引言

　　車載信息娛樂消費者可能認為車載網(wǎng)絡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。很少有人會認為CAN通信是一種高科技術語，但在信息娛樂系統(tǒng)中，CAN及其它內(nèi)部連接協(xié)議（例如：MOST、以太網(wǎng)和USB等）構成重要的骨干網(wǎng)絡，讓今天許多關鍵的車載功能得以實現(xiàn)。藍牙技術曾被定義為車載“無線”連接技術。現(xiàn)在，人們拓展了它的定義，讓其融入智能電話網(wǎng)絡共享、車載Wi-Fi?接入點、車間通信、近場通信（NFC）等等。

　　過去10年，TI和QNX軟件系統(tǒng)有限公司密切協(xié)作，為我們帶來了許多具有創(chuàng)新性的車載信息娛樂連接解決方案。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)中的許多在當時都是具有開創(chuàng)性的。本文將深入探討驅動這些系統(tǒng)發(fā)展的改進和創(chuàng)新因素，并對其未來的發(fā)展進行展望。不僅可以通過采用新型車載系統(tǒng)和車載電子組件來實現(xiàn)互動來實現(xiàn)創(chuàng)新，通過一些“不那么吸引眼球”但卻至關重要的方法（例如：降低系統(tǒng)成本、體積和功耗等），同樣也可以實現(xiàn)創(chuàng)新。另外，我們還將從車載系統(tǒng)和外部設備兩方面討論接入技術。

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

　　OMAP1處理器的藍牙技術和壓縮音頻

　　在2002年推出OMAP1處理器以后，TI發(fā)布了單片車載器件系列，其可實現(xiàn)豐富的多媒體體驗（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牙技術的電話提供連接功能，實現(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年它們都在為消費者提供功能豐富的入門級信息娛樂體驗。德州儀器與QNX軟件系統(tǒng)公司一起為OMAP1處理器帶來了許多重要創(chuàng)新，包括把多媒體功能和一個基于應用的處理器集成到一個單片上系統(tǒng)（SOC）內(nèi)。這種解決方案利用TI的C55x數(shù)字信號處理器（DSP）提高了音頻編解碼器和處理的速度，同時使用ARM控股公司的ARM926通用處理器與該DSP的簡單API，對通信進行協(xié)調。

　　圖1：簡化OMAP1處理器結構圖

　　Jacinto 1-DDR增強型多媒體和軟件定義無線電

　　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，給信息娛樂集成帶來了重大飛躍。相比OMAP1系列，Jacinto 1系列擁有更低的成本點，可實現(xiàn)更多的功能，例如：從DVD或者本地USB/SD存儲器播放壓縮視頻、為Apple iPod?提供藍牙A2DP音頻流支持以及數(shù)字無線電基帶解調（歐洲為DAB，美國為HD Radio?）。另外，Jacinto 1-DDR器件還可驅動兩臺高清彩色顯示器，用于實現(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器件還用強大的TI C64x+定點DSP替代了C55x DSP。C64x+ DSP的高性能支持同時運行圖形加速、壓縮音頻解碼、語音識別和無線電解調。這種并行運行特性極大地擴展了單顆隔離式ARM CPU的功能。

　　TI和QNX軟件系統(tǒng)公司在Jacinto 1器件中實現(xiàn)的另一個重要創(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加速實現(xiàn)應用和外圍器件的零開銷控制。DSP鏈接IPC軟件是對Jacinto 1處理器的兄弟產(chǎn)品OMAP 1處理器的重大發(fā)展。DSP鏈接的軟件機制范圍得到了擴展，可支持數(shù)種完全不同的信息傳輸技術。另外，它還讓一些迥然不同的功能在DSP上同時執(zhí)行成為現(xiàn)實，例如：音頻編解碼、圖形加速和無線電解調等，同時允許ARM軟件通過用戶應用程序無縫、低延遲地對這些功能進行控制。

　　Jacinto 1處理器還允許硬件安排和處理來自外部資源的視頻，例如：攝像頭和DVD等，直接輸出到顯示器上。以前的一些構架僅能通過軟件算法或者使用單獨的硬件設備，通過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、設置透明度或者執(zhí)行色彩空間操作，會極大增加軟件處理開銷，同時也會增加單獨硬件設備的材料清單（BOM）成本。Jacinto 1器件通過硬件功能實現(xiàn)圖形處理（例如：色彩空間轉換或者透明混合處理），從而消除了對以上兩種解決方案的需求。這種優(yōu)勢把ARM CPU從繁重的圖形處理工作中解放出來，讓其用于實現(xiàn)更多的軟件功能，從而實現(xiàn)OEM差異化。

　　QNX軟件系統(tǒng)公司為Jacinto 1系統(tǒng)貢獻了軟件基礎組件，為器件的眾多功能提供支持。例如，使用可通過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驅動器中。

　　圖2：TI Jacinto 1-DDR處理器圖

　　智能電話時代的Jacinto 3系列增強圖形與用戶體驗

　　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，但其通過強大的圖形與低延遲觸摸屏支持，極大增強了用戶體驗。

　　軟件實現(xiàn)了這種進步。Jacinto 3器件非常強大，能夠在一塊單片上運行全部信息娛樂軟件。要求使用眾多單獨CPU、GPU和DSP組件的系統(tǒng)的年代終于結束了。QNX軟件系統(tǒng)公司利用Jacinto 3的強大功能以及其長達10年的車載解決方案開發(fā)經(jīng)驗，創(chuàng)造出第一個QNX CAR?應用平臺。它大大減小了交付車載信息娛樂產(chǎn)品需要的一級集成工作量。QNX CAR應用平臺把所有單獨軟件組件都集成到一個封裝內(nèi)，包括一個“現(xiàn)代”信息娛樂系統(tǒng)要求的所有主要組成部分。在一塊單片上，把所有信息娛樂功能都集成到一個單軟件構架中，降低了項目BOM成本，同時這種預集成軟件組件還降低了開發(fā)成本。

　　對于多車載一級供應商來說，這種解決方案獲得了空前的成功。供應商可以把開發(fā)周期（從概念到生產(chǎn)）從3年縮短到僅14個月！

　　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)展進入下一個階段：全高清、1080p視頻解碼/編碼與顯示。它們還給C674x+浮點DSP帶來另一項DSP升級。這些芯片在今天系統(tǒng)中的使用日益普遍，為用戶帶來一種低成本、全功能接入的信息娛樂體驗。

　　QNX和TI對Jacinto 4和5平臺的重要創(chuàng)新主要為通過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)絡和外圍設備。TI還推出了其單片、多標準WiLink? 7Q組合連接解決方案的車載版。Wi-Fi、藍牙和GPS技術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的一種獨特改進是雙ARM Cortex-M3 CPU（以及一個專用L1高速緩沖存儲器），專門用于各種具有高中斷負載或者實時延遲要求的軟件服務，從而為主CPU減負。一個單Cortex-M3內(nèi)核可管理視頻流解碼和視頻幀的產(chǎn)生，以便對主CPU減負，用于I/O文件（從SD卡讀取電影文件）和音頻解碼。TI通過擴展以前的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)，從而進一步提高了性能。

　　圖4：TI Jacinto 4處理器圖

　　在QNX CAR應用平臺取得成功的基礎上，QNX軟件系統(tǒng)開始把Jacinto 4和OMAP 4處理器用作初始硬件平臺，實施下一代開發(fā)計劃。QNX汽車小組對QNX多媒體引擎編解碼器進行了調整，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，構建起QNX CAR 2應用平臺，它是在信息娛樂軟件環(huán)境下的進一步進化和發(fā)展。QNX CAR 2使用一種模塊化構架，支持多種用戶界面技術，包括HTML5等。通過一種統(tǒng)一服務層的持續(xù)發(fā)布/訂閱（PPS）技術，可隔離底層軟件服務。這種模塊化，給開發(fā)人員帶來比一些死板構架更多的定制選項，同時還縮短了車載信息娛樂系統(tǒng)上市所要求的總開發(fā)時間。

　　圖5：QNX CAR 2軟件構架的高級視圖

　　下一代聯(lián)網(wǎng)信息娛樂解決方案

　　QNX軟件系統(tǒng)和TI不斷推動聯(lián)網(wǎng)信息娛樂解決方案向前發(fā)展，針對2016年及以后的車型。TI在其OMAP 5處理器中使用ARM Cortex-A15基礎構架，用于車載信息娛樂，并使用最新一代的Jacinto 6處理器。在OMAP 5構架的基礎上，相比前一代Jacinto 5，Jacinto 6包括了許多重要的性能改進：CPU、圖形（使用成像技術公司的PowerVR SGX544MP2）、多媒體和軟件定義無線電。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應用平臺將是ARM Cortex-A15器件上擁有的第一個綜合信息娛樂平臺。QNX CAR 2平臺的功能不斷發(fā)展，最終將會支持OMAP 5平臺和Jacinto 6處理器提供的附加硬件功能。

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

　　利用TI的Jacinto 6平臺和QNX平臺解決方案，能夠以一種高成本效益的方式實現(xiàn)下列連接增強功能：

　　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TI的WiLink 7Q和WiLink 8Q組合連接解決方案實現(xiàn)無線連接，用于專為支持Wi-Fi認證Miracast?而設計的一些器件。WiLink 8Q系列讓跨平臺擴展性達到一個新的水平，并按照AEC-Q100資格進行測試。

　　-NFC

　　-GNSS（GPS+格洛納斯）

　　-藍牙/藍牙低能耗

　　-Wi-Fi

　　l--多視頻輸入或者環(huán)繞視角攝像頭接口與處理

　　l--多實例數(shù)字無線電支持

　　l--多高清顯示

　　圖6： TI Jacinto 6處理器圖

　　未來展望：2018年、2020年以及更遠的將來，車載信息娛樂系統(tǒng)會是什么樣子呢？

　　器件融合和功能擴展的發(fā)展趨勢肯定不會變，并可能會加速發(fā)展。這些發(fā)展趨勢的結果可能是，全座艙顯示以及安全與信息娛樂功能的融合。人們需要能夠滿足消費電子創(chuàng)新與使用發(fā)展需求的車載技術，在此驅動下，需要更優(yōu)秀的設備連接解決方案，同時還要不斷縮短軟件開發(fā)周期。廣大消費者希望有更多的日常技術能夠融入到其駕駛體驗中，而ADAS功能的發(fā)展（終極目標是開發(fā)出完全自主駕駛車載）便是這種需求發(fā)展的一種自然結果。

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