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AI时代即将到来 未来汽车仪表板将全新定义
来源:互联网   发布日期:2011-08-28 21:15   浏览:2759次  值班编辑QQ:点击这里给我发消息

未来的汽车将会是这样的:允许你一边开车一边语音输入文字和博客内容;即使不动一个手指头你也能够更换汽车上iPod多媒体播放器的音乐和调节音量;甚至不需要你的手离开方向盘就可以通过一台蓝牙设备建立一个三方通话。 中低端汽车的拥有者将不再满足于标准配
 

        未来的汽车将会是这样的:允许你一边开车一边语音输入文字和博客内容;即使不动一个手指头你也能够更换汽车上iPod多媒体播放器的音乐和调节音量;甚至不需要你的手离开方向盘就可以通过一台蓝牙设备建立一个三方通话。            中低端汽车的拥有者将不再满足于标准配置功能,他们希望卫星导航、多区域温度控制、卫星广播,甚至饮料冷藏库也能成为标准配备。            毫无疑问地,我们已经生活在汽车信息娱乐(AI)时代。配备手动调节调频/调幅收音机和CD播放器的仪表板正在消失,并逐渐演变成包括MP3和DVD播放器、GPS导航系统、免提移动手机呼叫、以及无线互联网浏览设备的AI中心。            为了吸引那些酷爱最先进音视频享受的用户注意力,汽车制造商正在努力创建车载娱乐中心。这些系统将采用最新的微处理器、存储器、传感器、显示器、微控制器单元(MCU)、图形控制器、FPGA和网络接口控制器来实现。        语音激活        AI系统的一个重要发展趋势是语音激活,最近已经有许多相关产品和服务面市。Dial2Do公司可提供只需用语音输入一位电话号码就能建立电话呼叫的产品。在司机双手放在方向盘上并眼睛注意路面的同时,他们能接收电子邮件、发送文本消息、使用电话和完成其他通信任务。        开车者可以借助Innotech Systems公司的另一种设备在开车同时播放音乐,该设备允许你用语音激活口袋中的iPod。借助Accenda Voice Control,用户只需插入现成的耳塞或耳机。一根电缆将Accenda Voice Control连接到iPod的基座连接器,从而开车者可以通过语音指令告诉iPod多媒体播放器做什么。        Sierra Wireless的595W、880W和881W AirLink MP modem如今也具有了802.11 b/g Wi-Fi热点和全路由功能,它们可用来简化汽车与外围设备之间的安装和通信工作。用户即便在他们的车外也可以享受移动宽带连接,实现大容量照片和视频文件的传送。        远程信息通信服务提供商ATX Group公司已经公布了一项计划,旨在通过无线方式将汽车内分布在各处的各种嵌入式设备连接到互联网。该公司与互连汽车贸易协会(CVTA)一起试图组成一个国际工作组来推进这项计划。        将对IC提出巨大需求        根据iSuppli,对用于AI半导体芯片(如ASSP和PLD)的需求有望推动今年的销量在去年18.5%的增长率基础上再增加8.5%。这家市场研究公司认为,两大关键推动力是:信息娱乐耳机增加的附加智能,以及OEM推动第一流电子系统供应商降低产品成本。        “汽车制造商约25%的成本用在电子方面,特别是高端汽车,”向AI市场提供电源芯片的凌力尔特公司产品营销经理Tony Armstrong说。一些市场专家甚至认为电子产品的成本高达40%。很显然,对半导体芯片制造商来说这是一个很好的市场。        根据iSuppli,最大的两家AI芯片供应商是ST和恩智浦半导体公司,它们占据着25%的市场份额。不过,飞思卡尔和英飞凌在整个汽车电子IC市场拥有全球最大的份额。全球AI系统的OEM和售后收入到今年底将有望上升到398亿美元,在去年 369.8亿美元基础上再增加7.9%,到2014年则再增加140亿美元(图1a)。        与此同时,OEM AI系统供应商,如Continental(以前的西门子VDO)、Blaupunkt、Delphi和Visteon,正承受着来自产品制造商的压力,他们需要满足非常有挑战性的高性能和低成本系统要求。这四家公司占OEM市场的57%,根据Strategy Analytics公司(图1b)。

汽车信息娱乐系统领域主要的半导体和系统供应商一览表。

        来自AI系统的大量数据要求使用汽车级的存储设备,如硬盘(HDD)。东芝存储系统事业部的硬盘(如 80GB的MK8050GAC和60GB的MK6050GAC)是汽车系统中用得最多的磁盘存储介质。这些硬盘专门针对严酷的汽车环境设计,工作温度范围可从-30℃到85℃,并且外形尺寸很紧凑,只有69.85×100×9.5mm。        FPGA已无所不在        在今天汽车上能看到的所有IC中,FPGA和复杂PLD(CPLD)是最常见的。它们的可编程灵活性允许电子系统供应商紧跟不断变化的AI市场需求。另外,它们也在逐渐替代ASIC和ASSP。        Actel、Altera、莱迪思半导体和赛灵思都是活跃在这个市场中的主要供应商,他们可以提供汽车级的FPGA、CPLD和结构化ASIC产品,这些产品都具有AI系统所需的低功率和宽带特性。        今年早些时候,Altera推出了许多MAX CPLD、Cyclone FPGA和HardCopy结构化ASIC,这些产品采用了可扩展的硬件/软件架构进行设计。“我们的方案极大地减轻了紧跟不断变化的汽车电子要求通常所需的重复开发成本。”Altera汽车营销经理Dave Elliot表示。        OEM厂商可以将他们的设计移植到生产级的FPGA,或移植到一个低成本的高性能HardCopy结构化ASIC中。现在可以得到的IP内核包括:Altera的Nios II、ARM的M1 Cortex嵌入式处理器、DSP、以及视频和成像IP套件。它们都支持最新的汽车联网标准,如CAN、MOST、LIN和FlexRay。        Altera汽车市场策略的基础是其可编程架构集成系统(PARIS)开发平台。借助PARIS开发套件和Nios II嵌入式评估套件(NEEK),OEM设计师可以选择他们用来开发一个可扩展信息娱乐控制器所需的FPGA器件类型,并在安装到汽车上之前进行充分评估 (图2)。

图2:Altera的PARIS FPGA开发平台

        赛灵思公司推出的一种参考设计可很容易地实现汽车内信息娱乐设计之间的灵活连接。该公司的低功率 Spartan3E FPGA和IP解决方案主要用于耳机设计。它与Intel的低电压Atom处理器的组合可以帮助系统设计师在开发开放AI平台时提高其性能、可扩展性和灵活性水平。        高端32位微控制器和DSP也越来越多地用来开发AI应用和控制任务。例如,瑞萨科技公司的 Super-H 32位144MHz SH7262/64 MCU就是专门针对数字音频系统、MP3附件和图形化仪表板进行优化的高集成度器件。NEC电子公司有10多款32位V850ES/Fx3-L系列MCU 用于为今天的汽车开发车载舒适与安全系统。另外,ADI公司在新的奥迪A5汽车中使用了Sharc处理器来实现该公司所谓的“车内豪华娱乐新水平”。        功率挑战        车载AI功能的开发需要设计师仔细考虑如何使用和管理有限的可用功率,它通常来自车上的12V电池。这类电池正在被使用到它们的负载极限。虽然42V电池也已出现,但它们还没有广泛应用,而且由于其更高的电压,它们还有隔离和电磁干扰(EMI)保护的设计挑战。        对汽车来说,在汽车内所有电子设备打开时和“冷启动”情况下能够带动大负载还是不够的。汽车的所谓睡眠模式(即所有的电子设备都关闭)还必须不泄漏太多的电流,并在长期停车后不会耗尽电池能量。今天的电池在这种模式下的泄漏电量只有几十毫瓦。        这也是为什么一些智能电源器件(如电压和开关稳压器、固态继电器、电机和显示驱动器、电源管理IC和智能功率H桥)正在现代汽车中出现的原因。“然而,与其他应用不同的是,这些芯片必须工作在比消费类笔记本电脑和膝上电脑产品严酷得多的恶劣环境中。电压和温度极限要求更高,EMI挑战也更加艰巨。”凌力尔特公司Tony Armstrong表示。他还指出了满足汽车电子中各种不同工作电压的需要。        任何开关稳压器都需要能在3V到60V的宽输入电压范围内正常工作,以应付汽车的冷启动和负载突变情况。考虑到这些因素,凌力尔特公司推出了一对三路输出、降压型DC-DC转换芯片LT3507和LTC3545。        针对美国欧洲市场设计的电流模式、2.5MHz、36V LT3507有三个内部36V电源开关。一个通道能连续提供2.4A电流,另外两个通道提供1.5A电流,整个芯片采用38引脚、5×7mm扁平方形无引线(QFN)封装。LTC3545是一个电流模式、2.25MHz的同步降压稳压器芯片,主要针对日本市场设计,共有3个通道,每个通道都能提供 800mA电流,整个芯片采用3×3mm的QFN封装。        随着TFT-LCD彩色显示器和更复杂图形功能的普及,司机与汽车之间的人机界面(HMI)必须进行持续改进。Digital Dash公司在可重配置的控制与显示接口原型中使用了来自Osram Opto半导体公司的Ostar-Projection LED光源模块和红外线Dragon发射器。据该公司介绍,这是全球首个将物理控制与曲线型显示表面结合在一起的多点触控界面(图3)。

图3:Digital Dash公司开发的可重配置控制与显示接口原型。

        美国富士通器件公司可提供专门针对扩展温度范围和亮光环境设计的阻性触摸屏。带折射率匹配涂覆层的 6.5英寸N010-0514-T003、6.5英寸N010-0514-T005和7英寸NO-0514-T101显示屏可工作在-30℃到85℃温度范围内,其透射率水平分别为82%、88%和82%。        触摸屏设计也可以通过容性感应方法实现。虽然大多数HMI交互操作发生在汽车中央区域,但设计师可以通过触键控制增强司机的体验。应用包括无钥匙开门、电动座椅、侧视镜控制及乘客侦测。        合作必不可少        软件供应商汽车OEM以及半导体IC制造商正在合作建立一个平台来加强他们在AI市场中的地位。恩智浦半导体公司就与Visteon公司合作,并采用恩智浦公司的Nexperia PNX9520多媒体处理器拓展其在AI市场中的份额。借助其多屏幕显示技术,两个不同的多媒体源可以同时在汽车内播放出来,从而为两个不同的后座乘客分别提供不同的观看内容。        Continental公司则推出了基于微软Auto软件多媒体平台。第一款系统最早有望在明年投入生产。另外,福特电机公司在其Sync AI系统中使用了飞思卡尔半导体公司的i.MX31L多媒体处理器。Sync和General Motors的OnStar是两个最流行的信息通讯系统,到2011年有望成为美国汽车上的标准装备。        一个最轰动的平台声明来自Intel公司,这是一家在汽车IC供应方面有着20多年历史的供应商,它正在向Moblin车载信息娱乐(IVI)机构(www.moblin.org)提供大力支持。该机构的目标是分享软件技术、想法、项目、代码和应用程序,进而创建可以在各种IVI系统间部署的开放信息娱乐平台(OIP)。        有了这些平台后,汽车行业就能创建一种通用的、适应各种产品线和不同代产品的软硬件架构。赛灵思是较新加入IVI参考设计支持阵营的公司之一,该公司提供汽车级低功率FPGA。        “多媒体汽车内将越来越流行,Intel公司为此推出了一款低功率开放平台,它能无缝连接来自不同供应商的各种AI产品。”Intel公司低功率产品事业部车载信息娱乐总监Staci Palmer表示,“业界急需这样一种平台架构,它能适应持续的电子变革,并兼容更长的汽车设计周期。”        Atom处理器是Intel公司为这一平台推出低功率IC策略的一部分。Atom处理器基于 Intel架构(IA),采用45nm设计工艺,在1V电源电压下的工作频率可达2GHz,而功耗非常小(从0.6到2W)(图4)。Intel和风河系统公司正在合作开发用于AI系统的开源Linux平台。宝马公司、德国博世有限公司、Delphi和Magneti Marcelli公司也在积极支持用于AI应用的Linux。

图4:Intel Atom处理器内部功能框图。

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