汽车座舱电子,一个新的智能硬件入口

作者: 张谊 张国斌
随着汽车智能化的提升,汽车座舱电子系统的重要性日益凸显,它将成为一个重要的智能硬件入口,J.D. Power的报告曾显示:座舱电子产品对于终端消费者对于汽车质量的判断起到至关重要的作用。对于终端用户来说,座舱电子产品比如显示屏、娱乐信息系统的使用体验,很大程度上会影响到他们对汽车质量本身的感知,也会影响到他们的购买决定。因此tier1汽车电子厂商和半导体供应商纷纷专注于汽车座舱电子设计,如最新上任的伟世通总裁兼CEO就号称要伟世通专注汽车座舱电子业务,在半导体领域,元器件供应商们也纷纷布局,近日,ADI公司车载电子业务部门总经理 Vlad Bulavsky 就分享了ADI在汽车座舱电子方面的布局。

1 汽车座舱电子短、中、长期发展趋势

“从我们看来,座舱电子正在融合很多消费类电子的新技术来实现智能化,例如现在比较火的自动驾驶、节能减排、车联网、物联网等很多技术都可以在座舱的电子内体现出来,在这样一个特定环境内,它变成像吸铁石一样,把所有相关的科技或者是新技术都吸到这个环境中。ADI原本在消费电子、通讯电子、医疗这些领域都有特定事业部,各事业部在特定领域都有创新,在这样的背景下,我们汽车电子事业部可以很方便地借助其他事业部的前沿技术实现座舱电子的智能化。” Vlad Bulavsky 强调,“汽车电子领域的创新主要由元器件厂商来推动,而一些系统方面的创新如自动驾驶则需要车厂来推动,因此,元器件厂商要和tier1和tier12厂商沟通也要和车厂沟通,来确定需求,规划三到5年内的产品,并提供完整的系统方案给客户。”

1.1 座舱电子短期发展趋势

主要集中在更先进的音频和视频传输上,例如摄象头数目会变多,摄象头的像素会变高,新型的总线把更多的摄象头连接起来。

1.2 座舱电子中期发展趋势

座舱电子中期发展是逐渐智能化,会采用一些先进的人机界面,例如手势的识别等,还可以判断驾驶员的当前状态是不是在驾驶,如果离开方向盘,车会自动切换到自动驾驶模式等等。

1.3 座舱电子长期发展趋势

座舱电子长期趋势是会融合很多新兴技术,包括车联网、车到车通讯、车到基站通讯。还有一个方向是车箱内音效处理,采用一些先进的语音识别,如在紧急呼叫系统中如果司机年纪很大,开车中发生意外如心脏病发作,则除了音频的识别之外,还有一些传感器能够在第一时间测试到驾驶员当前状态,然后通过道路救援以及紧急自动驾驶模式切换,送到就近医院等等。

2 ADI的产品策略与未来规划

针对座舱电子短期发展,ADI重点开发是音视频处理技术、连接技术和天线技术


“在音频领域,我们提供了覆盖低端到高端的音频处理器系列,从低端的sigma处理器到高端的Griffin系列,占据了非常大的市场份额,我们新推出的A²B新型总线,也是我们针对舱内的高效优质音频体验而开发的。”他指出。

ADI的automotive audio bus (A2B®) 技术可以给未来汽车信息娱乐系统提供关键支持,它不但可以提供无损的高保真音质还可以减轻汽车线缆重量75%以上,它是一个单主多从的系统,主端可以给所有从端提供时钟、同步和帧信号。

ADI公司的 A2B 技术经优化后,既可降低系统成本、重量和设计复杂性,又能实现出众音频品质。A2B 采用主从线拓扑结构,通过由两根非屏蔽双绞线构成的电缆传输音频数据、控制数据、时钟信号和功率信号。A2B 技术具有低延迟及确定性等特性,因此,尤其适用于免提系统、语音识别和主动噪声控制等一流车载音频应用中

Mentor Graphics公司已经推出了一个能支持ADI公司 (A2B) 技术的第三方开发平台 Mentor Automotive A2B Analyzer®。该产品是业内首个支持A2B的平台。随着汽车设计的复杂度日益提高,OEM 厂商和供应商面临着要以更低的系统成本,将更快、更高效技术融合到汽车架构中的挑战。Automotive Audio Bus 技术帮助以更低成本和复杂度来设计车载音频网络,同时 A2B Analyzer 还可显著减少这些系统的开发时间。

在音频处理方面,ADI提供覆盖低中高的全系列音频处理方案,“今年年中推出的Griffin系列是针对高端市场的,替代SHARC做的事情,同时包括丰富的接口,可以做高端音频、独立功放、车机产品。对于中端市场,目前来讲,仍然是ADSP-2147X、2148X,低端的是Sigma DSP。” Vlad Bulavsky强调。

SHARC ADSP-21489是第四代SHARC®处理器系列的两款新产品之一,该系列目前包括: ADSP-21483、ADSP-21486、ADSP-21487、ADSP-21488、具有更高的性能,提供硬件型滤波器加速器、音频和应用专用外设,其新型存储器配置可支持最新环绕声解码器算法。 所有器件均相互引脚兼容,且与以前的所有SHARC处理器全代码兼容。 第四代SHARC处理器系列的这些最新成员基于一款单指令多数据(SIMD)内核制成,支持32位定点和32/40位浮点算法格式,是高性能音频应用的理想选择。

ADSP-21489提供最高性能——450 MHz/2700 MFLOP——采用LQFP封装,ADSP-21489内置了FIR、IIR和FFT加速器等处理模块,可以大幅提升系统的整体性能。 可变指令集架构(VISA)是其特色新功能之一,可使代码减少20%至30%,从而提高存储器的可用性。 第四代DSP为16位宽SDR SDRAM提供了一个无缝接口,可以连接外部存储器。

第四代SHARC处理器同时集成应用专用外设,有利于简化硬件设计、减少设计风险并最终缩短上市时间。 这些功能模块被称为数字应用接口(DAI),可以相互连接,也可连接通过软件可编程信号路由单元(SRU)连接至外部引脚。 SRU是一种新型架构,可在DAI模块间实现完全、灵活路由。 可通过SRU连接的外设包括但不限于串行端口、IDP、S/PDIF Tx/Rx和8通道异步采样速率转换器模块。

第四代SHARC处理器优势和特点

450 MHz内核时钟速度
5 Mb片内RAM
FIR、IIR和FFT加速器
16位宽SDR SDRAM外部存储器接口
数字应用接口(DAI)可实现用户定制访问外设,包括1个S/P DIF Tx/Rx和1个8通道异步采样速率转换器。
全面增强的DMA引擎,包括分散/聚集DMA、延迟线DMA
8个串行端口(SPORT),支持I2S、左对齐采样对、DSP串行和TDM模式
2个SPI兼容端口,支持主机和从机模式
UART和双线接口
16个脉冲宽度调制(PWM)通道
3个全功能定时器
176 ld LQFP EPAD和100 ld LQFP EPAD封装
商用和工业温度范围

Vlad Bulavsky强调已经有不少生态合作伙伴支持ADI的音频处理器开发

在视频处理方面,Vlad Bulavsky 认为一个是高清化的趋势很明显,另一个是座舱内屏的尺寸会变大,像素会变高,到2020年预计异地传输的处理的带宽会超过14G,4K视频会走入车中,这些都会给芯片厂以及客户带来很大挑战。

“不仅需要高清传输,甚至本土车厂也是在要求高清传输,车内的屏的数量会多,原来一块车机屏会分布出来,变成大屏,会把原来传统仪表盘变成液晶高清液晶来显示更多信息,例如智能驾驶信息还包括抬头显示信息、后座成员娱乐信息都会要求高清,连接的数量也会变得越来越多,”他指出,“这也是我们后续产品规划的。”

他指出在产品端,型号会非常多,要支持总线之间的相互转换包括摄象头、总线支持等等,另外针对一些高清视频,未来还会有版权保护,HDCP保护,都需要支持。他表示会在适当的时候公布产品规划。

在车联网方面,ADI关注的是射频天线和高可靠的无线通信。“车联网带来的直接影响和挑战是未来在车上天线数量会变多,像收音机的天线、数字广播的天线、移动电视的天线,导航天线加上车联网的天线等等,势必好推动把这些天线集成到一起变成智能天线,这种智能天线要提供很大数据带宽,把所有的信息都能传送过去。而且它是是可扩展的,随着通信技术的发展,在同一个硬件上要实现通过软件支持不同标准协议,所以这些是我们关注的。”Vlad Bulavsky 指出,“在通信领域,针对一些前期的技术我们会跟中兴华为进行密切合作,也希望可以用软件架构去实现不同制式的兼容,同样在车载座舱电子领域,可以借鉴这样一些技术,甚至直接把这样技术引进过来,不过,对于车厂来说,做这些事情与消费电子相比周期会更慢一些。”

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