(( 信 息 娱 乐 )) 基 于 SoC, 打 造 灵 活 的 无 线 电 平 台 所 有 功 能 集 于 一 身 新 功 能 灵 活 性 跟 随 车 辆 终 身 升 级 以 诱 人 的 价 格 获 得 全 部 服 务 这 些 都 是 现 今 汽 车 制 造 商 和 最 终 用 户 对 信 息 娱 乐 系 统 的 需 求 大 陆 汽 车 的 新 型 汽 车 无 线 电 平 台 将 借 助 其 先 进 的 概 念 和 智 能 架 构 迎 接 挑 战 作 者 :Abdul Khaliq 时 至 今 日, 车 载 信 息 娱 乐 系 统 的 市 场 趋 势 已 日 渐 明 朗 据 美 国 市 场 调 查 公 司 IHS Automotive 预 测, 截 至 2020 年, 将 有 高 达 2540 万 辆 汽 车 配 备 音 频 信 息 娱 乐 系 统, 与 2014 年 相 比 这 一 数 字 增 加 显 著,IHS 在 2014 年 的 统 计 数 据 为 1440 万 辆 现 今 的 客 户 和 制 造 商 愈 发 期 待 此 类 功 能 成 为 标 准 配 置, 例 如 通 过 CarPlay 以 及 Android Auto 进 行 智 能 手 机 连 接 更 大 的 驾 驶 室 ( 触 摸 ) 屏 幕 各 种 应 用 程 序 功 能 和 云 端 连 接 即 将 成 为 标 准 配 置 尽 管 需 求 在 增 加, 但 客 户 和 OEM 厂 商 仍 希 望 这 些 产 品 的 价 格 能 够 更 加 低 廉 汽 车 制 造 商 对 能 够 轻 松 应 用 于 多 种 车 型 内 饰 配 置 标 准 和 市 场 的 灵 活 解 决 方 案 青 睐 有 加 而 全 球 各 个 地 区 的 众 多 数 字 和 卫 星 收 音 机 标 准, 以 及 消 费 电 子 产 品 市 场 中 移 动 设 备 技 术 的 迅 猛 发 展, 都 对 我 们 提 出 了 另 一 项 挑 战 未 来 的 信 息 娱 乐 系 统 必 须 能 够 适 应 不 断 变 化 的 市 场 需 求 和 用 户 行 为, 同 时 保 留 其 可 靠 使 用 方 便 以 及 可 通 过 软 件 进 行 升 级 的 特 点 对 各 级 市 场 和 各 地 区 的 支 持 大 陆 汽 车 凭 借 其 全 新 的 无 线 电 平 台 来 迎 接 各 类 挑 战, 该 平 台 安 装 在 仅 有 40mm 深 的 平 板 外 壳 中, 从 而 使 汽 车 制 造 商 可 以 更 加 灵 活 地 进 行 车 内 设 计 ( 图 1) 该 平 台 还 支 持 彩 色 触 摸 屏, 并 可 以 根 据 不 同 的 目 标 市 场, 通 过 软 件 无 线 电 技 术 接 收 AM/FM DAB/DAB+/DMB 以 及 HD Radio 同 时 还 能 通 过 MirrorLink CarPlay Android Auto 和 百 度 CarLife 进 行 智 能 手 机 连 接 此 外, 它 可 以 进 行 语 音 输 入 和 文 本 转 语 音 输 出, 并 配 有 蓝 牙 ipod/usb 接 口 和 一 个 用 于 多 媒 体 播 放 的 SD 卡 插 槽 作 为 一 个 入 门 级 平 台, 在 多 媒 体 方 面, 它 还 可 以 通 过 Video-in 接 口 支 持 后 视 摄 像 头, 以 及 通 过 以 太 网 音 视 频 桥 接 (AVB) 支 持 全 景 可 视 ECU 单 元 应 用 程 序 云 端 服 务 和 导 航 系 统 集 成 都 是 该 平 台 的 主 要 功 能 该 平 台 由 大 陆 汽 车 基 于 以 下 四 项 核 心 需 求 开 发 : 通 过 适 用 于 全 球 信 号 接 收 的 软 件 无 线 电 功 能, 进 而 实 现 最 大 灵 活 性 安 全 的 智 能 手 机 集 成 紧 凑 的 平 板 设 计 高 度 可 扩 展 性, 确 保 自 身 硬 件 平 台 适 用 于 各 级 市 场 和 各 个 地 区 为 实 现 这 些 发 展 目 标, 大 陆 汽 车 的 无 线 电 平 台 采 用 了 系 统 芯 片 (SoC) 设 计, 如 图 2 所 示 该 系 统 芯 片 是 一 个 多 处 理 器 系 统, 其 中 两 个 核 心 负 责 人 机 交 互 连 接 功 能 和 音 频 后 处 理, 包 括 解 码 回 声 消 除 和 降 噪 一 个 附 加 的 嵌 入 式 中 央 处 理 器 (CPU) 作 为 车 辆 控 制 器, 能 够 连 接 到 控 制 器 局 域 网 络 (CAN) 甚 至 是 多 媒 体 系 统 数 据 交 换 总 线 (MOST bus) ( 如 果 需 要 ), 处 理 系 统 唤 醒 及 类 似 的 需 求 此 外, 该 系 统 芯 片 还 包 括 集 成 模 拟 数 字 转 换 器 (ADC) 和 数 字 模 拟 转 换 器 (DAC), 能 够 在 模 拟 和 数 字 音 频 信 号 之 间 相 互 转 换 图 像 则 由 一 个 2D 引 擎, 一 个 3D 引 擎 及 一 个 H.264 解 码 器 进 行 处 理 数 字 信 号 处 理 器 (DSP) 作 为 软 件 无 线 电 的 基 带 处 理 器 能 够 实 现 接 收 和 多 元 化
的 多 制 式 前 端 模 块, 以 及 针 对 AM/FM DAB 和 HD Radio 的 电 台 搜 索 功 能, 都 根 据 不 同 的 目 标 市 场 连 接 到 该 系 统 芯 片 这 些 前 端 模 块 均 通 过 一 个 标 准 宽 带 接 口 连 接 到 核 心 系 统 前 端 模 块 和 天 线 模 块 组 合 多 制 式 前 端 模 块 与 软 件 无 线 电 平 台 相 结 合, 能 够 令 该 系 统 广 泛 应 用 与 全 球 各 个 市 场 该 架 构 支 持 多 达 七 个 调 谐 器, 并 支 持 复 杂 的 应 用 场 景, 例 如 使 用 相 位 差 法 的 双 调 频 接 收 采 用 最 大 比 合 并 (MRC) 技 术 的 双 数 字 音 频 广 播 调 频 数 据 接 收 专 用 交 通 信 息 频 道 和 专 用 数 字 音 频 广 播 数 据 接 收 大 陆 汽 车 自 2006 年 便 开 始 研 发 基 于 数 字 信 号 处 理 的 信 息 娱 乐 系 统 2012 年, 公 司 首 次 使 用 基 于 软 件 无 线 电 的 数 字 音 频 广 播, 并 从 那 时 开 始 为 多 家 OEM 厂 商 提 供 持 续 的 技 术 开 发 另 外, 大 陆 汽 车 还 为 该 平 台 开 发 了 智 能 天 线 模 块 (IAM), 使 调 谐 器 靠 近 天 线, 并 通 过 以 太 网 连 接 到 车 载 音 响 系 统 的 具 体 实 施 则 是 通 过 与 OEM 厂 商 的 密 切 合 作 完 成 设 计 这 种 天 线 模 块 的 一 大 难 题 是, 需 要 实 现 较 大 范 围 的 温 度 耐 受 性 由 于 这 部 分 组 件 暴 露 于 车 外, 例 如 车 顶 的 鲨 鱼 鳍 天 线 或 集 成 在 后 备 箱 盖 上 的 天 线 模 块, 智 能 天 线 模 块 需 要 面 对 夏 季 的 高 温 和 冬 季 的 严 寒 考 验 因 此, 所 采 用 的 电 子 元 件 必 须 能 够 在 各 种 情 况 下 正 常 工 作 集 成 的 硬 件 架 构 和 开 源 软 件 图 3 将 传 统 的 信 息 娱 乐 架 构 和 Watt 平 台 进 行 比 较, 给 出 了 两 者 之 间 的 差 异, 以 及 其 在 系 统 设 计 和 成 本 优 化 方 面 的 优 势 传 统 的 解 决 方 案 为 应 用 程 序 处 理 器 ( 通 常 为 单 核 ) 整 车 控 制 器 以 及 模 拟 和 数 字 接 收 路 径 信 号 处 理 使 用 独 立 的 组 件, 而 大 陆 汽 车 的 无 线 电 平 台 将 所 有 这 些 功 能 都 整 合 到 一 个 系 统 芯 片 中 这 大 大 减 少 了 所 需 的 元 件 数 量, 有 利 于 更 紧 凑 的 硬 件 设 计 并 减 少 所 产 生 的 热 量, 而 如 果 使 用 节 能 型 D 类 功 放, 则 可 在 没 有 独 立 风 扇 的 情 况 下 实 现 应 用 这 些 技 术 优 势 还 显 著 优 化 整 个 系 统 的 成 本 在 选 择 软 件 架 构 时, 高 效 性 灵 活 性 以 及 开 发 成 本 和 时 间 的 节 省 也 是 非 常 重 要 的 标 准 因 此, 大 陆 汽 车 决 定 使 用 已 用 于 多 个 大 陆 汽 车 多 媒 体 系 统 中 的 Linux 开 源 操 作 系 统 该 系 统 还 可 以 借 助 广 为 人 知 且 不 断 成 长 的 开 发 者 社 区 进 行 完 善, 社 区 致 力 于 开 源 软 件 各 个 组 件 的 开 发, 这 意 味 着 该 系 统 将 会 定 期 改 进 并 进 行 扩 展 模 块 化 的 软 件 架 构 借 助 中 间 件 组 件 对 操 作 系 统 进 行 完 善, 中 间 件 可 以 将 系 统 与 车 辆 的 基 础 架 构 以 及 Watt 平 台 进 行 连 接 这 使 得 系 统 或 OEM 专 用 软 件 组 件 图 像 和 人 机 交 互 音 频 / 视 频 和 多 媒 体 功 能, 以 及 第 三 方 导 航 软 件 ( 如 果 可 用 ) 都 能 够 轻 松 集 成 整 体 概 念 以 及 全 新 市 场 需 求 对 可 扩 展 性 的 要 求, 都 可 以 通 过 软 件 更 新 来 实 现 智 能 手 机 与 平 台 的 集 成 就 是 对 不 断 发 展 的 市 场 需 求 实 现 无 缝 应 用 的 绝 佳 示 例 高 达 1280 x 720 ( 高 清 ) 分 辨 率 的 电 容 式 触 摸 屏 支 持 USB 和 蓝 牙 连 接, 以 及 基 于 硬 件 的 H.264 解 码, 所 有 能 够 支 持 镜 像 概 念 的 技 术 要 求 都 已 满 足 要 实 施 MirrorLink 苹 果 CarPlay 和 Android Auto 规 范, 需 要 根 据 许 可 证 所 有 方 尤 其 是 苹 果 和 谷 歌 所 规 定 的 协 议 进 行 因 此, 用 户 可 以 通 过 智 能 手 机 上 的 应 用 程 序 访 问 车 载 音 响 的 触 摸 屏, 进 行 音 频 信 号 的 双 向 传 输, 并 支 持 基 于 智 能 手 机 的 导 航 功 能 以 及 其 他 应 用 程 序 ( 如 果 可 用 全 新 的 特 定 市 场 需 求, 如 中 国 市 场 上 对 百 度 Carlife 的 支 持, 也 可 以 通 过 这 种 方 式 实 现 信 息 娱 乐 系 统 的 这 种 灵 活 架 构 意 味 着, 它 能 够 应 对 多 元 化 各 种 快 速 变 化 以 及 开 发 经 费 有 限 的 智 能 手 机 市 场 的 进 一 步 发 展 甚 至 在 今 后 对 目 前 占 市 场 主 导 地 位 的 智 能 手 机 镜 像 标 准 进 行 功 能 强 化, 也 可 以 通 过 软 件 更 新 来 实 现
针 对 多 种 应 用 场 景 的 灵 活 架 构 这 一 新 型 平 台 拥 有 极 佳 的 灵 活 性 和 可 扩 展 性 根 据 汽 车 制 造 商 的 需 求, 这 个 平 台 可 被 配 置 成 为 高 级 收 音 机 并 支 持 扩 展 的 媒 体, 如 蓝 牙 和 WiFi 在 与 智 能 手 机 集 成 后 也 可 以 被 配 置 成 为 入 门 级 车 载 多 媒 体 系 统 并 支 持 2D 和 2.5D 导 航 另 一 个 可 行 的 系 统 设 计 方 案 是, 使 用 该 平 台 作 为 高 端 系 统 芯 片 应 用 场 景 的 配 套 芯 片 在 这 种 情 况 下, 该 平 台 将 提 供 多 制 式 的 无 线 电 接 收, 而 外 部 高 级 应 用 系 统 则 通 常 会 负 责 高 级 导 航 蓝 牙 /WiFi 多 显 示 器 控 制 和 人 机 交 互 此 外, 也 可 以 将 大 陆 汽 车 平 台 连 接 到 现 有 或 外 部 的 车 载 音 响, 作 为 调 谐 器 盒 以 提 供 无 线 电 接 收 和 音 频 功 能 满 足 市 场 需 求 众 多 的 功 能 选 择 与 最 佳 成 本 优 化 ; 针 对 不 同 市 场 和 模 型 的 可 扩 展 性 ; 由 于 软 件 无 线 电 的 使 用, 使 全 球 目 标 市 场 中 的 不 同 型 号 设 备 大 大 减 少 ; 得 益 于 平 板 设 计, 可 实 现 自 如 的 车 内 设 计 ; 通 过 软 件 更 新 实 现 新 功 能 或 服 务 ; 以 及 车 辆 可 以 终 身 升 级 以 上 均 为 新 型 无 线 电 平 台 的 主 要 优 势 凭 借 灵 活 的 全 新 无 线 电 平 台 设 计, 大 陆 汽 车 已 为 应 对 下 一 代 无 线 电 的 挑 战 做 好 了 充 分 的 准 备 Abdul Khaliq 曾 就 读 于 卡 拉 奇 NED 工 程 技 术 大 学 电 气 工 程 专 业, 此 后 于 埃 斯 林 根 应 用 技 术 大 学 学 习 信 息 技 术 与 自 动 化 系 统 在 大 陆 汽 车 Infotainment & Connectivity 事 业 部 担 任 研 发 项 目 经 理, 负 责 新 型 无 线 电 平 台 的 开 发 图 1. 该 无 线 电 平 台 安 装 在 只 有 40mm 厚 的 外 壳 中, 并 可 以 根 据 不 同 的 目 标 市 场, 通 过 软 件 无 线 电 技 术 接 收 AM/FM DAB/DAB+/DMB DRM 以 及 HD 无 线 电 信 号
图 2. 该 无 线 电 平 台 基 于 系 统 芯 片 设 计 并 集 成 有 多 处 理 器 系 统, 该 系 统 负 责 人 机 交 互 连 接 功 能 和 音 频 后 处 理, 包 括 解 码 回 声 消 除 和 降 噪
图 3. 传 统 信 息 娱 乐 架 构 与 集 成 信 息 娱 乐 架 构 之 间 的 区 别