引言

　　車載信息娛樂(lè)消費(fèi)者可能認(rèn)為車載網(wǎng)絡(luò)接入是一種新興的功能，僅僅意味著互聯(lián)網(wǎng)接入而已。我們的觀念也在迅速地更新。很少有人會(huì)認(rèn)為CAN通信是一種高科技術(shù)語(yǔ)，但在信息娛樂(lè)系統(tǒng)中，CAN及其它內(nèi)部連接協(xié)議（例如：MOST、以太網(wǎng)和USB等）構(gòu)成重要的骨干網(wǎng)絡(luò)，讓今天許多關(guān)鍵的車載功能得以實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙技術(shù)曾被定義為車載“無(wú)線”連接技術(shù)?，F(xiàn)在，人們拓展了它的定義，讓其融入智能電話網(wǎng)絡(luò)共享、車載Wi-Fi?接入點(diǎn)、車間通信、近場(chǎng)通信（NFC）等等。

　　過(guò)去10年，TI和QNX軟件系統(tǒng)有限公司密切協(xié)作，為我們帶來(lái)了許多具有創(chuàng)新性的車載信息娛樂(lè)連接解決方案。即使被今天車載里使用的一些系統(tǒng)所取代，但這些系統(tǒng)中的許多在當(dāng)時(shí)都是具有開(kāi)創(chuàng)性的。本文將深入探討驅(qū)動(dòng)這些系統(tǒng)發(fā)展的改進(jìn)和創(chuàng)新因素，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行展望。不僅可以通過(guò)采用新型車載系統(tǒng)和車載電子組件來(lái)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，通過(guò)一些“不那么吸引眼球”但卻至關(guān)重要的方法（例如：降低系統(tǒng)成本、體積和功耗等），同樣也可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。另外，我們還將從車載系統(tǒng)和外部設(shè)備兩方面討論接入技術(shù)。

　　圖為經(jīng)特別改裝的吉普牧馬人內(nèi)QNX基準(zhǔn)車載的控制臺(tái)

　　OMAP1處理器的藍(lán)牙技術(shù)和壓縮音頻

　　在2002年推出OMAP1處理器以后，TI發(fā)布了單片車載器件系列，其可實(shí)現(xiàn)豐富的多媒體體驗(yàn)（CD-DA和CD-ROM/DVD-ROM/USB/SD，支持MP3、WMA和AAC音頻解碼器）。這些器件還為使用早期藍(lán)牙技術(shù)的電話提供連接功能，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)免提通話功能。這些解決方案仍然還在批量發(fā)貨，直到2012年它們都在為消費(fèi)者提供功能豐富的入門級(jí)信息娛樂(lè)體驗(yàn)。德州儀器與QNX軟件系統(tǒng)公司一起為OMAP1處理器帶來(lái)了許多重要?jiǎng)?chuàng)新，包括把多媒體功能和一個(gè)基于應(yīng)用的處理器集成到一個(gè)單片上系統(tǒng)（SOC）內(nèi)。這種解決方案利用TI的C55x數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）提高了音頻編解碼器和處理的速度，同時(shí)使用ARM控股公司的ARM926通用處理器與該DSP的簡(jiǎn)單API，對(duì)通信進(jìn)行協(xié)調(diào)。

　　圖1：簡(jiǎn)化OMAP1處理器結(jié)構(gòu)圖

　　Jacinto 1-DDR增強(qiáng)型多媒體和軟件定義無(wú)線電

　　在推出5種OMAP1處理器版本以后，TI于2006年發(fā)布了Jacinto 1系列器件。這種新的器件系列，給信息娛樂(lè)集成帶來(lái)了重大飛躍。相比OMAP1系列，Jacinto 1系列擁有更低的成本點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)更多的功能，例如：從DVD或者本地USB/SD存儲(chǔ)器播放壓縮視頻、為Apple iPod?提供藍(lán)牙A2DP音頻流支持以及數(shù)字無(wú)線電基帶解調(diào)（歐洲為DAB，美國(guó)為HD Radio?）。另外，Jacinto 1-DDR器件還可驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)高清彩色顯示器，用于實(shí)現(xiàn)用戶界面或者視頻播放，從而讓OEM在屏幕信息顯示方面擁有更大的靈活性。Jacinto 1器件還用強(qiáng)大的TI C64x+定點(diǎn)DSP替代了C55x DSP。C64x+ DSP的高性能支持同時(shí)運(yùn)行圖形加速、壓縮音頻解碼、語(yǔ)音識(shí)別和無(wú)線電解調(diào)。這種并行運(yùn)行特性極大地?cái)U(kuò)展了單顆隔離式ARM CPU的功能。

　　TI和QNX軟件系統(tǒng)公司在Jacinto 1器件中實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新是DSP鏈接處理器間通信（IPC）組件。這種鏈接把ARM CPU和DSP連接到一起，利用DSP加速實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和外圍器件的零開(kāi)銷控制。DSP鏈接IPC軟件是對(duì)Jacinto 1處理器的兄弟產(chǎn)品OMAP 1處理器的重大發(fā)展。DSP鏈接的軟件機(jī)制范圍得到了擴(kuò)展，可支持?jǐn)?shù)種完全不同的信息傳輸技術(shù)。另外，它還讓一些迥然不同的功能在DSP上同時(shí)執(zhí)行成為現(xiàn)實(shí)，例如：音頻編解碼、圖形加速和無(wú)線電解調(diào)等，同時(shí)允許ARM軟件通過(guò)用戶應(yīng)用程序無(wú)縫、低延遲地對(duì)這些功能進(jìn)行控制。

　　Jacinto 1處理器還允許硬件安排和處理來(lái)自外部資源的視頻，例如：攝像頭和DVD等，直接輸出到顯示器上。以前的一些構(gòu)架僅能通過(guò)軟件算法或者使用單獨(dú)的硬件設(shè)備，通過(guò)用戶界面完成視頻資源的安排或者多路傳輸。利用軟件把用戶界面與攝像頭或者視頻疊加層混合顯示在一起、設(shè)置透明度或者執(zhí)行色彩空間操作，會(huì)極大增加軟件處理開(kāi)銷，同時(shí)也會(huì)增加單獨(dú)硬件設(shè)備的材料清單（BOM）成本。Jacinto 1器件通過(guò)硬件功能實(shí)現(xiàn)圖形處理（例如：色彩空間轉(zhuǎn)換或者透明混合處理），從而消除了對(duì)以上兩種解決方案的需求。這種優(yōu)勢(shì)把ARM CPU從繁重的圖形處理工作中解放出來(lái)，讓其用于實(shí)現(xiàn)更多的軟件功能，從而實(shí)現(xiàn)OEM差異化。

　　QNX軟件系統(tǒng)公司為Jacinto 1系統(tǒng)貢獻(xiàn)了軟件基礎(chǔ)組件，為器件的眾多功能提供支持。例如，使用可通過(guò)DSP鏈接的DSP編解碼器的多媒體框架，以及把第三方公司提供的DSP加速圖形功能集成到QNX軟件系統(tǒng)OpenGL? ES驅(qū)動(dòng)器中。

　　圖2：TI Jacinto 1-DDR處理器圖

　　智能電話時(shí)代的Jacinto 3系列增強(qiáng)圖形與用戶體驗(yàn)

　　TI于2008年推出了其OMAP 3處理器和Jacinto 3系列器件，均包括了ARM?Cortex?-A8內(nèi)核和成像技術(shù)PowerVR? SGX圖形。這些系統(tǒng)擁有與Jacinto 1-DDR解決方案一樣的連接選項(xiàng)，但其通過(guò)強(qiáng)大的圖形與低延遲觸摸屏支持，極大增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)。

　　軟件實(shí)現(xiàn)了這種進(jìn)步。Jacinto 3器件非常強(qiáng)大，能夠在一塊單片上運(yùn)行全部信息娛樂(lè)軟件。要求使用眾多單獨(dú)CPU、GPU和DSP組件的系統(tǒng)的年代終于結(jié)束了。QNX軟件系統(tǒng)公司利用Jacinto 3的強(qiáng)大功能以及其長(zhǎng)達(dá)10年的車載解決方案開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造出第一個(gè)QNX CAR?應(yīng)用平臺(tái)。它大大減小了交付車載信息娛樂(lè)產(chǎn)品需要的一級(jí)集成工作量。QNX CAR應(yīng)用平臺(tái)把所有單獨(dú)軟件組件都集成到一個(gè)封裝內(nèi)，包括一個(gè)“現(xiàn)代”信息娛樂(lè)系統(tǒng)要求的所有主要組成部分。在一塊單片上，把所有信息娛樂(lè)功能都集成到一個(gè)單軟件構(gòu)架中，降低了項(xiàng)目BOM成本，同時(shí)這種預(yù)集成軟件組件還降低了開(kāi)發(fā)成本。

　　對(duì)于多車載一級(jí)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，這種解決方案獲得了空前的成功。供應(yīng)商可以把開(kāi)發(fā)周期（從概念到生產(chǎn)）從3年縮短到僅14個(gè)月！

　　圖3：TI Jacinto 3處理器圖

　　Jacinto 4和5系列增加多媒體、云連接和增強(qiáng)型車載通信功能

　　Jacinto 4和5系列處理器出現(xiàn)在2010年。這些芯片讓車載多媒體的發(fā)展進(jìn)入下一個(gè)階段：全高清、1080p視頻解碼/編碼與顯示。它們還給C674x+浮點(diǎn)DSP帶來(lái)另一項(xiàng)DSP升級(jí)。這些芯片在今天系統(tǒng)中的使用日益普遍，為用戶帶來(lái)一種低成本、全功能接入的信息娛樂(lè)體驗(yàn)。

　　QNX和TI對(duì)Jacinto 4和5平臺(tái)的重要?jiǎng)?chuàng)新主要為通過(guò)MOST MLB、以太網(wǎng)AVB、PCIe和SATA提供更好和更多的連接解決方案，從而能夠連接更多網(wǎng)絡(luò)和外圍設(shè)備。TI還推出了其單片、多標(biāo)準(zhǔn)WiLink? 7Q組合連接解決方案的車載版。Wi-Fi、藍(lán)牙和GPS技術(shù)第一次集成到一塊單車載用芯片上，與Jacinto處理器連接。

　　Jacinto 4和5的一種獨(dú)特改進(jìn)是雙ARM Cortex-M3 CPU（以及一個(gè)專用L1高速緩沖存儲(chǔ)器），專門用于各種具有高中斷負(fù)載或者實(shí)時(shí)延遲要求的軟件服務(wù)，從而為主CPU減負(fù)。一個(gè)單Cortex-M3內(nèi)核可管理視頻流解碼和視頻幀的產(chǎn)生，以便對(duì)主CPU減負(fù)，用于I/O文件（從SD卡讀取電影文件）和音頻解碼。TI通過(guò)擴(kuò)展以前的DSP鏈接（ARM-DSP）處理器間通信API，把Cortex-M3內(nèi)核（SYSLink）以及硬件郵箱和自旋鎖包括在內(nèi)，從而進(jìn)一步提高了性能。

　　圖4：TI Jacinto 4處理器圖

　　在QNX CAR應(yīng)用平臺(tái)取得成功的基礎(chǔ)上，QNX軟件系統(tǒng)開(kāi)始把Jacinto 4和OMAP 4處理器用作初始硬件平臺(tái)，實(shí)施下一代開(kāi)發(fā)計(jì)劃。QNX汽車小組對(duì)QNX多媒體引擎編解碼器進(jìn)行了調(diào)整，以充分利用SYSLink的新功能，從而提高這種引擎的性能。

　　QNX軟件系統(tǒng)利用Jacinto 4的特性，構(gòu)建起QNX CAR 2應(yīng)用平臺(tái)，它是在信息娛樂(lè)軟件環(huán)境下的進(jìn)一步進(jìn)化和發(fā)展。QNX CAR 2使用一種模塊化構(gòu)架，支持多種用戶界面技術(shù)，包括HTML5等。通過(guò)一種統(tǒng)一服務(wù)層的持續(xù)發(fā)布/訂閱（PPS）技術(shù)，可隔離底層軟件服務(wù)。這種模塊化，給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)比一些死板構(gòu)架更多的定制選項(xiàng)，同時(shí)還縮短了車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)上市所要求的總開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　圖5：QNX CAR 2軟件構(gòu)架的高級(jí)視圖

　　下一代聯(lián)網(wǎng)信息娛樂(lè)解決方案

　　QNX軟件系統(tǒng)和TI不斷推動(dòng)聯(lián)網(wǎng)信息娛樂(lè)解決方案向前發(fā)展，針對(duì)2016年及以后的車型。TI在其OMAP 5處理器中使用ARM Cortex-A15基礎(chǔ)構(gòu)架，用于車載信息娛樂(lè)，并使用最新一代的Jacinto 6處理器。在OMAP 5構(gòu)架的基礎(chǔ)上，相比前一代Jacinto 5，Jacinto 6包括了許多重要的性能改進(jìn)：CPU、圖形（使用成像技術(shù)公司的PowerVR SGX544MP2）、多媒體和軟件定義無(wú)線電。Jacinto 6還擁有更多、更好的接口，包括高清環(huán)繞視角攝像頭、多并行高清顯示、USB3.0、PCIe2和SATA。

　　QNX CAR 2應(yīng)用平臺(tái)將是ARM Cortex-A15器件上擁有的第一個(gè)綜合信息娛樂(lè)平臺(tái)。QNX CAR 2平臺(tái)的功能不斷發(fā)展，最終將會(huì)支持OMAP 5平臺(tái)和Jacinto 6處理器提供的附加硬件功能。

　　Jacinto 6平臺(tái)的多攝像頭輸入功能，讓設(shè)計(jì)人員可以創(chuàng)造出支持高級(jí)駕駛輔助與安全（ADAS）功能的信息娛樂(lè)系統(tǒng)，同時(shí)攝像頭還可用于自適應(yīng)巡航控制、行車道偏離警告、疲勞駕駛警告和許多其它功能。由于各個(gè)版本的QNX? Neutrino?RTOS均獲得安全認(rèn)證，可用于高可靠性系統(tǒng)，因此結(jié)合了OMAP 5處理器、QNX信息娛樂(lè)和ADAS的系統(tǒng)可達(dá)到工業(yè)要求，能夠在集成更先進(jìn)多媒體和安全功能的同時(shí)不斷合并各種成本。

　　利用TI的Jacinto 6平臺(tái)和QNX平臺(tái)解決方案，能夠以一種高成本效益的方式實(shí)現(xiàn)下列連接增強(qiáng)功能：

　　l-- 連接車內(nèi)子系統(tǒng)的以太網(wǎng)AVB及（或）MOST MLB 150多媒體接口

　　l-- 通過(guò)TI的WiLink 7Q和WiLink 8Q組合連接解決方案實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接，用于專為支持Wi-Fi認(rèn)證Miracast?而設(shè)計(jì)的一些器件。WiLink 8Q系列讓跨平臺(tái)擴(kuò)展性達(dá)到一個(gè)新的水平，并按照AEC-Q100資格進(jìn)行測(cè)試。

　　-NFC

　　-GNSS（GPS+格洛納斯）

　　-藍(lán)牙/藍(lán)牙低能耗

　　-Wi-Fi

　　l--多視頻輸入或者環(huán)繞視角攝像頭接口與處理

　　l--多實(shí)例數(shù)字無(wú)線電支持

　　l--多高清顯示

　　圖6： TI Jacinto 6處理器圖

　　未來(lái)展望：2018年、2020年以及更遠(yuǎn)的將來(lái)，車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)會(huì)是什么樣子呢？

　　器件融合和功能擴(kuò)展的發(fā)展趨勢(shì)肯定不會(huì)變，并可能會(huì)加速發(fā)展。這些發(fā)展趨勢(shì)的結(jié)果可能是，全座艙顯示以及安全與信息娛樂(lè)功能的融合。人們需要能夠滿足消費(fèi)電子創(chuàng)新與使用發(fā)展需求的車載技術(shù)，在此驅(qū)動(dòng)下，需要更優(yōu)秀的設(shè)備連接解決方案，同時(shí)還要不斷縮短軟件開(kāi)發(fā)周期。廣大消費(fèi)者希望有更多的日常技術(shù)能夠融入到其駕駛體驗(yàn)中，而ADAS功能的發(fā)展（終極目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出完全自主駕駛車載）便是這種需求發(fā)展的一種自然結(jié)果。

　　作者：德州儀器 （TI） 車載信息娛樂(lè)處理器產(chǎn)品線經(jīng)理Matthew Watson、車載信息娛樂(lè)處理器系統(tǒng)與構(gòu)架經(jīng)理Scott Linke、QNX軟件系統(tǒng)車載產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Andy Gryc