淺談汽車后座娛樂系統(tǒng)設計方案

多年來，人們認為汽車后座娛樂系統(tǒng)就是乘客可以看電影和聽音樂的DVD影碟播放機。大多數車載影音系統(tǒng)包括一個DVD光驅和一臺顯示器，顯示器可能與光驅裝在一起，也可能分開獨立安裝在后座椅區(qū)。隨著影音系統(tǒng)的不斷發(fā)展，紅外線或藍牙無線耳機逐漸普及，光驅支持的編解碼標準也在不斷增加，如MP3或DviX 解碼標準。但是，這些設備的數據源基本沒有發(fā)生變化，還是局限于DVD和CD兩種媒體。

下一代后座娛樂系統(tǒng)必須涵蓋更廣的數據源，提供更強的互動支持，在汽車基礎設施內集成更多功能，這不僅會提高OEM原裝設備的價值，還會提高經銷商安裝的設備或零售設備的價值。

但是很顯然，價格是現在和將來市場能夠接受下一代后座娛樂系統(tǒng)的關鍵因素之一。影響價格的因素包括材料總體成本和軟硬件，其中主要是軟件的開發(fā)成本。本文主要探討如何降低材料總體成本和軟件開發(fā)工作量。

良好的第一印象是產品獲得廣泛的市場認可的關鍵，而第一印象與用戶界面的操作是否簡易有很大的關系。顯然，如果用戶界面對用戶命令的反應遲緩或中斷，即便非常專業(yè)的娛樂系統(tǒng)也不會被市場接受。市場龍頭廠商已經證明，反應流暢、快速的用戶界面是產品成功的關鍵。增加3D多窗口支持可改進系統(tǒng)的總體易用性，但是，這需要增加圖像處理功能。

支持更多功能的下一代后座娛樂系統(tǒng)

將來，后座娛樂系統(tǒng)必須支持哪些功能呢?當然，DVD-Video在很長一段時間是必須支持的，這可以確保孩子在途中快快樂樂，您現有的光盤庫還能長時間使用。除了DVD-Video，藍光將會是系統(tǒng)支持的第二個光盤標準，因為將來某些電影光盤很可能只使用藍光標準。藍光不僅影音性能更加優(yōu)異，而且安全性能也得到改進。利用盤片上保存的黑名單，藍光可以禁止在“被破解”播放機上播放光盤。在藍光播放器上體驗互動內容(如游戲)的機會不斷增加，是支持市場認可度在不斷提高的有力證據，同時也是一種促銷手段。

除承載娛樂內容的光盤外，新一代娛樂系統(tǒng)還須考慮通過USB或e-SATA接口，從其它存儲媒介播放影片的功能，如SD卡、U盤和移動硬盤，這勢必將大量的音視頻封裝格式引入到后座娛樂系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)必須支持大量文件格式，其中包括 DivX、XviD、AVI、RealMedia、3GP、ASV、MOV、OGM等。

后座娛樂系統(tǒng)還必須考慮電視廣播等現場直播內容，其中最重要的是地面電視廣播制式 ，如歐洲的DVB-T、美國的ATSC、日本的ISDB-T或中國的DTMB 。此外，還必須考慮手機電視制式，如歐洲的DVB-H、美國的ATSC-M/H、韓國的T-DMB和中國的CMMB。不久還將出現的新的電視標準，如手機衛(wèi)星電視廣播標準DVB-SH，該標準類似于衛(wèi)星無線電廣播，在美國非常普及。市場還將出現新的電視直播頻道，即通過現有的手機基礎設傳輸播電視節(jié)目。

我們的年輕一代還需要互動娛樂內容。連接互聯(lián)網的數據線路可以讓他們使用各種服務，如YouTube、Twitter、Facebook 等眾多的社交網站。在這個問題上，顯然娛樂系統(tǒng)架構還需要接受網絡瀏覽器，支持常用插件。只有這樣，才能向用戶提供更多的娛樂服務，如網絡廣播、網絡電視，盡可能為用戶提供種類更多的娛樂內容。還有，為什么不增加家媒體流引擎接入功能，讓用戶可以遠程訪問家里錄制的內容?這可以省去媒體內容在家里與汽車之間的傳輸或同步過程。當然，這些服務需要至少類似于EDGE或HSDPA的數據傳輸服務，同時接入服務提供商應提供包月或包年的收費策略。一旦普及起來，現有的基礎設施將需要改善，或被第四代移動通信LTE所取代。

總之，后座娛樂系統(tǒng)是居室專業(yè)娛樂系統(tǒng)與移動媒體源的結合體——一個移動居室。后座娛樂系統(tǒng)需要支持常用的穩(wěn)健的功能特性，兼?zhèn)渖壍阶钚绿匦缘撵`活性和增強型特性。

如何降低開發(fā)成本?

硬件方面如何才能克服娛樂系統(tǒng)如此多特性的挑戰(zhàn)，同時又能把開發(fā)成本保持在低水平?顯然，這個問題的解決辦法主要是在消費電子產業(yè)外重復使用現有的平臺架構，提供高端的媒體回放支持以及各種外部接口。巨大的價格壓力迫使廠商提供成本效益型解決方案，與經過市場證明的常用的特性保持一致。

ST的娛樂專用系列產品STi71xx支持高清解碼(1080i/p)和多聲道音頻解碼以及后處理。主應用程序運行在兼容SH4 CPU的ST40處理器上，這個CPU的主要任務是運行客戶專用程序，控制音視頻信號處理。所有的音視頻解碼任務都從主CPU轉移到兩個超長指令字 (VLIW)處理器。其中一個處理器負責音頻處理，另一個則負責視頻解碼。這種音視頻與CPU應用分開處理的方法有助于降低系統(tǒng)復雜程度，增強整個系統(tǒng)的總體穩(wěn)健性。在處理被破壞的數據期間，如果發(fā)生錯誤，音視頻處理器很容易復位。在兩個VLW處理器上使用固件提高了固件的靈活性。根據編解碼請求，處理器可以裝載一個或多個固件，以支持視頻編碼標準(如H.264、MPEG-2、VC-1或AVS)和音頻編碼標準(如MPEG-2、MP3、WMA、 AAC、Dolby、DTS、OggVorbis)以及其它文件格式。此外，音頻處理器執(zhí)行音頻信號混音、采樣率轉換、立體聲多聲道轉雙聲道混音 (down-mix)，以及環(huán)繞聲等后處理功能。通過給處理器載入新的固件，可以給編解碼升級，裝載前務必確定處理器支持新的或改進的編解碼標準。固件由芯片廠商研制和提供，因此，應用開發(fā)人員不必為固件開發(fā)和維護煩惱。而且，驅動程序確保固件正確集成到主應用程序中。因為固件的靈活性非常高，解碼器還可用于音視頻編碼以及編碼轉換，改變現有碼流的格式和/或傳輸速率。應用內存是一個32位的DDR2存儲器，三個CPU可以直接訪問內存，這可以保證耗費帶寬的處理器具有內存優(yōu)先訪問權。

除多個CPU外，71xx系列系統(tǒng)芯片還提供視頻輸出級、音頻輸出級和外設接口。視頻輸出級提供模擬和數字視頻輸出。根據系統(tǒng)架構，你可以選用CVBS、Y/C、RGB進行模擬連接，或者選用數字RGB、YCrCb或HDMI建立數字連接。71xx系列支持兩個獨立的視頻信號輸出，可以用一個解碼器驅動兩臺后座顯示器(左側顯示器和右側顯示器)。音頻輸出支持包含并行立體聲混音信號的多聲道數字I2S輸出，在并行立體聲時，一個片上數模轉換器提供兼容耳機插座的立體聲模擬信號，因而不再需要外部數模轉換器。通過一個汽車音頻網絡如MOST，數字音頻信號可以傳送到一個遠程音頻功放。此外，該系列產品還提供一個具有S/PDIF功能的多聲道輸出。STi71xx系列產品全系配備一個數字音視頻輸入，準許后座娛樂系統(tǒng)連接其它的音像設備，如數碼攝像機。

系統(tǒng)芯片概念可提供很多最常用的外設接口。STi71xx系列的某些產品提供兩個嵌入物理層芯片的USB 2.0端口，這兩個端口可連接優(yōu)盤、移動硬盤、UMTS/HSDPA無線網卡等。如果需要更多的片上主機端口，可以用板上集線器擴充USB端口的數量。

為連接應用內部的硬盤驅動器和光驅如藍光或DVD，STi71xx系列提供兩個SATA接口。為了連接外部SATA設備，這些接口還支持e-SATA標準。為連接舊式DVD光驅，EMI端口還提供傳統(tǒng)的ATAPI并口，這是一條16位的數據總線。

在汽車上接入互聯(lián)網有多種方法?？梢栽赨SB接口上外掛一個UMTS / HSDPA無線上網卡，或者通過以太網連接汽車內部已有的通信設備。以太網電纜可以是電線或者光纜，具體情況取決于汽車的現有基礎設施。外掛UMTS / HSDPA無線上網卡避免了在每一個國家或地區(qū)都要驗證整個系統(tǒng)的問題。如果最終用戶連接一個USB無線上網卡，他需要自己處理網絡兼容性和服務提供商的合同。實現藍牙和WiFi連接非常容易，只要增加一個支持其中一個格式或兩個格式都支持的二合一器件即可。SDIO接口可以讓娛樂系統(tǒng)增加一個SD 或MMC讀卡器。例如，用戶可以查看數碼相機內的相片，還可以擴大用于錄制電視節(jié)目的內存容量。片上紅外線收發(fā)器支持遙控功能。此外，芯片上還配備 I2C、SPI、UART、GPIO等外設接口。

在數字電視支持方面，STi71xx系列產品提供多達三條碼流輸入通道，其中一條或兩條通道用于實時播放解碼，第三條用于后臺電視錄像、頻道掃描或數據服務。與家用機頂盒相比，車載電視需要準備調整頻率，因為汽車多數情況下是運動狀態(tài)。為了能夠處理加密內容，STi71xx系列有一個片上加密內核，能夠解密主要的復制保護格式，例如，電視錄像保護、DVD-Video、藍光以及流媒體復制保護。通過兩個智能接口可以取用解密過程所需的密鑰。或者，可以給芯片連接一個條件接收模塊，為系統(tǒng)提供連接本地加密模塊的靈活性。用一個NAND閃存即可存儲應用程序和媒體文件或電視錄像，以便時移觀看，閃存可以取代內部硬盤驅動器，無需解決在汽車顛簸過程中數據訪問的問題。

運行STi71xx系列產品，只需一個30 MHz的振蕩器。該系列產品擁有片上頻率合成器和壓控晶振，可內部獨立生成音視頻解碼時鐘和系統(tǒng)時鐘，例如，這樣可以與廣播公司的時鐘同步。與其它的需要多個時鐘源的解決方案相比，一個振蕩器可以降低材料成本。

電源必須提供四種電壓：1.2V的內核電壓、1.8V的DDR2內存電壓、2.5V和3.3V的外設接口電壓。平均功耗大約2W，與所執(zhí)行的應用有關，下一代產品以降低功耗為主。在“綠色”概念和媒體處理器的移動性的推動下，下一代產品不僅要降低工作功耗，還要降低待機功耗。

這是從技術功能層面對STi71xx系列產品的一個簡單介紹，某些技術功能可以達到OEM應用的汽車級質量標準。如需要，我們可提供更詳細的產品和系統(tǒng)信息。

軟件方面軟件是解決如何壓低開發(fā)成本問題的另一個方面。從頭開發(fā)一個多媒體軟件棧很不劃算。數量激增的編解碼及封裝格式大幅度提高了軟件的開發(fā)成本。在這個問題上，通過為系統(tǒng)芯片提供軟件棧，芯片提供商給予設備廠商大量的開發(fā)支持。軟件棧整合了前文提到的最常用的音視頻編解碼軟件，驅動程序界面為系統(tǒng)集成商提供了眾所周知的API界面，不同于關注所有的硬件特定項目的驅動軟件棧，系統(tǒng)開發(fā)考慮的要素是操作系統(tǒng)。市場對增強型媒體解碼特性和在線訪問應用的強勁需求，需要使用一個現有的能夠提供大部分應用軟件的應用庫。這些軟件模塊叫做中間件，提供者是在中間件內集成知識產權的軟件公司或開源社區(qū)。

與只有一個DVD的后座娛樂系統(tǒng)相比，操作系統(tǒng)的選擇變得越來越難。專有操作系統(tǒng)在代碼量和效率方面占有優(yōu)勢，但是需要大量的硬件驅動程序及應用軟件開發(fā)工作。如果使用大家比較熟悉的操作系統(tǒng)如WinCE或Linux，則有各種各樣的應用程序和驅動軟件可以使用。因為驅動軟件是硬件專用的，所以芯片廠商必須在軟件開發(fā)工具包中提供驅動程序。在開發(fā)工具包中含有運行應用程序所需的全部組件：操作系統(tǒng)、驅動程序和編解碼軟件。某些開源應用軟件像WebKit瀏覽器或媒體播放器可能被放在包內，以便加快應用開發(fā)速度。這些應用程序依賴于視頻API的存在，例如，在Linux平臺中，必須存在V4L (Linux視頻)或 ALSA (先進Linux音頻架構)。其它的中間件像DVD-Video或藍光播放引擎、MHEG、MHP、BML或Java組件可以運行并被輕松地實現在視頻 API上面，這個過程與所使用的硬件無關。最后，運行用戶界面的頂層應用程序將是整個系統(tǒng)的框架，系統(tǒng)開發(fā)人員可以在框架里面投入巨大的精力，使其比競爭系統(tǒng)更有獨特的買點。片上圖形內核支持開發(fā)人員創(chuàng)造一個簡單易用的互動用戶界面。

從播放光盤和外部存儲器的內容，到直播電視解碼和網絡媒體流，下一代后座娛樂系統(tǒng)將提供豐富功能。隨著最終用戶使用標準增加，系統(tǒng)支持的視頻格式將從QCIF / QVGA擴展到高清標準。有效利用現有系統(tǒng)，包括軟硬件，是加快開發(fā)周期和控制開發(fā)工作量的一個要素，大量的音視頻代碼開發(fā)需要長期的經過實踐證明的消費電子設備的開發(fā)經驗。