電子發(fā)燒友網(wǎng)早八點訊：歷經(jīng)十多年醞釀，V2X將正式成為美國法規(guī)強制要求加裝的汽車標準配備，以提升車輛行駛時的安全性。這項法規(guī)要求預料將使汽車數(shù)字化的程度出現(xiàn)突破性進展，并翻轉(zhuǎn)汽車產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)價值鏈結(jié)構(gòu)，讓許多技術(shù)供貨商得以切入汽車產(chǎn)業(yè)，競逐龐大的市場商機。

隨著先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）與車載通訊技術(shù)越來越成熟，目前市面上已經(jīng)有許多高階車款搭載雷達、影像傳感器等感測技術(shù)，并支持緊急呼救（eCall）等通訊功能。有鑒于針對汽車應用所設(shè)計的感測及通訊技術(shù)已經(jīng)到位，美國政府認為，將專用短距離通訊（DSRC）列為汽車標準配備的時機已經(jīng)成熟，遂于日前正式公告相關(guān)強制加裝時程。

根據(jù)美國運輸部（DoT）與美國國家公路交通管理局（NHTSA）最新發(fā)出的指令，美國輕型車輛強制加裝DSRC功能的法規(guī)，將在2019年完成最終立法，并于2021年進入導入期。自2023年起，所有適用該法規(guī)的車輛，都必須全面加裝DSRC。由于汽車產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期往往可長達三到五年之久，以2021年導入推算，相關(guān)技術(shù)供貨商若要競逐DSRC所帶來的V2X商機，現(xiàn)在就要開始布局，否則將錯失打入國際車廠及一線汽車零組件大廠供應鏈的機會。

圖1　工研院資通所車載資通訊與控制系統(tǒng)組蔣村杰組長表示，隨著美國運輸部正式發(fā)布指令，DSRC需求爆發(fā)已經(jīng)在望。

DSRC應用多元　臺廠切入角度選擇不少

工研院資通所車載資通訊與控制系統(tǒng)組蔣村杰組長（圖1）表示，V2X是一系列車載通訊技術(shù)的總稱，包含汽車對汽車（V2V）、汽車對路側(cè)設(shè)備（V2R）、汽車對基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、汽車對行人（V2P）、汽車對機車（V2M）及汽車對公交車（V2T）等六大類，目前以V2V的發(fā)展最為成熟。

V2X是透過DSRC來實現(xiàn)車輛對外界的通訊，相關(guān)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有很長一段歷史。DSRC是IEEE 802.11技術(shù)的衍生標準，稱為802.11p，而該標準實質(zhì)上又是從802.11a演變而來。因此，許多老牌芯片供貨商都有能力提供相關(guān)解決方案，如高通銳創(chuàng)訊（Qualcomm Atheros）、博通（Broadcom）、恩智浦（NXP）、意法半導體（ST）等，不是已經(jīng)推出相關(guān)芯片解決方案，就是早已準備就緒，待市場需求出現(xiàn)就能立刻加入戰(zhàn)局。

日前美國運輸部正式發(fā)布指令，將在2019年完成立法、2021年開始導入、2023年起所有輕型車輛全面加裝DSRC，可望為DSRC的全面普及補上臨門一腳。按照汽車產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)時程來推算，2017～2018年間將是車廠遴選相關(guān)供貨商的關(guān)鍵時刻。工研院在相關(guān)領(lǐng)域與美國運輸部已有多年密切合作，其所研發(fā)的產(chǎn)品原型也都有通過歐美交通主管機關(guān)的測試認證。若臺廠想進軍DSRC設(shè)備市場，工研院將可提供非常完整且經(jīng)過驗證的技轉(zhuǎn)方案，加速臺廠切入的速度。

蔣村杰透露，從2009年至今，工研院的DSRC車載設(shè)備（OBU）已經(jīng)研發(fā)到第七代，除了外觀尺寸越來越小，有助于壓低生產(chǎn)成本外，功能也更加完整（圖2）。以即將在2017年國際消費性電子展（CES）上亮相的第七代產(chǎn)品為例，除了V2V之外，還可以支持V2P通訊，能滿足更多元的應用情境。

圖2　工研院DSRC研發(fā)里程碑

除了硬件制造之外，DSRC應用軟件也有很大的發(fā)展機會。事實上，業(yè)界可以把DSRC的OBU視為一個硬件平臺，可透過應用軟件來創(chuàng)造差異化跟新的應用情境。例如電子收費這個應用，在路側(cè)設(shè)備（RSU）布建到位后，只要在OBU上增加對應的應用軟件就能實現(xiàn)。事實上，針對個別應用推出專用OBU的作法是不切實際的，一臺OBU具備多重功能，將是市場的大勢所趨。

圖3　瑞薩電子營銷事業(yè)部汽車應用營銷部經(jīng)理何吉哲指出，汽車智能化將改變汽車電子的發(fā)展軌跡。

智能化/聯(lián)網(wǎng)化翻轉(zhuǎn)汽車電子設(shè)計思維

瑞薩電子（Renesas Electronics）營銷事業(yè)部汽車應用營銷部經(jīng)理何吉哲（圖3）表示，汽車聯(lián)網(wǎng)化、智能化的設(shè)計潮流，將使得汽車電子的設(shè)計架構(gòu)出現(xiàn)重大翻轉(zhuǎn)。

以往，汽車電子大多局限在動力總成（Powertrain）與車載資通訊娛樂系統(tǒng)（Infotainment System）范疇，但隨著車輛聯(lián)網(wǎng)化與智能化，汽車電子系統(tǒng)變得越來越像個人，不僅能夠感知外在環(huán)境變化，還能夠針對環(huán)境變化做出思考及判斷，最后再回饋到車身與動力的控制。因此，未來的汽車電子系統(tǒng)可以再細分成四大區(qū)塊，分別是感測、判斷、人機接口與控制（圖4）。

圖4　智能汽車的電子系統(tǒng)可以進一步細分成感測、判斷、人機接口與控制四大區(qū)塊。

也因為汽車電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大幅翻轉(zhuǎn)，因此車內(nèi)許多重要零組件都必須跟著做出對應的調(diào)整。舉例來說，為了應對車載攝影機、雷達所擷取的大量數(shù)據(jù)，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)將從傳統(tǒng)的CAN、FlexRay與各種模擬傳輸進化成Ethernet AVB，以增加數(shù)據(jù)傳輸帶寬、減少實體纜線的數(shù)量跟重量。又例如每臺車都有的儀表板，預計到2020年前，也將有15～20%由傳統(tǒng)指針式轉(zhuǎn)變成采用繪圖接口技術(shù)的數(shù)字儀表板。

此外，隨著汽車逐漸朝向自動駕駛演進，為了確保系統(tǒng)判斷不會出差錯，未來車載處理器采用多核心架構(gòu)，藉由同步運算來互相驗證其判斷結(jié)果，將會成為汽車安全標準所要求的強制規(guī)格。

就半導體供貨商的角度而言，這意味著未來的車用微控制器（MCU）必須具備更大的內(nèi)存、更強的繪圖處理性能以及更多運算核心，同時還必須提高組件的整合度，才能減少汽車客戶的應用開發(fā)時間。

除了硬件外，軟件也是不可或缺的一部分。這部分則要靠建立生態(tài)系統(tǒng)，廣納第三方應用開發(fā)者才能達成。目前瑞薩在***主要是透過與學校單位合作，共同推動360度環(huán)景、影像式ADAS等應用的發(fā)展。

滿足數(shù)字儀表板需求　開發(fā)工具選擇學問大

由于汽車智慧化，未來汽車中控臺數(shù)字化/虛擬化將成必然趨勢，因為現(xiàn)有的機械式指針儀表板跟采用實體按鍵的中控臺，無法滿足相關(guān)信息顯示跟人機互動的需求。不過，由于這些系統(tǒng)與行車安全密切相關(guān)，因此在產(chǎn)品設(shè)計時，必須納入許多安全驗證的考慮，慎選正確的開發(fā)工具環(huán)境，將有助產(chǎn)品開發(fā)者迅速推出符合客戶需求的產(chǎn)品。

圖5　明導國際軟件架構(gòu)師劉家榮表示，虛擬儀表板和觸控式中控臺，勢必將成為智能汽車的標準配備。

明導國際（Mentor Graphic）軟件架構(gòu)師劉家榮（圖5）指出，虛擬儀表板跟觸控式的中控臺，勢必將成為未來智慧汽車中不可或缺的要素。這些系統(tǒng)必須與車內(nèi)各項子系統(tǒng)串接起來，同時又要具備多樣化的功能跟豐富的圖形元素，對系統(tǒng)開發(fā)者來說，構(gòu)成不小的挑戰(zhàn)。

歸納起來，虛擬儀表板與中控系統(tǒng)的開發(fā)有以下三大主要挑戰(zhàn)：

首先，虛擬儀表板跟中控臺上面，會顯示許多跟行車安全密切攸關(guān)的信息，因此這類系統(tǒng)本身必須非常可靠。

其次，由于駕駛是透過這些儀表來掌握車輛狀況，因此汽車一發(fā)動，這些信息就必須能立刻展示在駕駛眼前，這意味著相關(guān)系統(tǒng)的開機速度一定要很快，不可能像個人計算機般，花個幾十秒才能開機完成。

第三，車廠可能會常常透過空中下載（OTA）功能來更新汽車上的軟件配置，以增加新功能或提升安全性，這意味著系統(tǒng)必須在有嚴密安全防護的前提下支持OTA功能。

針對第一點和第三點，ISO 26262（ASIL A/B）標準已經(jīng)有相關(guān)規(guī)定，例如虛擬儀表板有某些功能必須符合ASIL A/B規(guī)范，GUI設(shè)計也要遵循一定框架來進行。但如果整個儀表板跟中控臺的所有功能都要通過ISO 26262驗證，其實是相當耗時而不具成本效益的，因此有一種折衷作法，亦即某些關(guān)鍵功能一定要通過ISO 26262，某些比較無關(guān)緊要的功能則不必滿足ISO規(guī)范。

通常，開發(fā)者只要選擇正確的框架跟開發(fā)工具，就可以滿足相關(guān)要求。例如富士通（Fujitsu）的CGI Studio（圖6），就是明導非常推薦的UI框架。該框架具備強大的2D/3D繪圖功能，而且是專為汽車應用所設(shè)計，包含許多ASIL等級的模塊。

圖6　富士通專為汽車儀表應用設(shè)計的CGI Studio。

至于開機時間方面，關(guān)鍵則在于實時操作系統(tǒng)（RTOS）的選擇。RTOS的檔案越小，則開機速度越快。通常在虛擬儀表應用中，不推薦使用Linux等重量級的操作系統(tǒng)，因為這類操作系統(tǒng)雖然功能強大，支持性跟擴充性也好，但對汽車應用來說并非最適當?shù)倪x擇，開機速度太慢更是一大問題。