简化系统层面设计、遵循安全规范的汽车电子开发技术

简化系统层面设计、遵循安全规范的汽车电子开发技术
2012/09/20-DIGITIMES企划
 
从60年代汽车收音机、80年代配放大镜的地图导航装置,到伴随ICT资通讯产业发达之下,车用电子装置迈向了GPS卫星导航、蓝牙免持听筒接听/拨号通讯、具备高画质/音质视听娱乐功能、以及迈向支持以太/无线网络,能够随时连上互联网查询信息的车载计算机(In-Vehicle Infotainment;IVI);车用电子处理器领导厂商也正推广新的车载计算机人机接口的新概念与新应用,企图走向无按钮/选钮的简单操控的新境界。车用电子设备变革与今日的需求飞思卡尔半导体(Freescale)亚太区市场营销和业务拓展总经理张焕麟指出,汽车的电子化首先从收音机开始,在60年代第一台车载收音机内发明,随后因应开车需查地图的导航需求,GPS卫星导航技术尚未普及化之前,他拿出一张80年代当时所发明的导航装置照片,这个导航机屏幕是个放大镜,后面放著以特定尺寸折叠的印刷地图,藉由前面方向钮的微调以及前端屏幕的放大,来做车辆位置的标注与导航之用。
飞思卡尔半导体(Freescale)亚太区市场营销和业务拓展总经理张焕麟
 

他展示一张在北京西二环处的指示路线图,光是车辆要右转,就得往前经过五个回旋闸道才能完成,据此点出今日的公路、道路系统立体交叉、分流,行进路线越来越复杂,对驾驶人的要求也越来越高,驾驶人需要车用电子设备来引导并协助我们驾驶人驶向正确的方向。张焕麟认为,Going Green绿能、Health & Safety安全、Connected Intelligence联网智能这三大应用趋势,是整个汽车电子行业以至于整个汽车行业的发展方向,尤其车与车之间相互连接的车联网已是必然趋势。这几年在这个汽车电子行业中,已经有很多人在参与,也有许多相关技术与产品的发表。连网成为电动车必备的需求张焕麟提到,汽车电气化过程中,连上互联网的必要性。他以4年前过年那场全大陆的雪灾为例:有位在深圳工作的朋友,除夕前要回湖南长沙老家过年,当时整个湖南省境内高速公路全被冰雪覆盖而瘫痪,他想到先绕到江西,再设法由湖南北边进入;但有类似想法的人太多,不仅江西境内的高速公路非常壅塞,特别在一处加油站附近堵住了,因为大家都在该处要加油,造成排队等候加油的车阵,也多塞了好几小时,驾驶人纷纷担心因为塞车,车上的油够不够熬到开进加油站?熬到加油站后还加不加得到油?电动车一样会有这种续航里程的恐惧:害怕不知道还能开多少公里?附近能不能找到充电站?充电站有没有电可以充?若是电动车藉由行动互联网的查找、协助,导引我们到附近的充电站,计算该充电站充电所需要的时间,以及剩余电力能否足够行驶到该充电站;万一中途塞车或待充电的车辆队伍过长,计算机能自动计算出另一个第二近的充电站,替代充电方案去充电。即便现在电动车尚未普及,消费者已经迫不急待的将自己车辆的车用电子设备加上连网功能。以前车载计算机都是由车厂来引领,后装市场根据前装市场的配置来做后装市场的产品;今日则是消费电子IT行业在引领汽车行业与车载计算机市场的发展。最明显的就是iPod、iPhone,能够把iPhone Apps应用程序放在车载计算机,无论是充电、连接,透过蓝牙装置打电话以及导航等应用。从过去10几年收音机、DVD放影机,到GPS导航、倒车雷达,慢慢的整个汽车会集成象是摄影机镜头、3D导航系统,360度全景,能够告诉驾驶人轮胎位置、所行驶的车道,连整个汽车中控台都会是电子形式。目前车载电子设备的变革,从占用高带宽的娱乐信息应用,像免持听筒接听/拨号、图形化导航接口、网络收音机、在线广播/音乐/视讯/电视/游戏、网络新闻、网络有声书等;到车用无线网络(Wi-Fi)、车用以太网络(Ethernet)的导入。至于较低带宽的应用,从远程诊断、保养提醒、油耗分析、维修建议、失窃追踪、车队管理、电动车电池管理、电动车充电站注册等应用,进而提升到协助驾驶人,像紧急/故障呼救、导航、交通/气候信息、雷达侦测、车辆协寻、按里程计算保费(Pay As Your Drive;PAYD)与电子收费(Electronic toll collection;ETC)等应用。车载计算机人机接口朝无按钮、旋钮的简单化发展车载计算机的人机接口(Human Machine Interface;HMI)是凸显各车厂产品差异化的地方。从早期按钮、旋钮,现在车载计算机功能越来越复杂,设计过多的按钮、旋钮,弄的像飞机驾驶舱那样复杂,只是增加操控上的麻烦。各车厂对车载计算机人机接口的发展趋势,会朝向没有按钮与旋钮,以简单操控实践终极满足。像导入自然语音辨识(Natural Speech Recognition)、手势辨识(Gesture Recognition),这类新的需求带来新的技术问题。飞思卡尔也正在做手势辨识的研究,透过摄影机镜头撷取装置前面操控者的手势,经过分析、计算并识别操控者的命令,目前已提供完整的手势辨识展示方案。据统计,今日全球车载计算机(In-Vehicle Infotainment;IVI)研发支出,从2,000万到1亿美元不等,而软件成本占了60%。像全球车用电子龙头BOSCH公司,就有6,000~7,000名软件工程师。许多OEM厂商也希望有一个共通性平台,像QNX、微软Windows Embedded、Android等,2009年3月由BMW Group、Delphi、GM、Intel、Magneti-Marelli、PSA Peugeot Citroen、Visteon与Wind River Systems等大厂成立GENIVI Alliance联盟,共同建立一个以Linux为根基的操作系统、中介软件,符合IVI车载计算机规范的平台,能让产业新成员与小厂有机会参与。另外,全球人们对连网汽车所关注的就是隐私与安全性,若采用标准化操作系统与开放性产业生态链,会不会使车用电子系统更容易被破解?连网车载计算机又要如何跟其它电子控制单元(ECU)相互沟通?针对这一问题,如飞思卡尔的SoC芯片,即提供高担保性启动系统以及硬件编码加速电路,来保障连网汽车的隐私与安全。由于不断增加的复杂性和相关成本,OEM厂正采用开放性平台以及反复使用模块的方式,同时由于OEM体系与其软件开发团队越来越庞大,故OEM商正在推动甚至指定SoC和特定的软件平台,作为开发下一代车载计算机开发的关键组件。以往OEM厂只卖单纯黑盒子硬件的情况已不复见,有些OEM厂只开发软件,也希望能掌控更多软硬件方面的细节。飞思卡尔的车用电子解决方案飞思卡尔过去3年来,针对动力总成(Powertrain)、底盘与安全系统(Chiasis & Safety)、车身(Body)与显示信息系统(DIS)等项目,分别投资超过7亿美元,拥有超过6,100项专利,涵盖多核心微处理器、类比能源管理元件、汇流排连接接口元件、数码人机接口、雷达与摄影机、AM/FM/HD高传真音效,以及高电压FET元件等。回顾飞思卡尔历年来的发展成果:1995年推出龙珠(Dragonball)应用处理器;2001年推ARM架构的i.MX1处理器;2003年推出90纳米制程、内建硬件视讯加速、数码讯号处理的i.MX2处理器;2005年推出ARM11架构、集成GPU的i.MX3处理器;2009年跨入65纳米低功耗绿色制程、采ARM Cortex-A8架构的i.MX5处理器;2011年推出低功耗40纳米制程、ARM Cortex-A9多核心的i.MX6处理器。据IDC、Stragegy Analutics及Linley市调,飞思卡尔是电子书/阅读器(eReader)领导者,汽车市场市占率第二,行动应用处理器市占率第三。未来将导入ARM Cortex-A15多核心架构的处理器i.MX7系列。拥有稳固且长期的汽车产业链合作关系目前i.MX处理器的产业生态上,光系统集成商就有五家:Thundersoft、All go、TELECA、B SQUARE与Adeneo;而软件开发商有:Rightware、Adobe、GENIVI、Skype、Chrome、Android、Linux、微软、QNX、Mentor Graphics等20家软件大厂/标准;开发工具商有Macraigor、CodeSourcery、SEGGER、Linaro、LAUTERBACH、IAR System等6种。飞思卡尔跟全球汽车制造商与一级供应商有稳固的长期合作关系,象是BOSCH、VOLVO、Ford、LG、BOSS、Land Rover、BYD、Hyundai、TOYOTA、BMW、OnStar、KIA、GM、VW、Mercede BENZ、Hyundai MOBIS、Confinental、ForYou等汽车/车用电子厂商,知道如何才能满足全球汽车市场的严格要求。在全球前10大汽车电子OEM厂中,已有5家采用飞思卡尔i.MX6x处理器设计的车载计算机,协助市场扩展到图型化仪表板、远程讯息处理与驾驶协助等应用领域。欢迎业界参访飞思卡尔车用电子网页(http://www.freescale.com/automotive)。张焕麟最后总结,市场由消费者主导并指定汽车的功能,而DIS显示信息系统需要集成在主板功能与搭配外部零组件的平衡应用,新的范例和用户接口的概念,隐私权与安全性的挑战,产业需要开放平台与标准化来降低成本,新的决策与新的环保法规,都是车载计算机开发商必须注意到的关键。

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