各国政府为了应对日益增长的交通安全压力和环境污染问题,针对汽车行业制定了越来越严格的标准。汽车制造商也逐步趋向于通过电子技术来提高汽车的性能以满足相关标准,并为用户提供友好的驾车体验。如今,汽车电子信息娱乐市场呈强劲发展趋势。我国现已成为汽车消费和制造大国,汽车电子产品应用不断扩大,将占到整车成本的40%甚至更高。
汽车工业也跟随着便携式移动数字生活方式的转变更加关注顾客驾车体验和驾车享受,有将汽车空间设计成“移动式客厅”的想法。方便的导航与监控及定位服务、快捷的网络与通信连接、便携式音视频设备与汽车电子信息娱乐设备的高度融合,为汽车赋予了更多的功能。未来的汽车电子信息娱乐系统可为顾客提供多种信息,如实时交通信息、个性的实时无线互联娱乐等。当智能手机、平板电脑等与信息娱乐系统进行无缝连接时,可辅助驾驶,如车辆故障诊断、车距保持。
汽车电子信息娱乐系统新要求
过去,汽车娱乐系统主要指音响系统,如AM/FM收音机、磁带式收放机、CD/TAPE/RADIO收放机等,以听为主。如今,越来越多消费领域的便携式音视频功能正逐步应用到汽车中,使得现代汽车电子信息娱乐系统已经取代传统的汽车娱乐系统,包括导航、音响、远程信息处理、紧急呼叫、USB、蓝牙、SD卡、HDMI和视频等多种功能组合。
1. 电源管理
汽车电子信息娱乐系统产品的电源管理是非常重要,产品的复杂性越高,对电源的要求也就越高。例如,汽车信息娱乐系统电源既要求低电流——为微控制器(MCU)及传感器供电(5V、3.3V,电流10~100mA),也需要大电流——为高性能处理器(DSP)、USB及功率放大器供电(12V、24V,电流0~5A);LED背光需要12V电压、电流低于1A的供电,其它设备(天线、风扇、电机、VFD显示屏驱动等)还有其它供电要求。因此,电源部分的设计需考虑汽车蓄电池瞬间低电压的影响消除、汽车电源的宽范围变化的稳定性、检测负载开短路、待机控制、电源电磁兼容性(EMS)等。
提高电源的效率是设计的另一重要环节。采用电源管理器比分立元器件搭建的电源效率要高很多,而且热影响小。混合动力车(HEV)和电动车(EV)出于动力考虑,大多使用高电压,而汽车电子信息娱乐系统要求使用的是12V低电压环境,为此,如何采用DC/DC转换,并提高转换效率对汽车电子功率半导体提出挑战。电源管理器的宽范围输入电压将可以解决这方面的问题,设计工程师要积极使用新型元器件,以此提高效能及可靠性。
安森美半导体提供有各种应用于汽车电子信息娱乐系统的电源产品,如NCV8614B是一种多路输出的线性电源管理芯片,其电压自适应功能可自动根据输入电压选择,适用于车载收音机设备和仪表盘系统电源,能为多种负载供电,如车载收音机调谐器、CD机逻辑电路、音频处理器、CD机或磁带控制电路。其他如NXP、ST、Toshiba等半导体制造商均有各自的电源管理芯片,可以根据电路设计需要评估选择使用。
2. 控制软件系统
汽车电子信息娱乐系统的软件控制程序较复杂,一般采用嵌入式模块化设计,常规操作使用一般不会发生问题。但是,对于各种异常的电源环境,非正常的操作,有可能导致设计欠佳的软件程序失控。在设计的过程中,软件测试尤为重要。
控制软件系统的评估是汽车电子信息娱乐系统产品设计的关键,但是控制软件系统是比较复杂的程序集合,一般的产品制造商没有软件设计的能力,因而选择评估系统方案就成了产品制造商设计工程师的重要工作。
高端产品的控制软件涉及到高档的汽车电子信息娱乐系统(网络和通信、CAN/LIN、WiFi/Bluetooth、CMMB、DVD/RADIO、MP3/4、GPS/北斗、语音、监控等组合),采用的是专为车载娱乐开发的MCU,程序极其复杂。有基于WinCE6.0操作系统,单块核心板集成了UI控制、GPS导航、视频解码等车机的绝大部分功能;有基于Linux 操作系统,将图形、通信和多媒体中间件(包括连接、音频、语音、定位、联网和安全组件)与数据库、系统基础设施和管理组件整合在一起,所有这些均在 Linux 内核和相关驱动上运行;近几年又出现了 Android操作系统的方案。