高級(jí)車內(nèi)系統(tǒng)的參考設(shè)計(jì)
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近年來(lái)一些原先作為高端、頂配而引入的功能已經(jīng)低廉化，越來(lái)越多的車款搭載了這些功能。有一種新趨勢(shì)是相互競(jìng)爭(zhēng)的汽車品牌制造商使用同一種技術(shù) -- 如信息娛樂系統(tǒng)的 GENIVILinux平臺(tái)。但為吸引和保有客戶進(jìn)行創(chuàng)新和 OEM（原始設(shè)備制造商品牌）差異化的需求依然強(qiáng)勁。將專有、內(nèi)部開發(fā)的嵌入式軟件與開放源代碼包結(jié)合在一起的方式是一種越來(lái)越受追捧的解決方案。
MentorGraphics 開發(fā)的“概念驗(yàn)證”參考平臺(tái)可以靈活地按具體設(shè)計(jì)定制、可用安全的汽車級(jí)代碼包提供客戶要求的功能。該特殊平臺(tái)可根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)趨勢(shì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：駕駛員信息模塊 (DIM)；汽車信息娛樂；智能手機(jī)和平板電腦整合；先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能；與現(xiàn)有車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)一同工作的基于AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的通信能力。通過在一個(gè)汽車硬件參考平臺(tái)上引入 Type-1 嵌入式虛擬機(jī) (embedded hypervisor) 進(jìn)行核心設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)此技術(shù)的整合，本例中使用了最近被 Mentor Graphics 收購(gòu)的 XS Embedded GmbH (XSe) 的 汽車級(jí) AXSB。
本設(shè)計(jì)面臨一些挑戰(zhàn)，其中包括：保持每個(gè)被運(yùn)行的應(yīng)用程序的性能可接受、共享可用的硬件資源、管理安全的域間通信。
滿足概念要求
Linux 作為得力的多任務(wù)操作系統(tǒng)已經(jīng)逐漸為汽車制造商所接受，它能運(yùn)行高端的圖形化汽車應(yīng)用程序、支持多種外圍設(shè)備，如相機(jī)、USB設(shè)備、音頻和多媒體功能設(shè)備。駕駛員信息模塊 (DIM)、車輛報(bào)警系統(tǒng)和控制對(duì)計(jì)算資源要求不高，但仍需要確保性能和一個(gè)穩(wěn)定的顯示屏顯示重要的安全狀態(tài)信息。為實(shí)現(xiàn)這些功能，采用安全的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS) 非常合適。車輛控制領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò) (CAN)、FlexRay 或其它網(wǎng)絡(luò)獲取的信息可以提供給實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
設(shè)計(jì)要求是將這兩個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)（Linux 和 RTOS）以及運(yùn)行的應(yīng)用程序整合到一個(gè)硬件參考平臺(tái)上，并且可以借助 AUTOSAR 4.0.3 標(biāo)準(zhǔn)界面（圖1）實(shí)現(xiàn) CAN（車輛控制局域網(wǎng)）通信。車輛設(shè)計(jì)者必須整合消費(fèi)電子設(shè)備已成事實(shí)，95%以上的市場(chǎng)通過提供對(duì)蘋果 iOS 和谷歌Android設(shè)備支持滿足這一需求。其它標(biāo)準(zhǔn)正在這一領(lǐng)域出現(xiàn)，Mentor 的概念驗(yàn)證平臺(tái)包括 MirrorLink support、Apple CarPlay 和 Google Android Auto。
通過選擇多核參考平臺(tái)降低要素成本、實(shí)現(xiàn)硬件整合。這降低了車輛組件的數(shù)量以及電子線束設(shè)計(jì)的相關(guān)成本。所用 XSe AXSB 平臺(tái)搭載了德州儀器公司 (Texas Instruments) J6 多核 CPU（中央處理器和瑞薩電子公司 (Renesas) V850MCU（微程序控制器）。AXSB 還包括許多針對(duì)以太網(wǎng)(ethernet)、串口 /USB、電臺(tái)調(diào)諧器、倒車攝像頭輸入電路和 CAN收發(fā)器等眾多支持性外圍組件。一種基于 Yocto 且符合 GENIVI 的 Linux 發(fā)行套件已經(jīng)針對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行了高度優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)快速開機(jī)。而且，一些重要的 Linux 組件（如音頻管理和圖形管理層）已經(jīng)得到了“加固”。改善后的內(nèi)存組件和引導(dǎo)裝載程序讓 Linux 操作系統(tǒng)在兩秒鐘之內(nèi)就能正常運(yùn)行，滿足汽車制造商對(duì)信息娛樂和導(dǎo)航系統(tǒng)的要求。
Mentor Graphics 的 Nucleus RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）占用的資源少、啟動(dòng)快，因此被選作駕駛員信息模塊 (DIM) 的操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)可配置性高、擁有一個(gè)針對(duì)流行的駕駛員信息模塊(DIM)圖形支持應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)界面 Open GLES2。利用遠(yuǎn)程協(xié)議消息（Remote Protocol Messaging， RPMsg）進(jìn)行穩(wěn)定的通信，讓駕駛員信息模塊 (DIM) 軟件棧向信息娛樂系統(tǒng)和 AUTOSAR 軟件棧傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
消費(fèi)電子集成
時(shí)下汽車制造商無(wú)法逃避的是 -- 需要支持基于蘋果 iOS 系統(tǒng)和基于谷歌 Android 系統(tǒng)的設(shè)備。通常智能手機(jī)和平板電腦制造商的創(chuàng)新周期不足一年，因此需要一種普遍支持的可以連接這些設(shè)備和車內(nèi)電子系統(tǒng)的方法，并且在整個(gè)車輛使用年限之內(nèi)這一方法都能用。早期的系統(tǒng)使用藍(lán)牙(Bluetooth)，但藍(lán)牙技術(shù)沒有進(jìn)行多媒體整合的帶寬，也不支持后座娛樂的視頻流。USB 是一種公認(rèn)的連接方法，Wi-Fi（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）車內(nèi)鏈接正在逐漸用于視聽信息傳輸，同時(shí)提供車內(nèi)熱點(diǎn)從而支持多設(shè)備客戶。成立汽車連接聯(lián)盟 (CCC) 是為了推動(dòng)和提議 MirrorLink 成為行業(yè)整合智能設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)方法。借助 MirrorLink 可通過信息娛樂管理設(shè)備遠(yuǎn)程訪問、顯示和控制基于手機(jī)的應(yīng)用軟件。執(zhí)行者可以控制哪些應(yīng)用軟件可用以及如何訪問 -- 是通過觸摸屏用戶界面還是安裝在方向盤上的按鈕。多設(shè)備制造商和車輛 OEM（原始設(shè)備制造商）是汽車連接聯(lián)盟 (CCC) 成員，有幾款采用了該技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)處于生產(chǎn)階段。蘋果公司 (Apple)已經(jīng)推出具有類似功能的專有 CarPlay 解決方案。
如今任何一款新車上都應(yīng)擁有智能設(shè)備集成功能。它讓駕駛員能立即訪問聯(lián)系人、音樂、視頻和最愛的應(yīng)用軟件，以及利用智能設(shè)備連接4G/LTE網(wǎng)絡(luò)。這樣可以實(shí)時(shí)訪問云服務(wù)，如導(dǎo)航、禮賓服務(wù)、個(gè)人電子郵箱等。Mentor 參考設(shè)計(jì)包括實(shí)施 MirrorLink 標(biāo)準(zhǔn)和可以通過10英寸觸摸屏界面執(zhí)行所有智能手機(jī)的功能。
評(píng)論