車載安卓系統(tǒng)的實施方案和注意事項

目前，大多數(shù)集成都是通過 USB 連接線完成的，但是這種途徑顯得笨拙且不可靠。一些車載信息娛樂主機現(xiàn)在擁有 Wi-Fi 功能，因此現(xiàn)在有了另外一種智能設(shè)備集成途徑。Wi-Fi 聯(lián)盟 (Wi-Fi Alliance) (www.wi-fi.org) 還提供了 Miracast 標(biāo)準(zhǔn)，一種端對端的標(biāo)準(zhǔn)，它可以使希望共享多媒體流的基于 Wi-Fi 的設(shè)備之間實現(xiàn)無縫連接。

集成智能設(shè)備也可以為信息娛樂主機提供漫游 3G/4G/LTE 連接。這提供了一種替代內(nèi)置無線調(diào)制解調(diào)器的廉價選擇，以及多種單獨的資費和數(shù)據(jù)套餐。然而，即將出臺的歐洲 eCall 法案要求所有新車都必須具有自動緊急呼叫求助功能，這可能意味著內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器必須始終存在。到2015年底或2016年，量產(chǎn)汽車可能就必須遵守 eCall 法案的相關(guān)規(guī)定。在此期間，集成智能設(shè)備就可以成為一種有效的替代品。

無論是成本還是集成規(guī)模，汽車OEM廠商奧迪均處于高端水平，該公司已經(jīng)推出一款專為車內(nèi)使用設(shè)計的專用10.2英寸的平板設(shè)備。“奧迪平板電腦”有權(quán)訪問專門的應(yīng)用商店，并可以通過 Wi-Fi 連接車輛的導(dǎo)航和信息娛樂系統(tǒng)。這種方法的優(yōu)點在于移動設(shè)備解決方案處于嚴(yán)格管理下并經(jīng)過高度集成，與軟硬件整合的品質(zhì)極高。

與安卓系統(tǒng)兼容的架構(gòu)

安卓系統(tǒng)與車輛整合的其他途徑是利用靈活但安全的多域軟件架構(gòu)。這些途徑包括將安卓系統(tǒng)設(shè)置為GuestOS，或者設(shè)置到現(xiàn)有操作系統(tǒng)之上(例如以 Linux Container方式)，或者設(shè)置為與另一個操作系統(tǒng)并行的GuestOS(圖3)。

在 Linux Container (LXC) 技術(shù)的支持下，安卓客戶端的資源、訪問控制和安全由主機 Linux 操作系統(tǒng)管理。對于關(guān)注安卓安全的系統(tǒng)設(shè)計師來說，這是一種在標(biāo)準(zhǔn) Linux 平臺上很好地提供安卓應(yīng)用訪問權(quán)限以及運行其他系統(tǒng)功能的方式。多核片上系統(tǒng) (SoC) 平臺使這個架構(gòu)更具吸引力，因為足夠多的 Linux 和安卓域資源可以讓它們同時有較好的表現(xiàn)。除了中央處理器 (CPU) 資源，內(nèi)存、圖形處理資源和其他外圍設(shè)備都可以實現(xiàn)共享。兩個域的輸出可以重組為一個共同的人機界面 (Human Machine Interface, HMI)，從而使用戶能夠從兩個域中選擇功能。

圖3：Linux Container 內(nèi)的安卓系統(tǒng)，支持前后車輛功能。

為了在 Linux Container內(nèi)運行安卓系統(tǒng)，必須對支持該Container的 Linux 內(nèi)核進行一些修改。在典型的使用情況下，在前端屏幕上有信息娛樂控制器去控制后座安卓的顯示。支持安卓顯示的硬件資源，如通過 USB 輸入的觸摸屏信息、音頻和圖形，需要虛擬化，然后提供給使用后顯示器的用戶。這將有助于盡可能在車上重現(xiàn)“消費電子設(shè)備”的體驗。

音頻資源需小心加以管理：前座信息娛樂用戶將需要訪問導(dǎo)航命令、電話呼叫、系統(tǒng)警告、多媒體播放器等，還可以優(yōu)化聲道和靜音。在后座用戶使用的是單聲道，可用于欣賞音樂/娛樂用途。

Linux Container的替代方法是使用完全嵌入式虛擬機管理程序，它可以管理可用的 SoC 硬件資源，并將其分配給多個域/操作系統(tǒng)。虛擬機管理程序經(jīng)過配置后可以精確管理哪些資源是GuestOS，安卓、Linux、AUTOSAR 或其他操作系統(tǒng)可用的，并允許域之間進行一些通信。Mentor Graphics 最近展示了一款混合域系統(tǒng)，其中的 AUTOSAR 數(shù)據(jù)來自車載電子控制單元 (ECU)，這些AUTOSAR數(shù)據(jù)被送入運行于單一硬件平臺上的數(shù)字儀表板及信息娛樂系統(tǒng)內(nèi)(圖4)。

圖4：帶有運行于單一 SoC 的 AUTOSAR、儀表板和信息娛樂系統(tǒng)的混合車輛操作系統(tǒng)。

結(jié)論

安卓已經(jīng)蔚然成風(fēng)。越來越多的智能設(shè)備用戶希望能在車內(nèi)訪問安卓應(yīng)用程序。制造商擁有多種實施方案，在成本、集成程度和功能上有多個層次可選。谷歌的開放汽車聯(lián)盟和汽車連接聯(lián)盟推廣集成設(shè)備的倡議等標(biāo)準(zhǔn)化努力將進一步加快車載安卓系統(tǒng)的發(fā)展。這些解決方案的供應(yīng)商既要謹(jǐn)慎行事以覆蓋廣泛的Android APP選擇，還要保持車內(nèi)計算系統(tǒng)的安全性和完整性。汽車現(xiàn)在已經(jīng)為被歸類為消費電子設(shè)備做好了準(zhǔn)備嗎?我們重新定義“移動設(shè)備”的日子不會很久遠。

作者簡介

Andrew Patterson 是 Mentor Graphics 嵌入式軟件事業(yè)部業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)，汽車市場是他的專長。加入 Mentor 之前，Andrew 在設(shè)計自動化市場馳騁超過25年的時間，精通各種技術(shù)、汽車仿真模型開發(fā)、虛擬原型設(shè)計和機電一體化。目前，他在 Mentor 主要負(fù)責(zé)嵌入式軟件戰(zhàn)略，與運行于多種主機硅平臺上的 Linux、AUTOSAR 和其他域開展合作。Andrew 擁有英國劍橋大學(xué)的工程和電子科學(xué)碩士學(xué)位。