引言

　　車載信息娛樂消費者可能認為車載網絡接入是一種新興的功能，僅僅意味著互聯網接入而已。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，但在信息娛樂系統中，CAN及其它內部連接協議（例如：MOST、以太網和USB等）構成重要的骨干網絡，讓今天許多關鍵的車載功能得以實現。藍牙技術曾被定義為車載“無線”連接技術。現在，人們拓展了它的定義，讓其融入智能電話網絡共享、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軟件系統有限公司密切協作，為我們帶來了許多具有創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所取代，但這些系統中的許多在當時都是具有開創性的。本文將深入探討驅動這些系統發展的改進和創新因素，并對其未來的發展進行展望。不僅可以通過采用新型車載系統和車載電子組件來實現互動來實現創新，通過一些“不那么吸引眼球”但卻至關重要的方法（例如：降低系統成本、體積和功耗等），同樣也可以實現創新。另外，我們還將從車載系統和外部設備兩方面討論接入技術。

　　圖為經特別改裝的吉普牧馬人內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發布了單片車載器件系列，其可實現豐富的多媒體體驗（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，實現車內免提通話功能。這些解決方案仍然還在批量發貨，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軟件系統公司一起為OMAP1處理器帶來了許多重要創新，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（SOC）內。這種解決方案利用TI的C55x數字信號處理器（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軟件系統公司在Jacinto 1器件中實現的另一個重要創新是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處理器的兄弟產品OMAP 1處理器的重大發展。DSP鏈接的軟件機制范圍得到了擴展，可支持數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上同時執行成為現實，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，讓其用于實現更多的軟件功能，從而實現OEM差異化。

　　QNX軟件系統公司為Jacinto 1系統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內核和成像技術PowerVR? SGX圖形。這些系統擁有與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組件的系統的年代終于結束了。QNX軟件系統公司利用Jacinto 3的強大功能以及其長達10年的車載解決方案開發經驗，創造出第一個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，包括一個“現代”信息娛樂系統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。供應商可以把開發周期（從概念到生產）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系列處理器出現在2010年。這些芯片讓車載多媒體的發展進入下一個階段：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平臺的重要創新主要為通過MOST MLB、以太網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內核可管理視頻流解碼和視頻幀的產生，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內核（SYSLink）以及硬件郵箱和自旋鎖包括在內，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境下的進一步進化和發展。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。通過一種統一服務層的持續發布/訂閱（PPS）技術，可隔離底層軟件服務。這種模塊化，給開發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上市所要求的總開發時間。

　　圖5：QNX CAR 2軟件構架的高級視圖

　　下一代聯網信息娛樂解決方案

　　QNX軟件系統和TI不斷推動聯網信息娛樂解決方案向前發展，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，讓設計人員可以創造出支持高級駕駛輔助與安全（ADAS）功能的信息娛樂系統，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，因此結合了OMAP 5處理器、QNX信息娛樂和ADAS的系統可達到工業要求，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下列連接增強功能：

　　l-- 連接車內子系統的以太網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--多視頻輸入或者環繞視角攝像頭接口與處理

　　l--多實例數字無線電支持

　　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，車載信息娛樂系統會是什么樣子呢？

　　器件融合和功能擴展的發展趨勢肯定不會變，并可能會加速發展。這些發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新與使用發展需求的車載技術，在此驅動下，需要更優秀的設備連接解決方案，同時還要不斷縮短軟件開發周期。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功能的發展（終極目標是開發出完全自主駕駛車載）便是這種需求發展的一種自然結果。

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