车载电子需要“全活”主芯片和外围器件

摘要：  为适应车联网需求，车载电子需要“全活”的主芯片和外围器件。

关键字：  车联网，车载电子，主芯片，外围器件

在移动互联大潮的裹挟下，汽车正成为奔跑的“第四屏”，让车联网激发了无比辽远的想像空间。在国际标准化组织(例如ITS)及国家政府的支持下，欧、美、亚许多国家启动了很多车联网研发和试点项目。这些项目从不同角度开发车联网：智能交通处理、先进安全、跟踪信息、提高定位精度、移动位置服务、先进桥路收费、按次/行为付费保险系统，而这涵盖了车联网终端电子的主要功能和服务。“所有这些功能都离不开各种形式的集成电路，同时还会持续拉动半导体市场增长。”意法半导体大中华及南亚区汽车产品部市场应用总监EdoardoMerli指出。

为适应车联网需求，车载电子需要“全活”的主芯片和外围器件。

整合提速带来技术挑战

对于车联网而言，因为功能繁多，芯片的整合显得更加必要。

为适应车联网需求，车载电子需要“全活”的主芯片和外围器件。EdoardoMerli表示，这包括车载网络，即采集汽车状态信息并指挥外围设备执行诊断的CAN控制器;传感器如加速度计、陀螺仪等，以向“云”上传尽可能精确的数据;车载数据接口，如蓝牙和WiFi;音视频处理，用于语音识别和声控交互界面及基于影像的主动安全信息;定位装置，同时支持GPS、GNSS、Galileo、北斗等多定位标准和多卫星系统;汽车与汽车/基础设施的通信装置(3G/4G手机、WiFi、802.11p、电子标签RFID)，这些应用融合是车联网的基础，因此车联网芯片必须实现这些功能。此外，还必须有汽车与平板电脑或智能手机的交互界面(即触摸屏)，为了避免影响驾驶员注意力，还须有声控交互界面。

这对芯片的要求也相应走高。“应用于车联网终端产品的芯片，除了具备强大的计算能力外，还需要能够支持无线通信、卫星导航、文字处理、语音交互等功能。”飞思卡尔汽车微控制器市场开发经理黄熙指出。

恩智浦半导体大中华区汽车电子业务部总经理陈伟进也表示，车联网有四个创新示例来说明不断变化的芯片的需求，一是以太网，二是近距离无线通信(NFC)，三是Car-to-X通信，四是安全性——使汽车免受操纵和攻击的影响。“在互联汽车中，安全性和数据保护对于确保乘客安全越来越重要，需要安全微控制器和加密技术专业知识。”陈伟进指出。

Spansion公司产品营销总监RikGraulus也表示，随着处理数据量的增大，辅助驾驶系统对计算能力的需求也相应增加。考虑到汽车的灵活性、舒适性和节能等要求，需要电子控制单元更加小型化、低功耗，这对车用NOR闪存提出了极高的要求。

在汽车电子行业中，一直有着向集成化发展的趋势，对于车联网而言，因为功能繁多，芯片的整合显得更加必要。“在具体芯片整合方案上，有数字电路和模拟电路的集成、多种通信接口的集成以及不同功能模块的集成。”黄熙指出。

系统方案的高度整合带来的是研发投入的节省、产品周期的缩短，但同时也带来技术的挑战。陈伟进介绍说，模拟信号单元的整合可以包括很多方面，如通信信号、定位信号、语音信号等等。“当前在车联网领域，恩智浦把车联网T-box内的所有处理器整合到一块模组内，即ATOP，实现了高集成度、高整合性和高性能。ATOP模块内整合了MCU接口处理器、GSM/WCDMA基带处理器、GPS/Glonass前端芯片、基带无线前端模块，更创新性地引入且整合了NFC模块，使之成为一套完整的数字模拟高整合车联网终端方案。”陈伟进提到。

语音交互依然“在路上”

目前声控和语音的交互也存在相当的挑战。

车联网发挥作用离不开“交互”的应用，但这需循序渐进。

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“从近期看，市场将更广泛地部署在车载影音主机显示屏上复制智能手机和平板人机交互界面技术以及触摸屏。从长远看，我们认为声控界面将变得非常重要。”EdoardoMerli提到，“语音和声控交互可能是各种智能设备和应用程序在车内通过网络的终极互动方式，未来信息娱乐和远程信息处理应用、双向交互的移动定位服务、导航信息、安全监视信息(电动汽车电池监视系统和相关推荐信息)都可能出现在语音界面。意法半导体支持MirrorLink和Terminal模式连接(软硬件)，而且可提供有强大的电容式和电阻式触摸屏控制器的产品组合。”

黄熙也认为，目前来看语音输出与车载终端互动的方式依然是车载终端发展的潮流。飞思卡尔针对语音应用，开发了基于ARM核的Vybrid和iMX系列处理器，并提供面向多种应用的参考设计与开发套件，使开发者能够快速方便地完成产品的开发和验证，从而快速推向市场。

虽然汽车内语音交互与识别是车联网领域的最新发展方向，但目前声控和语音的交互也存在相当大的挑战，如何解决一系列的语音识别技术难点将是各大公司竞争的关键。

陈伟进介绍说，云计算是解决问题的方法之一，本地可配合DSP的技术来完成相关算法。同时，智能手机已经成为一个运算中心，如何利用智能手机强大的运算实现相关语音应用也是业界重点关注的方向，兼容多种标准的手机互联能满足多数智能手机与车机的互联。这样使车载信息终端与个人便携终端可以有机结合，从而更加便利地提供语音识别与控制。

虽然车联网“看上去很美”，但从目前来看，复杂的业务模式和相关利益方的错综复杂关系是限制车联网大规模推广的主要因素。“因为车联网是跨界技术的融合，最大问题是提出一个让所有的最重要的利益相关者(汽车厂商、网络运营商、汽车系统厂商、消费电子系统厂商以及政府部门)都愿意分摊合理的收入和研发/部署成本的业务模式。”EdoardoMerli指出。

飞思卡尔汽车微控制器市场开发经理黄熙：

多重服务带动芯片需求

车联网终端电子的主要功能覆盖卫星定位、道路救援、汽车防窃、自动防撞系统、车况掌握、个性化资讯接收和多媒体娱乐资讯接收，并提供包括交通信息与导航、安全驾驶与车辆保护以及娱乐通信等多种服务。它涉及的芯片种类繁多，对主处理器、电源管理、射频收发、传感器、视频编解码、通信接口、开关驱动等多类芯片都有着相应的需求。[!--empirenews.page--]

车载信息娱乐系统设计的复杂度很大程度上是由于软件的复杂度带来的。飞思卡尔采用统一的软件框架，将不同的功能抽象成多个层次，并通过中间件实现上层应用软件与底层驱动的交互，从而使应用开发者可以很方便地将软件程序移植到不同的平台上，满足面向嵌入式系统的特定要求。

恩智浦半导体大中华区汽车电子业务部总经理陈伟进：

车载电子要求更苛刻

对应用于车联网的硬件产品而言，除了要保证汽车等级的规范如稳定性、可靠性、电磁兼容性、使用年限之外，还必须有一定的灵活性来满足Telematics不同应用的需求。

同时，如何兼容不同的通信、定位等标准也是非常重要的一个要求。

为满足车载电子使用的各种苛刻条件，从芯片设计之初，就应将系统架构和软硬件设计结合，使之满足诸如AEC-Q100、3GPP、PTCRB、GCF等等认证条件。由于有备用电池的要求，车载T-Box对功耗的要求也非常高。