為汽車ADAS和信息娛樂系統(tǒng)實現(xiàn)移動接口橋接

　　引言：汽車市場和其他行業(yè)一樣，競爭孕育出創(chuàng)新。過去一百年里，遵循著這個亙古不變的真理，“不用馬拉的車”演化成了當(dāng)今世界中最實用和無處不在的工具之一。一直以來，汽車都被認(rèn)為是機械設(shè)備，不過最近不斷涌現(xiàn)的創(chuàng)新技術(shù)將汽車變成了越來越電子化的系統(tǒng)。一個顯而易見的例子就是汽車的快速電氣化。還有一點也十分引人矚目，那就是信息娛樂系統(tǒng)的迭代更新，從當(dāng)初簡單的無線電收音機和磁帶機進(jìn)化成了性能強大的車載信息娛樂系統(tǒng)（AutomoTIve Infotainment Systems， AIS），并且隨著高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance Systems， ADAS）的引入，增強的電子安全系統(tǒng)可進(jìn)一步為駕駛員提供保護。

　　在過去十年里，汽車市場的一部分主要創(chuàng)新源動力并不是來自汽車市場本身，而是來自消費電子市場。智能手機的快速興起迫使汽車制造能夠很快轉(zhuǎn)向那些在短時間內(nèi)就變得十分普及的全新設(shè)備。自50年代起，車載信息娛樂系統(tǒng)基本局限于收音機、磁帶和CD。盡管一些導(dǎo)航和“信息娛樂”系統(tǒng)由2007年發(fā)布的iPhone引入了人們的生活，不過當(dāng)時它們的功能還十分有限，價格也很昂貴。

　　智能手機的入局顛覆了汽車系統(tǒng)的慣有形式，為汽車產(chǎn)品引入了一個新的平臺和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)體系，而汽車制造商對這些沒有掌控力。關(guān)鍵的APP，如Google Maps，能夠使用手機內(nèi)置GPS實現(xiàn)路線規(guī)劃導(dǎo)航功能，為駕駛員提供革命性的駕駛體驗。娛樂的形式也發(fā)生了變化。不用再百無聊賴地收聽廣播，或是重復(fù)播放CD上僅有的幾首歌，駕駛員現(xiàn)在可以播放自定義播放列表中數(shù)以百萬計的歌曲。來自智能手機的挑戰(zhàn)加速了汽車行業(yè)已然開始的變革，汽車娛樂系統(tǒng)不斷向車載信息娛樂系統(tǒng)這個方向發(fā)展，不僅要提供娛樂體驗，還要實現(xiàn)通知功能。

　　同時，汽車制造商也在開發(fā)全新的方式來保護用戶。ADAS包括一系列解決方案，如自動剎車、車道偵測和鷹眼平行泊車系統(tǒng)，使用先進(jìn)的技術(shù)和處理能力進(jìn)一步保護駕駛員的安全。

　　為了實現(xiàn)AIS和ADAS解決方案，汽車制造商將目光投向了移動領(lǐng)域。智能手機使用的處理器和系統(tǒng)是實現(xiàn)這些解決方案理想選擇，因為汽車和智能手機都對器件的尺寸、功耗以及更寬的溫度范圍有著嚴(yán)格的要求。此外，這些器件的產(chǎn)量也可以確保汽車制造商能夠基于花費不多的平臺進(jìn)行設(shè)計。

　　當(dāng)然，這條發(fā)展道路上也存在著不少挑戰(zhàn)。汽車和智能手機有著極其不同的設(shè)計周期（3年以上和9-18個月）。由于這個因素，在某個智能手機處理器平臺走向生命終點時，圍繞著它設(shè)計的汽車系統(tǒng)可能剛剛上市。視頻也是一個問題。智能手機通常具備兩個視頻輸入以支持前置和后置攝像頭。而AIS或ADAS解決方案可能要接收和分析來自4個或更多的攝像頭以及其他傳感器的視頻。

　　在下一個十年里，汽車產(chǎn)品將擁有更多攝像頭和屏幕，先進(jìn)的汽車系統(tǒng)對于更高性能處理器的需求只會愈演愈烈?？紤]到種種好處，汽車制造商很可能會繼續(xù)嘗試使用現(xiàn)有的移動處理器來滿足上述需求。這樣就為能夠提供所需靈活性的解決方案帶來了市場，它們可以幫助汽車制造商將移動處理器作為應(yīng)用處理器推向汽車市場。

　　FPGA特別適合這類橋接應(yīng)用?，F(xiàn)代FPGA能夠提供所需的靈活性，同時帶來高性價比、低功耗和高性能等特性。尤其是FPGA能夠幫助解決現(xiàn)代汽車中視頻輸入、輸出和互連不匹配的問題，降低成本并加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。萊迪思半導(dǎo)體提供的各類汽車級FPGA和ASSP，包括符合AEC-Q100規(guī)范的精選解決方案。這些解決方案將變得愈發(fā)重要，因為現(xiàn)今的AIS系統(tǒng)已經(jīng)成為推動未來自動化汽車發(fā)展的ADAS系統(tǒng)的基石。

　　一、信息娛樂應(yīng)用

　　特斯拉Model S在2012年面市，它具備大量創(chuàng)新特性，其中之一是一塊位于中控區(qū)域的17英寸信息娛樂觸摸屏。值得注意的是它沒有物理控制按鍵。除了核心駕駛組件之外，其他的所有模塊，包括HVAC、娛樂和信息系統(tǒng)都被塞進(jìn)了這塊巨大的觸摸屏中。

　　特斯拉的中控顯示屏因其無所不包的尺寸而引人注目，這是車廂內(nèi)部顯示屏變得越來越多而形成的自然結(jié)果。視頻顯示屏第一次是作為中控區(qū)域的車載信息娛樂系統(tǒng)顯示屏。從那時起，它們逐漸被應(yīng)用到了座位的后背上，為后排乘客提供娛樂體驗。而現(xiàn)在，它們更是進(jìn)一步發(fā)展為數(shù)字儀表板和抬頭顯示器。

　　顯示屏和攝像頭首次出現(xiàn)在汽車上時目的很單一，就是幫助駕駛員在倒車時看到后方的事物。自那時起，這兩種設(shè)備所扮演的角色越來越豐富了。在現(xiàn)在的汽車中，攝像頭可以用來分析汽車的周邊環(huán)境和信息并生成增強現(xiàn)實內(nèi)容顯示在抬頭顯示器上。在某些型號的汽車中，車身兩側(cè)的后視鏡已經(jīng)消失不見了，取而代之的是隱藏在車身中的攝像頭，這樣可以降低風(fēng)阻并提升燃油效率。

　　隨著連接到AIS的攝像頭和顯示屏數(shù)量激增，將移動處理器平臺應(yīng)用到這些系統(tǒng)的難度也越來越高。大部分智能手機擁有兩個攝像頭，一個主要的后置攝像頭以及一個用于視頻通話的前置攝像頭。不過將移動處理器應(yīng)用到汽車領(lǐng)域時，由于多個攝像頭的存在，僅有的兩個輸入是不夠的。

　　第二個挑戰(zhàn)是如何處理視頻接口。手機處理器通常只具備一個用于顯示的DSI輸出，但是大部分汽車顯示屏使用LVDS接口，而很多移動處理器并不支持。

　　萊迪思信息娛樂解決方案

　　FPGA能夠幫助汽車信息娛樂系統(tǒng)解決上述挑戰(zhàn)，支持為自定義分辨率預(yù)處理視頻信號、橋接遍布車輛的各類接口、作為串行器/解串器（SERDES）工作，實現(xiàn)通過一個視頻輸出驅(qū)動多個顯示屏。

　　CrossLink

　　CrossLink是全球首款可編程ASSP，這款強大的解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)多個攝像頭或傳感器輸入聚合為一個到應(yīng)用處理器的高速輸入。它支持MIPI、CSI-2、subLVDS、LVDS、HiPSI、LVCMOS和輸出接口。它還能用作解串器，使得來自單個輸出源的視頻分別傳輸至多個屏幕。pASSP和PLD的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的靈活性/集成。

　　ECP5 FPGA

　　ECP5 FPGA是混合型的接口橋接解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)移動應(yīng)用處理器的DSI或FPD-Link輸出與大多數(shù)汽車顯示屏上LVDS或嵌入式 DisplayPort（eDP）接口間的視頻橋接。

　　ECP5可用于各類信息娛樂使用情景，包括將一個視頻輸出拆分傳輸?shù)絻蓚€后排顯示屏，以及針對特定的視頻分辨率對視頻進(jìn)行剪裁和格式編排。

　　MHL/HDMI

　　在視頻輸入端，萊迪思半導(dǎo)體提供多款適用于汽車市場的ASSP解決方案，幫助手機通過MHL或HDMI連接到汽車，實現(xiàn)內(nèi)容分享。