座舱电子好比吸铁石，大量创新正由车厂来驱动

汽车座舱电子正发生着很多新技术的演进，比如一些座舱本身环境变得更加智能化，现在比较火的自动驾驶、节能减排、车联网和物联网的很大一部分在座舱这个环境内体现出来。这样一个特定环境变成好像是吸铁石一样，把所有相关的科技或者新技术都吸引进来。 ADI公司汽车电子事业部座舱电子业务总经理Vlad Bulavsky日前接受本刊记者采访表示，ADI本身原来在消费电子、通信电子、医疗电子等领域都是有特定的事业部来驱动创新。在这样的背景下，ADI汽车电子这个事业部可以很方便去借助这些其他事业部在前沿技术上的投入，把它体现座舱电子这样环境当中。

图1：ADI公司汽车电子事业部座舱电子业务总经理Vlad Bulavsky
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同时，原来在汽车电子这个领域，新技术主要是由芯片厂商的客户——零部件厂商来驱动，这些厂商选择基础产品和典型器件来设计产品。而现在越来越多的车厂所牵涉到的很多东西是系统的，如自动驾驶，这变成了由车厂来驱动。因此在这样一个前提下，他们会需要前沿技术，甚至很具体是需要哪一类器件种类，甚至是型号，要求一级和二级供应商去提供这样的产品。 客户端现在需要越来越多的系统级方案，而不仅仅是器件厂提供一个器件级产品方案就可以了，越来越多的客户需要提供板级的设计、参考解决方案、软件、工具和调试系统。 座舱电子发展的五大方向 在座舱电子方面，从短期来讲，ADI在车舱内的音频和视频传输、转换及处理上占了比较好的市场地位，包括手机设备的接入、音频DSP、视频转换器等。同时，往前看的话，有很多的新型领域在中短期会有很大的增长和爆发，比如新兴的更先进的音视频传输和连接，摄像头的数目会变多，摄像头的像素会变高，这就需要有新型的总线把更多高清的摄像头连接起来。

图2：座舱电子涉及五大技术领域
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此外，在座舱内的音效/音频的体验上，现在有很多车厂都在做车辆的减重、提高能效，因此汽车隔音材料的使用会越来越少，但是噪声表现会相应变差，而ADI的A²B新技术能够去补偿舱内的音效变化，提升舱内音频传输的效率和节点个数。另外，先进的人机界面、手势识别，不管是基于电容的，还是光学的，还是飞行时间（TOF）的方案，可以去判断驾驶员的当前状态（是不是在驾驶，还是离开方向盘），从而判断汽车是否要切换到自动驾驶模式。 然后是中长期的新兴技术，包括车联网——车到车的通信（V2V），车到基站的通信（V2X）；车舱内先进的音效处理和语音识别用在紧急呼叫系统中；传感器在第一时间检测到驾驶员的当前状态，然后通过道路救援或切换到紧急自动驾驶模式送到就近医院……“要实现这些短期、中期和长期的目标，我们需要做到以下三点：一是跟车厂密切沟通，在第一时间知道车厂的想法和需要怎样的新兴技术；二是去利用ADI其他事业部，包括通信、消费和医疗电子等先进技术，引入到车舱环境中；三是除了提供芯片解决方案之外，还要提供系统级的、超出芯片的整体解决方案。”Vlad表示。 座舱电子是一个很大的范畴，把所有的技术、相关事业部的技术都往里塞。有一些是将其他事业部的原创技术改良到车舱电子，还有一些是ADI汽车电子自有的创新技术。比如，ADI音频处理器系列，从低端的ΣDSP，到中端的Blackfin，到高端的SHARC，在市场上占有非常大的市场份额。然后是A²B的新型总线，这些都是针对舱内更高效更优质的音频体验来开发的。

图3：座舱音频连接和处理解决方案
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第二个方向是舱内的视频体验，包括传统的标清摄像头和屏幕之间转换的标清编解码器，以及高清的、从屏幕到屏幕、从车机到表盘的APIX2高清连接。 第三个方向是手机等设备的接入，包括HDMI、MHL总线之间的转换。 然后是车载通信，包括车到车，车到基站通信。ADI在车载通信上引入了非常强的智能前端收发器（软件定义无线电解决方案），可以实现车内智能天线，即同一个硬件平台采用这种灵活的射频收发器，可以在不同的车型和架构下去实现天线不同方式的集成功能。 最后是人机界面，包括现在的光学、手势识别，以及新兴的基于像素级的红外手势的识别。 车舱系统变成分布式并要传输做到有效实时 原来在传统领域，很多做传统车机的厂商都是做很集中的模块产品，把所有的音频、视频、功放、人机界面往里放。而现在有很多国家的系统越来越公共化——很多模块要求有独立的智能天线，独立的功放，独立的降噪盒子，甚至在车机本身也希望把视频、音频等做成独立的模块。因此现在不再是由原来传统的一个盒子搞定，这就带来了很多的挑战。一是很多分布式的系统需要更多的连接，把很多通道和各种音源串在一起，而且还要保证传输的有效性和实时性。二是现在的自动驾驶虽然和车机是两个系统，车上的报警比如盲区内有车，要做盲区报警，需要有特定的喇叭来发出消息（比如左边有车，左边喇叭报警）来保证时效性。 举例来说，北美地区现在强制要装后视摄像头——有可能小孩会被压到，会有一些特定的要求，在探测到危险的时候，报警声必须在0.5秒以内发出。而这样的传输，如果是对传统的车机来讲，用一个强壮的ARM处理器和安卓系统来做这样的事情，很难满足实时性的要求。因此，这样的系统要求用一些专用、实时的音频DSP或者处理器去做这样的音效播放。然后是像现在比较热的主动降噪，更加要求音频处理和传输的实时性。主动降噪技术首先要去探测舱内有哪些噪声，经过采集处理然后回放一个噪声来去消除这些噪声。这样的回路一般需要控制在几个采样点（几十到几百微秒）之内，这就要求有一个非常快速、实时的音频传输机制，以及非常有效、快速的处理器来处理这样的信号。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 新系列音频处理器替代传统多颗产品 在音频处理器方面，ADI从低端、中端到高端系统都有很好的覆盖。“要去适应这样的市场非常关键。因为市场是多样性的，需要同时提供高中低端的解决方案，所以我们在这里的布置，从低端看，我们会去推Sigma100~300的ΣDSP系列；稍往上看是ADSP-2147x低成本的SHARK系列。在中端的系统是相对高端一点ADSP-2148x的SHARK系列。在高端的系统则会用多颗SHARK处理器来设计。”Vlad透露，“现在新的系列是从高往低走——今年年中宣布的Griffin系列ADSP-SC58x，先期出来是针对高端的市场，替代多颗SHARC去做的事情。它内部集成了一个ARM Cortex-A5的核，2个SHARK DSP的核，同时包括丰富的外设接口，包括Ethernet AVB、MOST150、PCIe等接口，可以去做高端的音频独立功放，或者是车机音频的处理系统。中端目前来讲仍然是由ADSP-2147x/2148x来覆盖。低端的是结合ΣDSP和SHARK，加上新型的A²B的总线，可以去降低尤其是在功放端单片机这样的额外控制部分，达到低成本的目的。”

图4：在音频处理器方面，ADI从低端、中端到高端系统都有很好的覆盖
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新的Griffin系列内核提升到2个450MHz的DSP内核，加上A5内核。DSP内核主要做音效处理以及其他第三方的算法，A5内核是做系统任务，包括接口协议栈等事情。同时，它具有很大的RAM，无需外部RAM，可以降低成本。它有几个版本，包括带A5核和不带A5核的，取决于客户应用的案例。不同的器件封装兼容，因此非常方便做扩展，或者用同一个平台去做不同的定位。 Griffin系列提供生态系统或者工具链、操作系统（包括Linux、Micrium RTOS）、AUTOSAR以及通信界面支持，包括第三方的算法比如音效降噪的支持。更重要的是，它还延续提供原来的ΣStudio系列。“这样，如果客户希望用这个高端系列来做非常高端的音效处理，就不需要从头来做开发。”Vlad说。

图5：ADSP-SC5xx针对汽车音频提供的开发工具
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相对低端的系列提供同样一套SigmaStudio工具链。如果想转到高端系统开发，代码可以直接进行移植。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} A²B远距离总线大幅降低电缆连接 A²B将车机内的I²S、I²C近距离的传输转变了远距离的传输。通过这个总线，车内的多个远距离节点可以连接起来。它提供了非常高的实时性（2个采样点之内的实时性），可以使一些前沿技术比如快速报警、主动降噪成为可能。第三是它是可扩展的总线，其连接是菊花链的，所以在车内的音频架构上，前期如果考虑不周，需要去加节点，这样的总线可以方便地实现，而不用去改架构。除了传输音频的信号之外，A²B还可在总线上传输电源，所以进一步简化了系统的成本，包括总线本身的诊断、电磁干扰兼容性都是符合车规要求的。

图6：A²B总线相比传统总线大幅减少电缆连接
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另外，相比较其他的总线需要很多的协议和开发工作，A²B提供了精简化的总线架构和低廉的成本组件，可以做很多的事情，比如可以实现各种终端的连接，包括系统内的连接，多达32个通道的音频传输，高清的音频和传输等。 车舱视频高清化的重要趋势 在视频方面有一个很重要的趋势是高清化。座舱内的屏幕尺寸会变大，像素会变高，这个变化的快速性超出了很多人的预期。视频正从标准的高清到超高清，甚至是4K高清演进，到2020年，音频传输的处理带宽预计将会超过14Gb，这就为芯片厂商、零部件厂商以及车厂带来了很大挑战。

图7：座舱视频连接的典型需求
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“从具体案例来看，车内屏的数量会变得更多。原来一块车机的屏现在会分布出来，变成大屏。原来传统的仪表盘显示会变成液晶甚至是高清液晶来显示更多信息。比如，智能驾驶的信息，包括抬头显示、后座乘员上的娱乐信息，都会要求高清。连接的数量也会变得越来越多。这也是我们后续产品正在致力做的事情。”Vlad最后表示。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载