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Telematics与汽车的完美结合
够聪明的混血性格

【作者: 王岫晨】2008年03月20日 星期四

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今天的汽车,透过电子产品的包装,已经是整合最新科技的「行动」电子产品。车用资通讯「Telematics」是车内应用之无线通讯、资讯撷取与无线网路等技术之整合性系统。可提供包括保护汽车与驾驶人之安全,并提供车内通讯、连网、娱乐与资讯取得等多样化功能,透过与内容供应商合作及入口网站的设置等方式,更可进行行动电子商务等加值服务。


庞大商机是关键

目前Telematics应用的主要终端装置,其核心包括行动电话、车用个人电脑(Car PC或Auto PC)、GPS全球卫星定位系统(Global Positioning System)与紧急呼救系统等四项主要领域。切入这些市场的厂商类型繁多,除了各主要车厂之外,还包含半导体厂商如Freescale、Infineon、ST、NXP与瑞萨等,行动通讯厂商如Ericsson、Nokia、Motorola与Siemens等,汽车音响相关例如Clarion 、Alpine、Pioneer、Blaupunkt、Becker等,著名汽车零件供应商如Delphi,与资讯大厂如Intel及Microsoft等,各家厂商皆看中积极开发此市场,可想见其庞大的商机。Telematics的发展可以加速车内终端装置与相关服务系统的整合,而服务与内容提供者也能藉由Telematics深入车内的基础设施与环境中,并促进终端消​​费者加速应用车内终端装置。


车辆主体的研发周期需要好几年,但电子产品的研发周期则只有几个月。透过电子技术的包装,汽车可以不断地翻新应用,为缺乏变化的汽车产品注入更多活力,相对也带来更多的获利。不过,电子产品要进入车用市场,还必须跨越一些门槛。第一道门槛便是车用产品与电子产品在更新周期上的时间差。深入探讨之,是由于汽车不仅是复杂的机械机构,并且高速行驶在道路上,所以对安全性和可靠性的要求远远高于居家、办公等普通环境,同时在空间和电力供应等方面都受到更多的限制。


对于Telematics产品的要求,主要是必须具备耗电量低、系统稳定、与车内其他系统相容性高、以及容易在车内环境中使用等特性。目前Telematics关键应用技术包括:


  • * 卫星定位系统与导航;


  • * 无线行动通讯;


  • * 数位广播(Digital Audio Broadcasting;DAB);


  • * 卫星数位收音机(Satellite Digital Audio Radio;STAR);


  • * 运算平台;


  • * 作业系统与应用软体;


  • * 显示器技术;


  • * 连网能力;


  • * 电子商务;


  • * 人机介面。



一般来说,现行的任何一种个人或家用电子产品如行动电话、多媒体影音系统,或与电脑相关的PC、PDA、游戏机等产品,都可以被整合进Telematics的范畴中。而以车内特殊的使用需求,因此未来具备语音双向沟通的人机介面将扮演成功的重要关键因素。另外,晶片效能也依据需求而有不同,整合型晶片可将多数影音功能整合,简化硬体架构降低成本。而单晶片则可提供更高效能的处理功能,满足高阶车款应用。


从消费性电子到Telematics

车用资通讯娱乐系统的研发并不需要从头做起,只需让现有的消费性电子产品的资讯娱乐设备符合车载环境的特殊要求便可。换言之,车用资通讯产品的研发只需对现有的消费性电子产品进行裁剪和修补,便可以快速进入市场抢得先机。


在消费性电子产品领域中,网路通信技术将首先在车用资通讯系统中获得大量应用。车用网路通信技术包括车辆对外与各类服务设施之间的通信,以及车内各类设备之间的网路通信。例如利用蜂巢式行动通信网络在车辆与各类服务设施之间进行讯息通讯、提供故障救援、维护保养等服务;利用GPS系统来取得​​位置讯息,可达到导航、位置地图以及当地服务广告等;利用无线网路下载音讯、视讯和档案资料,以实现无线网路通讯和行动办公室;车辆内部的应用网路则可透过蓝牙、Wi-Fi或者USB等方式实现,可透过这些设备将车内的各类资讯娱乐装置进行连结,与使用者的手机、多媒体播放器等可携式设备串连应用,并与车内仪表板和行车操控系统相互联系。


其次是人机界面技术。为了让驾驶者和乘客都可便利地操作和控制车内各类装置,且还不能影响到行车安全,因此必须提供特殊的操作控制系统。例如透过触控面板和图形化操控系统实现人机界面(HMI)的输入和回应等。可以采用2D或3D影像方式来达成显示、按钮、拨号、开关等目的,或者透过语音系统输入各类指令以完成电话拨号、收音机换台等功能的操作,在此同时还必须解决噪音抑制与回声消除等问题,因为这些系统同时必须用于驾驶者手机沟通之用。


第三是强化高效能、稳定度与可靠性等特殊需求。例如,车用系统不可能允许桌上型电脑那样的漫长启动时间,更不能容许动不动就当机或者重新开机。此外,部份系统在车辆停止时仍需持续电源供应,车辆与行动装置唯一类似的一点,就是电源的来源都是电池,不允许过多的电力耗损,因此车用电子产品必须具备高效率的电源管理功能,以准确判断何时进入休眠状态,何时进行完全关机,并在节省电力和快速进入工作状态之间取得平衡。


让车子拥有聪明的大脑

车用资通讯同时横跨了两个产业。一个是产品研发周期短、产品功能灵活多样的电子业,另一个则是研发周期长、功能变化不多的汽车业,如何在二者之间架起畅通的桥梁,是车用资通讯产品厂商所面临的最大挑战。目前最好的处理方式,就是将绝大多数电子产品核心元件分为硬体和软体两个层面来解决,如此便可以相对稳定、变化周期较长的硬体来适应汽车业较长的更新周期,同时以灵活多变的软体来为车载电子装备赋予多样化丰富的功能。


NS美国国家半导体

美国国家半导体(National Semiconductor;NS)一直努力开拓车用资通讯系统市场。目前最常见的车用资通讯系统是内建全球定位系统(GPS)的导航设备以及蓝牙(Bluetooth)免持听电话系统,而这类系统的显示器大多装嵌在仪表板内或者放置在仪表板上。运输公司利用这类资通讯系统追踪运送途中的货物,以及与司机保持联系。美国国家半导体一直致力于为资通讯系统的显示器及相关的人机介面开发各种晶片及解决方案。


《图一 NS电源管理应用工程师Frederik Dostal强调,NS一直与世界各地的汽车生产商密切合作,每当开发新的汽车电子零件时,必定征询这些客户的意见。》
《图一 NS电源管理应用工程师Frederik Dostal强调,NS一直与世界各地的汽车生产商密切合作,每当开发新的汽车电子零件时,必定征询这些客户的意见。》

车用产品线丰富

美国国家半导体电源管理应用工程师Frederik Dostal在访问时指出,美国国家半导体拥有一系列电源管理产品,其中包括耗电极少的直流/直流转换器。这款转换器的优点是可以在系统关机后自动改用睡眠模式,以便将系统的静态电流降至最低。此外,这款晶片也适用于极广阔的输入电压范围,因此系统即使出现负载断电或必须在寒冷天气下启动,这款晶片也可在这样严峻的情况下正常作业。这款直流/直流转换器的效率极高,因此有助于大幅减少热能耗散,以提高汽油的效益。此外,美国国家半导体也提供多款可驱动彩色液晶显示器背光灯的稳流器。


美国国家半导体的讯号路径产品系列有多种不同的放大器及类比/数位转换器,其特点是可将影像感应器提供的类比资料转为数位资料,最适用于倒车摄影镜头及其他感应系统。


介面/LVDS系列晶片可为资通讯系统提供一个可靠的通讯介面,确保系统内的不同电路可以进行高速通讯。高解析度显示器的驱动问题非常复杂,但可藉由较细小、成本较低的电缆为显示器建立一条后端通道,彻底解决驱动的问题。此外,美国国家半导体的介面及LVDS产品产生极少电磁干扰,这方面的表现更一直领先同业。


美国国家半导体最近成功开发一种适用于麦克风的全新远场杂讯抑制技术,这是多年努力的成果,也是技术发展史上的一个新里程。这种类比技术可以抑制声音源的背景杂讯,令声音更自然真实,但功耗又远低于数位杂讯抑制电路,约只有后者的十分之一。


美国国家半导体一直与世界各地的汽车生产商密切合作,每当开发新的汽车电子零件时,必定征询这些客户的意见。开发汽车电子零件需要克服的技术问题大部分都与品质控制有关,这是制造商每日都要面对的问题,当然最理想解决方案是确保不会出现任何ppm故障(ppm failures),而且成本最好降至最低。高温作业是另一个必须解决的问题。由于制程技术及晶片的焊接技术不断出现突破性的发展,因此上述问题已基本上得到解决。晶片商必须拥有先进的制程技术,而且必须对汽车市场有深入的了解,才可满足严格的品质要求。美国国家半导体多年来一直致力为汽车厂商提供各种晶片,而且已建立一套完善的品质检查制度。制程技术更全部符合ISO及AEC的认证标准。


美国国家半导体拥有多方面的优势。首先是拥有一系列适用于汽车资通讯系统插座的产品。除此之外,PowerWise系列晶片属于高能源效率产品,可以确保汽车电子系统无论在备用时还是作业中,都能发挥最高的转换效率。汽车资通讯系统只要利用美国国家半导体的先进LVDS串联器/解串器驱动讯号,互连线路便可采用更细小、更低成本的电缆。


丰富车用系统研发经验

美国国家半导体的另一优势是拥有汽车电子系统设计方面的丰富经验。该公司建立了一套完善的品质控制制度,所采用的技术都符合汽车业的严格要求(例如符合ISO及AEC等方面的规定)。该公司在世界各地都设有技术支援中心,而各地的现场应用技术工程师及行销工程师都致力为客户提供专业的服务。美国国家半导体也特别为汽车制造商提供参考设计及产品选择指南等辅助参考资料。


在2008年德国的CeBit电子消费产品展览会上,德国的一家汽车生产商展出多款配备宽频上网设备的汽车。这是未来的发展趋势,预计新一代的汽车将会采用这种灵活的架构,以便可以加设更多新一代的资通讯系统。但资讯内容是决定这类应用是否受欢迎的关键。美国国家半导体的高转换效率产品不但轻巧纤薄,而且只耗散极少热能。只要将这类高效率晶片与PowerWise产品搭配一起,便可组成各种高效能的系统解决方案,为新一代的资通讯系统提供支援。美国国家半导体一直致力为车用资通讯系统提供各式各样更高效能的音频、视讯及人机介面产品。


ST意法半导体

ST在车用资通讯产品方面的蓝图,将会承袭ST在半导体方面的优势,对于未来车用资通讯的市场,ST将以Cartesio车用应用处理器为基础,提供车用设备连结、卫星定位、行动通讯与多媒体处理等应用的整合方案。在发展策略上,ST将整个车用资通讯市场分为四大方向。在汽车音讯市场方面,汽车音讯市场ST目前是市占第一的厂商,在这样的优势下,ST未来会将导航系统解决方案透过这样的基础推广给市场。在导航系统方面,ST在车用导航提供了高敏感与高效能的GPS晶片解决方案。另外在车用安全与电源供应也是ST的强项,往后预计这四个领域都将是ST在车用资通讯攻城掠地的主要市场。


《图二 ST营销经理邓殷敦说明,ST在高阶PND产品拥有Nomadik产品线可作为支持,但若偏向于车用导航或In-Dash的部份,ST会强调使用Cartesio。》
《图二 ST营销经理邓殷敦说明,ST在高阶PND产品拥有Nomadik产品线可作为支持,但若偏向于车用导航或In-Dash的部份,ST会强调使用Cartesio。》

Cartesio应用处理器

ST行销经理邓殷敦表示,ST新的Cartesio应用处理器是专为汽车市场针对品质及可靠性要求而设计,除了本身是一颗MCU之外,也整合了基频元件,是个双核心架构内建GPS子系统,包含一个ARM9与一个ARM7的核心,因此在进行GPS运算处理时不会受到任何影响。此一系统单晶片元件在汽车市场的应用领域非常广泛,包括OEM和可携式导航装置(PND)、汽车追踪系统、电子收费系统和先进汽车音响系统等。


例如可携式导航产品的全球供应商Garmin,便整合了ST的Cartesio处理器于其多款导航系统系列新产品中。目前在PND市场上,具领导地位的制造商已开始采用整合主处理器及GPS功能的系统单晶片解决方案来设计产品,以取代过去个别选用处理器和GPS的设计方法。此一整合方式能有效提升产品的功能与可靠性,因而在可携式导航市场愈来愈普及的状况下,预估在2008将有四成的PND采用此种解决方案,2009年及2010年将会呈现更快的成长速度。


根据iSuppli的市场调查,ST是车用资讯娱乐(infotainment)市场的半导体制造领导厂商,也是汽车产业的前三大晶片供应商。 ST的Cartesio处理器是专为汽车市场对于品质及可靠性的特殊且严格的要求而设计。此一系统单晶片元件在汽车市场的应用领域非常广泛,包括OEM和可携式导航装置(PND)、汽车追踪系统、电子收费系统和先进汽车音响系统等。


Nomadik是ST的应用处理器,也是导航系统主要的处理核心。 Cartesio系统单晶片是ST先进Nomadik应用处理器平台的衍生元件,整体承袭了Nomadik的架构,但是ST为了强调在导航方面的应用,将视讯和音讯处理功能独立而出。因此简单说,ST在应用处理器方面,针对汽车导航应用而设计了Cartesio产品线,例如STA2062等,这部份产品将不进行影音部份的处理。


Cartesio处理器搭配ST的GPS RF晶片(STA5620),可显著缩小产品尺寸和减少材料的成本,又不会对产品的性能造成影响。 Cartesio应用处理器整合了功能强大的32bit ARM CPU核心和高灵敏度的32通道GPS子系统,以及CAN、USB、UART和SPI等许多周边界面,并且能够提供on-chip高速RAM记忆体和即时时钟功能。


Cartesio系统单晶片适合于汽车产业的各种不同的应用系统,如OEM导航设备、可携式导航设备、汽车追踪系统、电子收费系统和高阶车用收音机。而若要做到In-Dash的功能,则可与ST原有的车用音响产品线进行整合,便不需要将影音处理功能强制加入ARM9的处理功能之上。因此若要强调高阶的PND产品,则ST拥有Nomadik产品线可作为支持,但若偏向于车用导航或In-Dash的部份,ST会强调使用Cartesio。ST在汽车技术及应用领域上的实力备受肯定,Cartesio处理器在设计上也能满足汽车市场对品质和可靠性的特殊且严格的要求。


Cartesio系统单晶片是ST先进Nomadik应用处理器平台的衍生性元件,具备Nomadik完整的影音处理能力,能满足资讯娱乐应用产品​​的需求。在整合了导航功能之后,机板面积都可以减小,效能又不会受到影响。且ST的产品均通过车用标准,在效能上非常受到肯定。配合完整的生产经验与能力,加上高良率的产出与高品质的保证,都是ST目前在多项车用领域囊括全球最高市占率的原因。


《图三 Cartesio系统单芯片是ST先进Nomadik应用处理器平台的衍生性组件,具备Nomadik完整的影音处理能力,能满足信息娱乐应用产品的需求。》
《图三 Cartesio系统单芯片是ST先进Nomadik应用处理器平台的衍生性组件,具备Nomadik完整的影音处理能力,能满足信息娱乐应用产品的需求。》

NXP恩智浦半导体

恩智浦半导体(NXP Semiconductors)在车用资通讯领域的发展上一向非常积极,目前也是全球前五大厂商之一。恩智浦半导体近期也宣布与汽车供应商伟世通合作,共同推动车用资讯娱乐系统的发展。


目前,消费者对汽车的体验正在从单纯的驾驶转向娱乐,而汽车制造商正寻求合适的解决方案,透过其灵活性、可扩展性和创新性建立起消费电子与汽车电子之间的桥梁。为了实现这个目标,恩智浦也与伟世通等合作伙伴一起努力,将最新的数位家庭技术引入汽车,并以消费者的需求为导向,开发简单的创新型解决方案。


伟世通选择的是恩智浦知名的Nexperia PNX9520多媒体处理器,为车用资讯娱乐系统开发多项创新的视讯和音​​讯处理器技术。 PNX9520多媒体处理器针对多项软体进行改进,能够提供汽车后座娱乐系统多个视讯播放萤幕,消费者可在车内透过可携式媒体播放器等多种来源欣赏高品质的个人化内容。


伟世通与恩智浦推出的多萤幕技术可同时在车内播放来自两个不同多媒体来源的内容,为后座的两位乘客分别提供独立的内容,使消费者能够从多种来源欣赏自己喜爱的内容,并播放不同格式的最新高品质视讯和音讯。在2008年的国际消费电子展(CES 2008)上,恩智浦展示了一款参考设计方案,这是使用单颗多媒体处理器晶片,透过完备的车内连接系统,在两个不同的萤幕上解码并播放视讯。此外,PNX9520多媒体处理器还可带给消费者SIRIUS后座电视(这是一种将家庭电视即时传输到车内的突破性电视服务)。这项合作,伟世通的部分产品将采用恩智浦的PNX9520多媒体处理器。


这个解决方案是以单晶片多媒体处理为目标,采用了恩智浦针对资讯娱乐系统的创新技术,为汽车制造商节省了时间、精力和成本。 PNX9520的高阶软体功能不仅灵活,而且能将不同内容呈现给同车内的每名乘客,供他们选择欣赏,汽车制造商也将从中受益。


恩智浦的Nexperia PNX9520处理器采用一系列专属的视讯后处理专利演算法,能够提供一流、生动的影像品质,播放各种不同来源和不同格式的视讯。 PNX9520解决方案专为车用资讯娱乐系统而打造,并以软体来执行所有应用,让使用者可以灵活地使用最新的音讯和视讯编解码器。例如可以在车上透过多种输出方式(如多个萤幕、多个扬声器和耳机等)体验多种来源(如DVD播放器、硬碟、USB和SD卡,现在更包括视讯广播接收)的多媒体内容。恩智浦也积极与许多独立软体供应商密切合作,如Mocean Laboratories AB正为基于Nexperia的车用资讯娱乐系统开发软体产品。


Actel

谈到车用电子元件设计,不得不提到FPGA在这个领域应用上的重要性。新一代的电子技术与汽车工业要能够擦出火花来,以过去普遍采用的微处理器、微控制器或ASIC等车用控制的方法必须加以改变,目前许多车用电子设计师已经开始使用FPGA (Field-Programmable Gate Array)来解决汽车与电子科技结合所衍生的新问题。


Actel亚太区总经理赖炫州指出,FPGA在车用电子的商机无限,包括车用资通讯娱乐用途的行车资讯系统、GPS导航系统、多媒体娱乐系统等,辅助驾驶与警示系统如夜视系统、停车与倒车辅助系统、道路警示与胎压监控等,此外例如声控系统、HUD(抬头显示器)等都是FPGA适用的产品开发领域。


FPGA在车用领域开始普遍获得应用,因为其所拥有的优势与车用电子的应用需求非常符合,FPGA灵活的设计弹性让设计人员可以很容易地满足使用者对于车用电子各方面新功能的需求,例如行车安全性高、乘坐舒适性佳、以及快速的资讯处理速度等。而为了让车用电子产品更快推出市场领先对手,开发速度更快、成本低廉与安全性高的车用电子设备需求也因此而生,并发展成为当前趋势。只是车用电子冗长的研发周期经常使得产品无法跟上应用潮流,而且不断演进的车用网路规格以及消费性电子产品的汰旧换新速度,使得研发厂商必须承担非常高的设计成本以及市场淘汰。


目前车用电子开发设计厂商所面临的最严苛挑战,就在于必须降低成本、提高温度容许范围、提升品质与产品可靠性,以及减少元件体积等。而FPGA等可编程逻辑元件(PLD)正可提供高弹性、低成本与便利的解决方案,比起传统硬体产品更能改善产品快速上市的问题。


FPGA这类可编程逻辑元件的优势在于具备高弹性,其可重复编程的特性让设计人员从设计的原型阶段到量产阶段,都能随时更新设计内容,只要透过软体资料串流进行编程,便可快速修改原有的设计,省去重复研发与生产时的光罩成本。


知名的FPGA供应商Actel很早便已经重视车用电子市场,并已经向汽车产业提供解决汽车设计上师特定需要的最宽广的汽车产品线。


FPGA元件可以大幅缩短开发时间,降低晶片生产与测试的成本,因此是微控制器的最佳替代方案。在设计过程中,FPGA的可程式化特性可以根据需要重新程式设计,并快速完成原型产品的开发,迅速地将产品推向市场。当需求改变时,FPGA的高弹性也使元近即使已经应用到产品中,仍可以随时对其进行修改与更新。因此可见FPGA在汽车应用领域中的独特魅力。


Actel的FPGA目前已经广泛应用于远端资讯系统、传动系统的引擎控制单元、乘客安全应用和各种控制功能等。 Actel的车用FPGA特色在于实现高可靠性的技术,并利用低成本可程式化设计提供车用设计的最佳功能组合及优势。


《图四 Actel亚太区总经理赖炫州指出,FPGA在车用电子的发展前景商机无限。》
《图四 Actel亚太区总经理赖炫州指出,FPGA在车用电子的发展前景商机无限。》

Altera

同样在FPGA领域拥有杰出成就的Altera,为了增加汽车级产品线以丰富可更新平台辅助系统和解决方案,近期也加速推出了车用电子产品组合。为了提供车用电子市场的创新平台,Altera宣布CPLD、FPGA和结构化ASIC系列部分型号的汽车级元件正式上市。汽车级规范符合严格的汽车品质和可靠性标准,这是Altera为支援汽车OEM而进行的最新系列开发,以帮助OEM针对新兴的车用资讯娱乐、网路和辅助驾驶应用建构可更新平台。


与ASIC和ASSP不同的是,这些平台很容易在各种汽车款式中突出产品优势。使用可编程逻辑解决方案,和ASSP产品相比,汽车产品能更迅速地满足快速变化的功能需求,而功能需求的变化要比典型的汽车设计周期快得多。


Altera产品系列的部分型号指定在汽车级,包括MAX 7000AE和MAX II CPLD、Cyclone、Cyclone II和Cyclone III FPGA以及HardCopy II结构化ASIC等。 Altera的低成本Cyclone III FPGA是65nm制程的汽车级FPGA,HardCopy II结构化ASIC是汽车级结构化ASIC。


为了达到产品及时上市,并实现高阶影像增强功能的汽车后视倒车摄影系统功能,三洋电子在其CCA-BC200汽车后视倒车摄影系统中也采用了Cyclone II FPGA和Nios II嵌入式处理器。 Cyclone II FPGA的Nios II嵌入式处理器为三洋公司提供高性能影像处理解决方案,降低了广角和偏角失真。和DSP方案相比,单晶片FPGA是更精简、更可靠的解决方案,而前者通常需要两个以上的元件。


CCA-BC200是配件市场后视倒车摄影系统。该系统可以连接至所有汽车的视讯监视系统,对影像进行数位校正,实现更清晰自然的影像。 Altera的Cyclone II FPGA结合其Nios II嵌入式处理器,实现高性能影像处理功能,例如缩放和编码以及控制功能,性能超出了很多消费性汽车应用中的DSP处理器和微控制器组合。三洋公司采用Altera解决方案来实现影像转换、滤波、平滑和混合等高阶演算法,为CCA-BC200提供即时「鱼眼」校正功能,防止「梯形失真」。这些功能实现清晰、正确的影像,帮助驾驶员安全地进行倒车,清楚地看到道路上有什么障碍。


《图五 Altera的低成本Cyclone III FPGA是65nm制程的汽车级FPGA。》
《图五 Altera的低成本Cyclone III FPGA是65nm制程的汽车级FPGA。》

PARIS开发平台

Altera汽车发展策略的基础是PARIS开发平台,它是可全面更新的开发平台。该平台由Altera和TRS-STAR联合开发,于2007年10月首次发表,采用FPGA架构的PARIS平台设计用于方便Altera及其合作伙伴预认证的矽智财(IP)整合,迅速且高效率地进行车用电子应用开发。 PARIS平台使汽车OEM能够将他们的设计导入到产品级FPGA中,或者移植到低成本、高性能HardCopy II结构化ASIC中。提供的IP内部核心包括Altera的Nios II和ARM的M1 Cortex嵌入式处理器,以及DSP、视讯和图像IP套件,并支援最新的汽车网路标准,例如CAN、MOST、LIN和FlexRay等。


Altera的汽车级产品是智慧型网路汽车电子发展的一个关键组成。利用成熟的可编程解决方案,汽车OEM能够迅速且高效率地建立车载和售后电子平台,确保型号满足所有的品质标准。


Freescale飞思卡尔半导体

提到车用电子,就不能不提到Freescale。 Freescale在车用电子市场始终排名全球第一,完整解决方案以成本优势配合更高效率,自然在车用市场占有一席之地,产品线包括8位元、16位元与32位元MCU、类比元件与感测器等。应用范围更包含了整车元件,例如汽体本身的底盘、引擎、车身、安全、保全及导航系统所使用的半导体元件,而在车用资通讯方面更是众所皆知的重要厂商。


Freescale在MCU市场上的重要成就,是到目前为止,该公司的16位元S12和S12X车用MCU出货量已超过3亿颗。除达成出货纪录的新里程之外,该产品也同时保持了低于百万分之一的低瑕疵率。


S12与S12X元件是以16位元MCU架构为基础,其设计具有可扩充性、软硬体重复利用以及与多种汽车电子平台之间的相容性。 16位元MCU系列产品广泛运用在车体、底盘及安全应用,以及成本敏感的引擎控制设计。 S12元件提供多种性能及记忆体方案以及平顺的升级方式,可确保顺利升级至性能更佳的S12X MCU。 S12架构具备两种极适用于高性能16位元车用设计的整合性创举,也就是单晶片XGATE辅助处理器及内建的FlexRay技术。FlexRay技术的运算执行速度高达现有汽车网路通讯协定速度的10倍。这种高频宽造就了精巧而多功能的稳定控制系统、精确的引擎管理以及轻巧的电子式「线控煞车」系统,可望取代笨重的液压式煞车。


另外Freescale也达到了32位元Power Architecture微控制器(MCU)出货超过1亿颗的纪录,该产品可为今日使用在汽车引擎及传输控制上的电子模组提供智慧型的处理,尽管这些并非直接应用于车用资通讯的产品,不过仍然很值得一提。目前飞思卡尔的动力MCU市占率约45%,2007该公司的Power Architecture动力用MCU出货量已达到3000万颗,较2006年有显著提升。


《图六 Freescale的16位S12和S12X车用MCU出货量已超过3亿颗的新里程。图为S12XF系列控制器。》
《图六 Freescale的16位S12和S12X车用MCU出货量已超过3亿颗的新里程。图为S12XF系列控制器。》

软体将为Telematics注入新活力

电脑已经成为包括汽车资讯娱乐产品在内的大多数电子产品的核心元件,而软体是电脑系统功能性和灵活性的关键所在。因此,软体也必将成为车载资讯娱乐产品的关键。不论厂商要采取红海策略还是蓝海策略,都需要拥有得心应手的软体研发平台。


软体将成为车用电子产品是否能够决胜市场的关键。电脑软体系统的建构都要从作业系统做起,但目前车用作业系统都是一些老旧、偏门的作业系统,连Linux也不在使用的行列当中。这是因为许多车用资通讯系统只是由简单的收音机、磁带或CD播放器,顶多加上卫星导航系统,因此并不需要复杂的软体。然而这种情况很快就将改观。车用资通讯系统目前关键在于如何从消费性电子市场中选择最安全、可靠与适用的产品,并迅速针对车用环境进行改良,不只硬体,更包括软体。且硬体的改良可以快速完成,但软体的改进却是永无休止。


从电子产品制造商的角度来看,车用资通讯产品研发应该具备三方面的能力:第一,是以灵活的电子产品特性让汽车可快速反应市场需求;第二,是以平台化的软体研发技术全面降低车用电子产品的研发成本;第三,是以经过市场长期验证的参考设计拿到进入高利润市场的入场券。


为了获得这三方面能力,产品研发厂商仅拥有先进的软体研发工具还不够,必须注意两个方面。第一,要完全融入电子产品的研发生态之中。电子产品研发的生态环境不仅有软体工具供应商,还包括晶片供应商、ODM、IP供应商、中介软体供应商等产业上下游相关厂商。在生态系统中整合战略伙伴能力进行技术合作,将更加速推动市场发展。第二,软体研发过程中应可随时获得专业服务与支持,如此更可快速解决所遭遇的问题。


《图七 Wind River台湾区总经理李隆仁说明,Wind River的关键技术不仅在航天环境中获得长期应用,并早已在汽车制造业获得广泛支持。》
《图七 Wind River台湾区总经理李隆仁说明,Wind River的关键技术不仅在航天环境中获得长期应用,并早已在汽车制造业获得广泛支持。》

Wind River车用娱乐平台优势

Wind River台湾区总经理李隆仁说明,Wind River是拥有20多年经验的设备软体研发平台及工具供应商,许多航太设备都采用Wind River的软体与研发平台。而将与太空船同样的技术应用于Telematics领域,使得Wind River的研发平台在可靠性上独占优势,并可让电子厂商快速进军高阶车用市场。


早在2002年5月,Formula One大赛的主办者FIA(FEDERATION INTERNATIONALE DE L’AUTOMOBILE;国际汽车联合会)就已经确认使用Wind River的VxWorks软体系统。而今天,Wind River也已经与业界厂商合作推出Telematics系统参考设计,产品制造商只需在参考设计的基础上略加修改,便可在短时间内将产品推出市场,避免高成本与高风险的研发过程。


除了可靠性的优势,Wind River车用娱乐平台之所以能够节省研发成本、加速研发进程,主要是以其VxWorks操作系统为基础,加入开放、整合并以Eclipse为基础的Linux研发软体,并将基础多媒体和网路中介软体整合为一。其关键技术不仅在航太环境中获得长期应用,并且已经获得汽车制造业的广泛支持。


Telematics市场现况与发展趋势

美国国家半导体电源管理应用工程师Frederik Dostal表示,车用资通讯系统市场正在起步发展。例如美国国家半导体在几年前已进军汽车导航系统及后座娱乐系统的市场。由于越来越多政府立法规定汽车电话必须加装免持听筒,因此汽车音响系统的音效必须进一步提高才可满足这个需求。此外,目前只有极少汽车可以透过资通讯系统与外面保持联系。例如,最新推出的汽车可以接收传统的有线/无线电视节目以至卫星电视节目,可惜这类新车出售的市场并不很多。此外,越来越多豪华房车都加设宽频上网设备。虽然有人认为汽车视讯系统提供的资讯会令驾驶者分心,但有关交通情况的即时报告(包括播出有关前面路段交通情况的图片、有关火车班次、飞机航班和机场情况、天气报告以及个别地方的地区性资料)对驾驶者或旅客都极为有用,甚至是必要的。


根据过去的经验,新技术的普及应用有它的发展规律,例如大部分导航系统及后座娱乐系统并非汽车原装的OEM系统,而是车主购置汽车后再在市场上补购加装的配件。这些非原厂装配的汽车配件一般都较为便宜,但严格来说并不完全符合AEC及汽车业规定的其他标准。宽频资通讯系统市场也可能会朝着同一个方向发展。


结语

在车身控制、安全防盗与资讯娱乐等各类车用电子产品中,资讯娱乐产品最接近普通的消费电子产品,是电子厂商最容易跨入的市场。此外,台湾电子产业在​​全球占有显赫的地位,更是有机会由此切入门槛较低的车用资通讯市场。不过车载资讯娱乐领域竞争者众多,在激烈竞争的市场中,厂商们最直接的想法,就是以更低的成本来推出相同的产品,以成本竞争优势来对手进行面对面的红海厮杀。而更进一步的,厂商则是希望能够拥有自己的蓝海策略,推出对手无法提供的产品特性,以占有更广阔的市场空间。这些有形无形的竞争,无疑都是将车辆推往下一世代智慧化发展的推手。未来的车子能有多聪明,问问Telematics就知道了。


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车载Telematics的应用趋势与技术架构
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