地名检索定位，按信息点名称检索定位，按地址簿地址定位，按附近设施名称检索定位。
5. 偏航重算路径，行驶途中若偏离了原先设置好的路线，系统会根据新的自身位置快速重新搜索一条新的最佳路线。
6. 轨迹记忆功能，在没有公路的地方如沙漠、戈壁、草原、荒野等也不会迷路，系统会自动记录下所走过的路径，让使用者至少可以按原路返航。
7. 模拟行驶功能，系统可采用模拟方式完整显示在实际导航状态中系统将输出的画面和声音信息，该功能可让使用者预览某段路线全程要经过的所有路段和地址。
8. 语音提示，全程提供真人语音导航。
9. 生活资讯查询，有100多类生活资讯供查询，更可查询自身位置附近20公里范围内的生活设施，由近及远供用户选择，为日常生活提供便利。

● 主要不足

1. 不能随便更换地图。
2. 目前版本的软件还不支持手写（不过2个月后的升级版本就可以支持了，到时候用户只需要升级软件即可）。
3. 背景图片不能替换（这个也可以在升级软件中解决吧）。

    想不出太多了，我能够想到的一般都解决了。毕竟是自家的孩子，眼里全是优点了，希望用过的大侠们多提宝贵意见，以便于我们来不断改进设计，多谢了！（文/zeroo）