概要
經過過去幾十年的技術競賽汽車系統在引擎控制自動防鎖等的功能上已獲得很大的改進
所有的汽車都在滿足駕駛者體驗感受符合政府標准和削減生產成本等方面不斷進行增值改進以使其能夠在炙熱競爭中脫穎而出而進一步的技術發展將會集中在將不同系統的信息綜合從而使每一個系統都可利用其他系統的數據或外來信息來改善效能表現例如假如全球衛星定位系統(GPS)追蹤到汽車是在美國丹佛海拔米處那引擎控制系統就會相應自動減少燃油的注入設有自選調度功能的氣袋系統就可以減少壓力水平
可是汽車系統至今仍然是最耗費能源牽涉龐大維修及保養成本的產品當然業界可通過更佳設計來改善動力系統的可靠性或車身的空氣動力設計不過這些改進都可能被其他系統的失常行為催毀當然這裡所講的其他系統就是駕駛者本身故此未來的改進都會集中在改善駕駛者本身的行為上而方法就是將車內外的信息結合並為他們提供一個容易使用的用戶界面
例如如果信息系統可告知駕駛者嬰兒食品或咖啡缺貨那他便無需到超級市場白走一趟避免浪費氣油和時間此外系統亦可以警惕駕車者更換損壞的引擎綜合這些信息所帶來的優化技術已經面世而這種人車界面革命的基礎技術就是網關處理器它可為有線及無線網絡提供一個中央存取點通過采用標准的硬件界面和通信協定建立適合不同應用的技術平台將現存於汽車和無線電話網絡中的潛能完全發揮出來
汽車遠程信息服務系統裝置的發展趨勢
適用於新型遠程信息服務應用的三種技術已經出現並可在汽車設計中作為獨立的解決方案
免提汽車裝置－ 關注駕駛時打電話的安全性刺激了汽車電話免提裝置的開發這種免提裝置配合安裝在車上的擴音器和揚聲器通過藍牙短程無線電波來接入手機這種免提裝置可以控制外來的手提電話並通過它連接上蜂窩網絡同時取代了其它的功能包括聲音輸入/輸出撥號和掛線控制此外部分的功能已經出現了高質量的應用解決方案這些方案包括需要借助數字信號處理器(DSP)的語音辨識和回音消除等
GSM模塊－ 更先進的設計是安裝在車上的GSM模塊可以接入蜂窩網絡當手機處於充電狀態時汽車的電源系統可以為蜂窩無線電接收器供電此外安裝在車上的天線比起手機天線更穩定而且手機天線的接收常受金屬機身的影響所以車上天線的接收都更穩定並不容易出現斷線另外GSM模塊亦可經過配置與藍牙耳機或車上擴音器和揚聲器一起直接運作不過GSM模塊還是需耍一個機制來辨識用戶對蜂窩網絡的身份這個問題其實可通過提供一個獨立的SIM卡和用戶帳號來解決可是現在的藍牙技術已經擁有了一個可從手機提取SIM卡數據的標准存取方法所以GSM模塊能間接確認到手機用戶的身份
車內網絡－通過一個控制器局域網(CAN)雙線差分對取代電線束電氣布線的成本可以大幅下降一般而言車內網絡中都有幾個CAN網絡低速網絡專供諸如門鎖和車尾燈等服務器件所使用從而減少布線高速網絡專供動力控制等重要的高性能功能使用現在的寶馬七系汽車推行三個CAN網絡其中的CAN動力網絡和CAN車身網絡連接到中央門戶模塊而中央門戶模塊就連接到Byteflight star網絡Byteflight star耦合器是一個安全關鍵控制和信息模塊至於第三個網絡則將汽車存取系統(CAS)連接到車門控制單元和座位控制器(最多可支援個單元)上CAS也可提供一個界面連接到CAN車身網絡它一共可包含多至個節點
汽車遠程信息服務裝置的基礎是網關處理器它可以為車上所有不同的有線和無線網絡提供透明存取圖表示一個網關處理器它可處理汽車有線網絡藍牙無線網絡和免提汽車裝置等功能
由於各類網絡有不同程度的可靠性和頻寬所以未來的車內網絡也會有若干種現在已經有一系列新湧現的汽車網絡可以支持不斷發展的汽車電子架構例如現今汽車中的多媒體設備CD/DVD播放機和數字電視等都需配合一些大頻寬的網絡其他的應用可能需要無線網絡或者有其他的特別要求未來的車內網絡有可能包括
藍牙微微網－ 中頻寬的無線網絡已在手提電話和手提電腦中實現標准化
低頻寬射頻網絡－ 低開銷的無線網絡針對簡單的傳感器和控制應用諸如胎壓傳感器和門鎖等
CAN網絡－ 中頻寬的高可靠有線網絡已在汽車工業中實現標准化
聲頻/視頻網絡－ 高頻寬的有線網絡專供娛樂媒體使用在該網絡應用中已經有多個通信協定在競爭包括本區數據總線(DB)FireWire (IEEE )媒體導向系統傳輸(MOST)和移動媒體鏈(MML)
低開銷網絡－ UART基礎有線網絡(LIN)比如電路SPI和微線(Microwire)等的片到片總線專門支援連接到按鍵顯示器和傳感器的低成本界面
下一個大契機移動數據庫存取
當汽車可以通過蜂窩網絡來存取全球的數據庫時就會引發出無窮的新應用成功的方案將會把不同來源的信息結合在一起並且過濾不需要的內容提供一個可迅速做出決定的高效用戶界面這些信息源包括多個的公眾私人和個人的數據庫如圖中所示
全球數據庫可包括
聲音留言及電子郵件－ 連接互聯網和手提電話服務
交通/天氣/導航－ 由政府機構發出的信息更新和建議收費訂戶服務等
軟件更新－ 制造商除蟲服務指定部份引擎性能優化
個人數據庫－ 日常用品的購物清單例如衛生紙和狗糧等此外也可滿足個人的用戶偏好例如座椅位置收音機電台和汽車處理特性等
有效的用戶界面會把這些信息按照上文下理綜合在一起例如通用汽車(GM)的附屬公司OnStar最近宣布推出Onstar汽車自檢系統它可以自動執行數以百計的檢查包括動力防鎖制動和其他的系統等並以電子郵件的方式通知用戶由於在導航顯示器上鋪陳這些信息並不困難所以當消費者正在駕車時系統會顯示這些服務中心的位置
由於這些顯示數據將成為影響汽車購買的主要因素所以它們可吸引一些特定產品或上游的經銷商是一個純粹的消費者驅動型市場模式可提供所需產品的價格比較和貨存量但市場驅動型的模式可能會隱瞞這些信息或加上一些可影響行程計劃的額外包裝信息但現在還缺乏應用支援標准來支持上述兩種市場模式也就是說沒有一個標准的方法可查出在Y店內附有UPC X碼的物品的售價
網關處理器的軟件架構
診斷系統可通過網關處理器接入車內網絡其軟件架構如圖中所示分層協定和HTML等編程語言可為網頁浏覽器網頁服務器和其他應用提供標准的界面
在這個設計中診斷系統會通過一個網頁浏覽器觀察網關處理器上運行的服務器展現出來的信息通過在網關中安置一個服務器汽車制造商便可提供一個無需任何汽車專用軟件支援的診斷界面此外該網關還可以用來建立車內網絡的防火牆防止有黑客通過使用這些診斷設施來干擾汽車的運作或影響保安每一個CAN節點中的高級驅動器會推行一個應用指定的協議用來對來自服務器的要求做出反應該驅動器負責分析和解碼協議數據單元(PDU)並產生所需的局部任務來迎合PDU所要求的動作一旦局部任務完成後由該任務所生成的結果便會被格式化並經CAN總線傳送回服務器
動態節點配置(DNS)服務器維持著一連串的有效節點當一個節點被加到CAN網絡時(這可以是熱或 冷)它便會立刻把配置的要求發布到在網關上運行的DNC服務器而大部分電腦所采用的動態主控配置協議(DHCP)會通過模型化而自動獲得網絡配置之後一個類似(簡化了的)的協議便會被推行以容許CAN節點獲取某些所需的網絡配置數據采用這種機制節點便可以以某一個方式如電腦中的即插即用(plugandplay)形式隨時添加或從CAN上刪除CAN節點利用DNS要求來公布其隨機生成的節點身份(ID) 用作名稱或CAN網絡上地址的化名這樣就不會與基於信息的過濾以及其他在CAN網絡上使用的ID混淆)
當網關的DNS服務器接收到一個DNS要求時它首先會檢查該節點所要求的ID是否有效以及它有沒有與現時網絡上的ID有沖突之後服務器會檢查是否有足夠的存儲空間去把該節點的配置表加到其有效節點的清單上最後假如一切妥當的話 DNC服務器便會確認該要求並為該節點指派一個特定的號碼作為其生效時的名稱該節點的身份ID亦會被加入到服務器的有效節點清單上所有其後指向該節點的通信便將使用這個經協議的ID假如所要求的ID失效時網關便會拒絕該要求並促使該節點要求另一個ID直至該ID被接受為止
網關處理器可視作一個CAN網絡的主控因為CAN節點本身不會運行協定堆迭當一個網頁浏覽器需要存取一個CAN節點時它便會與網站服務器溝通而網站服務器會翻譯浏覽器所要求的動作並在CAN網絡上產生通信以實現所需的動作另外網關還可作為其他的主控包括外部模擬和數字輸入/輸出以及連接到低成本的片到片網絡的外置外圍設備
網關處理器的應用實例
這個系統所需要的資源很簡單所以把它們結合在一起可降低硬件成本同時可增強應用的效能
藍牙網關處理器的半導體解決方案
一個網關處理器的例子是由美國國家半導體提供的CPSP它是CP連通處理器系列之一它的功能特色包括
·MHz具有位延伸的位精算指令集( RISC)中央處理器
·MHz位雙MAC 設有獨立總線和存儲器的定點數字信號處理器
·K字節的中央處理器指令緩存器
·K 字節的中央處理器/數字信號處理器共用隨機存取存儲器
·K 字節的中央處理器隨機存取存儲器
·K 字節的數字信號處理器指令隨機存取存儲器
·K 字節的數字信號處理器數據隨機存取存儲器
·藍牙基帶控制器
·設有物件存儲的雙 CAN B 主動控制器 (較早前稱 fullCAN)
·USB OnTheGo 主機/節點控制器
·存取總線SPI和Microwire/Plus 低開銷片到片總線
·Quad UART
·設有雙重ADC輸入和立體聲DAC輸出的片上智能信息服務編解碼器
·供外置編解碼器用的I S 和先進聲頻界面 (與SSI界面兼容)
·通道位模數轉換器
·個通用I/O端子接腳 (視封裝而定)
·通用計時器
·監視計時器
·低功率模式
CPU和數字信號處理器均擁有獨立的存儲器和外圍設備所以數字信號處理器可以獨立地運作以執行高帶寬的運算CPU和數字信號處理器可以進行溝通方法是通過一個片上的共用K隨機存取存儲器或一條連到外部存儲器的共用總線共用的外圍總線可容許某些片上的外圍同時被CPU或數字信號處理器應用圖顯示一個芯片級的架構圖當中CPU有一條通往數字信號處理器DMA控制器的專屬通道(沒有顯示在圖中)以便將數據下載到數字信號處理器的指令和數據存儲器對於那些不需要數字信號處理器的應用而言CPBT可提供相同的中央處理器存儲器和沒有數字信號處理器的外圍設施
這些處理器的藍牙功能已經朝著目標用戶的要求而發展當中包括
·QS 認證
·所有元件均可在?°至 +℃下操作
·所有專用元件均可在?°至 +℃下操作
·符合汽車標准的測試方法以做故障分析和確保最高質量
·典型情況>%故障等級
·達到低PPM(現場)
·通過專用I/O單元的低EMI零件
現在美國國家半導體已有完整的藍牙和TCP/IP通信協定提供同時附送一系列經測試的軟件開發工具外圍驅動器和一個實時操作系統
From:http://tw.wingwit.com/Article/program/qrs/201312/30124.html
