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車用通訊協定與車載娛樂系統簡介
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發表於 2012/1/19 下午 05:29:22

       隨著半導體製程的快速演進,汽車電子所使用的通訊協定也越來越多樣化,以因應製造商不同的需求(例如頻寬或是成本)。而目前所使用的車用通訊協定最大宗的前三項則包含了CAN BusLIN BusFlexRayCAN Bus為一種串列雙線式全雙工的通訊規格,由德國Bosch1985年提出,目前已經是車用通訊的主流,也部份用於工業控制。其優點包含通訊距離長,具備硬體偵錯機制,擴充性良好,多Master自動優先權判斷,抗干擾等。LIN Bus的發展則是用來延伸CAN Bus的最後一哩,通常為一個同時具有CAN LIN Controller 16-bit MCU當作LIN BusMaster,將CAN的訊號接受後向下轉成LIN message發送給其它的LIN Slave,而LIN Slave通常則為8-bit MCU,負責簡單的IO控制或是感測器訊息傳送。LIN Bus只需要一條線,且無需要仲裁判斷,全部交由Master控制何時要送與收message,相較於CAN成本又更低廉。FlexRay則是主打高頻寬,應用於煞車系統等需要即時處理的系統。此三種車用通訊協定彼此相輔相成,構成了車內通訊的網路。

車用軟體標準-AUTOSAR
 
       傳統的開發方式為開發商選擇一特定處理器(具有CANLINFlexRay Controller),然後依據此硬體開發底層Driver,接著再開發上層應用程式。而若處理器廠推出另一款新的MCU時,又必須再花時間去重新開發所有程式。此外,After-sales Diagnostic也會因為不同的處理器而變的極度困難。而AUTOSAR (Automotive Open Software ARchitecture)的出現就是為了要解決這些問題。它提供了一套軟體的介面標準,讓開發商可以開發通用的軟體適合於所有相容於AUTOSARMCUAUTOSAR也定義與OS之間的Interface,使OS上的開發也是需要透過標準的API就可以做到控制ECU硬體。對於MCU處理器廠來說也有好處,只要提供MCAL(Micro Controller Abstraction Layer)driverAUTOSAR開發環境結合,就可以輕易的讓開發商使用。而從AUTOSAR延伸出的開發環境有EB TresosMentor Graphic Volcano等,都有支援至少到AUTOSAR v3.1
 
車用軟體標準-GENIVI

      除了車內訊號的通訊之外,另外一個與安全性相關的就是所謂的車載娛樂系統(Head-Unit)。目前車載娛樂系統的功能已經相當多元,包含導航,倒車鏡,影音播放等等。所選用的OS也大致上分為微軟Windows (XP embedded)或是Linux的某一些分支(UbuntuMeego)。而對於Linux而言,由於分支太多,且並無針對車用所在意的安全性,即時性,開機速度,穩定性等做規範,所以後來有一個非營利協會叫做GENIVI針對車用的Open-source做出很多規範。目前已經有很多Linux base的軟體提供商都宣稱有符合GENIVI的規範 (Wind RiverMentor Graphics),這也使得汽車開發商不需要再去針對安全性等作考量,而是更可以針對上層的人機介面做出差異化,縮短Time to Market

車載娛樂系統簡介(Infotainment)

      除了Head-Unit之外,位於方向盤前方的儀表版,也漸漸走向虛擬化(Virtual Instrument Cluster)。日前凱迪拉克推出的車內娛樂系統,就將傳統指針式儀表版用LCD panel取而代之,並且可以透過位於方向盤上的joy stick選擇顯示模式,透過3D動畫的效果與可以任意調配儀表板上資訊的技術,更可以滿足金字塔頂端客戶的需求。Tesla 日前也使用NVIDIA Tegra做了一套車載娛樂系統,同樣使用Virtual Instrument Cluster,且Head-Unit部分可透過觸控螢幕控制天窗,車燈等,進一步將觸角伸進汽車電子的更底層。

未來趨勢

      目前車載娛樂系統的CPU運算能力已經相當強大,但是尚有許多新技術仍未整合入至汽車電子之中,例如Virtual Reality與導航的結合,Machine to Machine (M2M) Communication取得周圍車輛車速與相關安全性資訊評估用路安全,聲控車門,生物辨識等等,都需要更多的運算能力與更多的安全性與通訊規範。對於MCU廠來說,將FlexRayCANLIN Controller整合至同一顆SOC中,以方便中央軟體統一控制,以便於達成汽車自動駕駛的終極目標,也會是各家大廠的兵家必爭之地。

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