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撰稿人：明導國際 (Mentor Graphics Corporation) 的 Andrew Patterson 如今，車載信息娛樂 (IVI) 系統的功能在消費者購買新車的決定中起著關鍵性的作用。消費者對每款新推出車型的車載信息娛樂功能水平都有很大的期待。因此，汽車生產商及其供應商也面臨著極大的壓力，為了超越競爭對手，他們需要以更快的速度推出新型車載信息娛樂系統。 標準的車載信息娛樂功能目前包括 GPS 導航、多媒體娛樂、音控和安全診斷。未來，不斷發展的車載信息娛樂技術還將包括移動辦公、用戶可下載應用、智能導航和車輛追蹤、手勢識別和云連接等。在供應鏈的下游，半導體生產商正致力于拓展業務和產品系列，以支持車載信息娛樂功能。正如開放的大路一樣，車載信息娛樂的未來充滿了無限可能。 車載信息娛樂市場和手機市場在先進性和技術方面有很多相似之處。智能電話技術使用戶對高性能3D 圖像、觸摸屏技術和定期內容更新有了新的期望。從某種程度上來說，這些技術皆可用于車載信息娛樂系統。然而，由于缺乏可重復使用的代碼或因太復雜或難以處理而無法適配的開源中間件，車載信息娛樂技術很難實現重大突破。 隨著主要軟件升級的成本不斷攀升，車價有可能會超出普通消費者所能承受的水平。因此，汽車生產商正在尋找新的方式來降低生產和維護車載信息娛樂軟件的成本。據 linuxinsider.com 網站信息顯示，一輛高端豪車因此所使用的代碼多達2000多萬行，而這一數量還將不斷增加。 開源軟件是降低生產和維護車載信息娛樂系統成本的一種方式。通過結成行業聯盟，汽車生產商及其供應商可能共享從商業角度上來說在他們的市場上沒有差別的車載信息娛樂系統標準和軟件。 向開源軟件轉型 與其它行業細分領域相比，汽車生產商采用開源模式的時間較晚。有關所有權、責任和授權的問題是主要障礙。然而，就車載信息娛樂系統來說，一個非常靈活的操作系統，諸如Linux® 等，會使汽車生產商及其供應商能夠更加輕松地解決這些問題。基于Linux的 系統在企業網絡和消費類電子領域得到了公認，自然也適用于高級車載信息娛樂系統。采用 Linux 的汽車制造商 (OEM) 能夠利用迅速發展的生態系統和由世界級開發商組成的活躍社群，而不是將消費者導向功能添加到傳統的私有汽車操作系統中。這些社群所使用的現有開源代碼將在調整后用于車載信息娛樂系統。 GENIVI 聯盟：合作社群 一方面，汽車行業一直競爭激烈。而從另一方面來說，鼓勵行業合作也有助于在維護安全性和可靠性的同時降低成本和提升創新水平。GENIVI 聯盟就是一個很好的例子。該聯盟于2009年成立，是一家非贏利性企業組織，旨在設定基于開源的標準車載信息娛樂平臺，供其成員使用。汽車生產商認識到，他們再也無法僅憑自己的力量提供開發高級定制的車載信息娛樂系統所需的資金，事實上，其中很多車載信息娛樂系統都具有相同的功能，包括音頻支持、導航和診斷等。汽車生產商分享共同的中間件才是唯一合理的做法。 競爭對手之間分享無差別的軟件在汽車行業還是一個比較新的現象，但這卻是公認的共同進步的最好方式。GENIVI 成員目前共同合作，針對他們最新的車載信息娛樂系統設計和提供基于 Linux 的解決方案。 GENIVI 的優點在于這些合作設計解決方案的最終版本還是由汽車生產商各自決定。舉例來說，創新型人機界面使得每次安裝都會帶來不同的外觀的和感受，符合具體車型或不同汽車生產商的主題或風格。因此，每輛汽車都有著自己獨特的車載信息娛樂用戶體驗和品牌個性。 符合 GENIVI 要求的功能 GENIVI 解決方案的技術范圍正不斷被審核。當前范圍內的功能在圖1中有所展示。GENIVI 聯盟的關鍵可交付功能之一是合規計劃 (Compliance Program)。該計劃讓軟件和服務供應商能令其產品符合當前的 GENIVI 要求，并登記為合規型（圖2）。符合合規計劃規定的功能可公布他們的合規狀態，并在 GENIVI 網站上 (www.genivi.org ) 列出。 這很關鍵，因為汽車制造商目前正在需求建議書 (RFP) 中將 GENIVI 合規列為新型車載信息娛樂系統的必需規定。為對這些建議書做出回應，軟件供應商及其子供應商需要證明他們能生產出符合 GENIVI 合規需求的產品和服務。 
圖1：GENIVI 合規平臺包含 Linux 服務、中間件以及開放應用層接口。這些都是整個車載信息娛樂解決方案組合里不可或缺，但無差別的核心元素。 明導等軟件廠商已經推出了具有成本效益的設計工具，讓一級設計機構和汽車制造商/原始設備制造商能設計和執行車載信息娛樂系統。該流程通常從符合 GENIVI 要求的基準開始，接著進一步發展至包含與眾不同的組件，如人機接口前端以及與半導體供應商最新硬件解決方案的整合。
圖2：符合 GENIVI 要求的 Linux 是貢獻開放源代碼的組合 2012年 GENIVI 發布和更新 最近在巴黎舉行的 GENIVI 所有成員大會上，450多名與會者分享了他們對當前和未來車載信息娛樂系統的意見和需求。2.0版 GENIVI 規范現已發布，供應商將開始提交他們的車載信息娛樂平臺供合規批準。2.0版的新功能包括對音頻管理軟件的支持以及低級系統守護程序功能。 音頻管理支持功能讓車載信息娛樂系統能夠高效管理來自車輛不同部位的音頻數據流，并將這些數據流發送到有需要的地方。例如，如果電話響了，車載信息娛樂立體聲系統會自動減弱聲音。 如今，GENIVI 開源軟件所要求的內容有80%都能通過現有社群獲取，如 MIT、GPL 和 MPL。新的由 GENIVI 生成的組件目前正通過專用的 GENIVI 開放源庫來貢獻和托管，這個庫將隨著新貢獻被接受和批準而逐漸發展。 另外兩個 GENIVI 需求規范（3.0和4.0版）在2012年得以規劃，會進一步提高車載信息娛樂平臺的功能和普及度。GENIVI 由多個“專家團隊”組成，研究導航、媒體和圖形的趨勢和要求、車載信息娛樂系統架構以及車輛與外部世界的連接。更多大量研究團隊正在研究虛擬化和包含替代操作系統，諸如安卓 (Android)，等技術。 信息娛樂系統執行架構 安全性和可靠性是所有汽車生產商都最重視的內容，對開源軟件以及復雜電子設備的包含都意味著新的風險水平。一輛現代化豪車擁有約70至100個基于軟件的電子控制單元 (ECU)。迄今為止，這些電子控制單元已經獨立于車載信息娛樂系統而存在。干擾的風險一直非常高。然而，隨著制造商力求進一步削減成本，在一個通用硬件平臺上整合功能的概念正變得更具吸引力。例如，倒車傳感器可能基于高度可靠的 AutoSar 功能，但傳感器也需要與信息娛樂系統相互通信，為駕車人生成音頻警報。 在安全范圍的另一端，制造商面臨著對諸如安卓應用等流行市場應用以及汽車乘員通過車載信息娛樂系統下載并使用這些應用的能力的需求。毫無疑問的是，這些應用不應干擾到車輛的安全關鍵型功能。另外，軟硬件設計架構還必須允許所謂的“不受信賴的應用”（能從互聯網直接下載并可能造成軟件病毒或問題）的安全和獨立。 車載信息娛樂系統架構可能還包括一個虛擬化層，使多個操作系統能夠在同一個硬件平臺上運行（圖3）。每個操作系統在一個專門的虛擬機上運行并共享硬件資源。不同的操作棧之間以可控的方式實現通信。這樣便能獨立啟動，從而使關鍵的安全功能比車載信息娛樂系統更快達到可用狀態。。
圖3：包含虛擬化層的典型執行架構，支持多個操作系統。 其它架構解決方案包括使用多核硬件平臺滿足每個操作系統都有專用的內核，實現高度的功能隔離。Linux 容器技術 (LXC) 有時被用于啟動第二操作系統；例如，安卓可在已經開始的 Linux 會話之內被使用。 半導體供應商還將其車載信息娛樂解決方案的功能拓展至包括圖形加速器、多核 CPU 以及 CAN、MOST、FlexRay 和 AVB 等網絡標準。 明導國際信息娛樂系統設計解決方案 明導國際提供全套設計工具和服務來快速執行與 GENIVI 兼容的車載信息娛樂解決方案。明導國際®車載信息娛樂解決方案的核心是可靠、經過驗證且靈活的 Linux 操作系統——Mentor® Embedded Linux。它將圖形、通信和多媒體中間件（包括連接、音頻、語音、定位、聯網和安全組件）與數據庫、系統基礎設施和管理組件整合在一起，所有這些均在 Linux 內核和相關驅動上運行。Mentor Embedded Linux 被整合進 Intel® Atom™、ARM Cortex-A8 和 ARM Cortex-A9 等頗受歡迎的處理器架構。 Mentor Embedded Linux 的一個關鍵組件是2009年1月推出的構建系統，這是首款基于開放嵌入式 (OE) 項目的商業嵌入式 Linux 支持工具。如今，明導國際的工程師們通過積極參與 OE/Yocto 項目，繼續在 Linux 開發界發揮著重要作用。Mentor Embedded Linux 構建系統利用開放嵌入式技術的優勢，新增了廣泛的文檔資料、主機支持、支持元數據、源鏡像、二進制緩存等等。 對于人機界面設計，明導國際的 Inflexion™ 用戶界面已成為全球為提供獨特的車載信息娛樂解決方案而構建先進用戶界面的客戶的新選擇。憑借 Inflexion，無論采用哪種車載信息娛樂軟件平臺，設計和開發人員都能在人機界面設計方面不斷創新和進步。
圖4：明導國際信息娛樂設計解決方案：符合 GENIVI 要求且基于 Intel Atom、ARM Cortex-A8 和 ARM Cortex-A9 平臺。 如有需要，明導國際嵌入式專業服務可以為車載信息娛樂開發人員提供專業的系統設計和支持。服務涵蓋規劃、構建、部署和管理復雜的先進車載信息娛樂系統的生命周期。 車載信息娛樂前景光明 自汽車收音機推出以來，車載信息娛樂已經取得了長足的發展。消費者現在希望他們的手機和便攜式設備實現無縫連接，同時為每位乘坐者帶來獨特的信息娛樂體驗。 對于每款下線的新車型而言，做到這一點所需的軟件數量呈指數增長。消費者看到的車載信息娛樂功能（對于每個汽車制造商和具體車型而言都是獨一無二的）基于需要同樣復雜的中間件支持的復雜應用組合。雖然用戶體驗是令汽車原始設備制造商脫穎而出的關鍵因素，但無論制造商是誰，中間件要求通常都十分相似。 在挑選和購買新車時，車載信息娛樂用戶體驗成為越來越重要的考量因素，這推動了車載信息娛樂功能和要求的迅速增多。在 GENIVI 聯盟等合規機構的幫助下，大膽創新而又令人興奮的車載信息娛樂系統的未來發展前景非常廣闊。 作者簡介： Andrew Patterson 是明導國際嵌入式軟件部門專攻汽車市場的業務發展總監。加入明導國際之前，Andrew 在設計自動化市場從業20余年，側重于線束設計、汽車仿真模型開發、虛擬原型和機械電子等多項技術。目前，他專注于與 GENIVI 行業聯盟合作，并且帶領明導國際開發信息娛樂和車載電子集群和遠程信息處理解決方案。Andrew 擁有英國劍橋大學 (Cambridge University) 工程和電力科學專業碩士學位。 |
