應用處理器連接汽車和消費電子兩大領域

Ｊｉｍ　Ｂｒｉｄｇｗａｔｅｒ

摘要：部署汽車信息娛樂平臺，維持汽車業的高可靠性和易用性預期，汽車制造商開始求助經過驗證的消費電子平臺，因為它們已經適應了汽車用途。

關鍵詞：應用處理器；iMX；APMII

汽車信息娛樂市場正在經歷非常快速的技術和用戶期望變化，這是因為汽車行業越來越多地受到便攜和移動消費電子技術的影響，其變化速度遠遠超過汽車信息娛樂的變化速度。正是由于有了像MP3播放器、手機和便攜式導航器件(PND)這樣的便攜式消費電子器件，用戶才隨時隨地可以享受娛樂、通信和信息服務，這意味著客戶現在有望在他們的車里使用直觀連接和最新消費功能。

要部署這些功能，維持汽車業的高可靠性和易用性預期，汽車制造商開始求助經過驗證的消費電子平臺，因為它們已經適應了汽車用途。飛思卡爾的基于ARM的i.MX應用處理器系列已經成為便攜式電子的生力軍，正幫助汽車信息娛樂系統設計師應對上述快速變化。

汽車信息娛樂市場

據分析師預測，汽車連接市場將快速增長。據TRG(Telematics ResearchGroup)2007年8月的調查，與Bluetooth手機和便攜式音樂播放器的連接正成為一種必備技術。根據即將出爐的2008年北美100款年度車型調查：

·70％的車型提供藍牙免提界面；

·80％的車型提供導航；

·50％的車型提供便攜式媒體播放器連接；

·90％的車型提供輔助音頻輸入或Flash卡接口，

·20％的車型提供USB；

·30％的車型提供后視攝像頭。

此外，Telematics Research Group還發現，80％的已經公布的MY08車型將導航作為標準或可選設備提供。最近出現的便攜式導航設備銷售高峰也在一定程度上助長了車載導航需求，并幫助用戶樹立導航及其益處的意識。根據Strategy Analytics的預計，到2013年，汽車藍牙免提系統市場的銷量每年將達到1.16億套。

Strategy Analytics還預測，到2013年，汽車導航系統市場的銷量每年將達到近2000萬套。數量低于藍牙設備，這主要是因為導航系統的可用性高于藍牙(80％對70％)，但“使用率”低于藍牙。之所以預測導航系統“使用率”(那些將導航系統作為一個選件的汽車購買者的比例)較低，是因為它的成本相對較高。然而，如果車載導航系統的成本可以降低，導航系統使用率可能大幅提高。而這正是飛思卡爾i.MX汽車解決方案所解決的一個問題。

跟上汽車行業的步伐

便攜式消費電子器件通常只有9～18個月的生產周期，而正常情況下汽車的生產周期至少是5年。此外，便攜式器件的開發周期也比汽車短得多(1～2年對3～5年)，因為汽車具有更嚴苛的環境、安全和質量要求。這種對立不大可能改變，因為對內置信息娛樂系統來說，消費者會將任何質量缺陷與他們對汽車的總體滿意度聯系起來，因此汽車制造商不能對他們的質量標準下降坐視不管。同樣，便攜式電子市場似乎仍受功能、款式和競爭的推動，從而使產品生命周期更短。

因此，汽車信息娛樂系統供應商面臨著如何跟上便攜式電子快速變化的挑戰，同時繼續重視他們自己的嚴格質量標準和型號壽命周期。對復雜的以軟件為中心的系統的空前需求促使汽車制造商采用經過驗證的消費電子平臺，這也有助于確保中間件和DRM軟件能夠兼容現有消費電子器件。

一級汽車制造商在市場上的定位不同，然而有一點是相同的，那就是需要將他們的產品與競爭對手的產品中差分開來。要做到這一點，一級汽車電子供應商需要在強大而靈活的底層系統架構基礎上，盡可能進行差分技術投資。

為了應對上述挑戰，飛思卡爾開始將其大獲成功的i.MX系列多媒體應用處理器推向汽車信息娛樂市場。精選器件通過“汽車加固”流程，確保它們達到汽車應用的嚴格質量要求，包括AEC-Q100質量標準。同樣重要的是，要再利用和調節消費電子領域的軟件解決方案，確保汽車信息娛樂系統緊跟消費電子系統的功能。

軟件

為了降低開發時間和開發費用，飛思卡爾為i.MX應用處理器上的領先操作系統提供全面的主板支持包(BSP)和應用軟件包，包括WinCE和Linux。應用軟件包括音頻、視頻和圖像編解碼器，它們與行業的標準媒體播放器、圖形驅動程序及工具進行了預集成。QNX的流行Neutrino實時操作系統(RTOS)是由我們的第三方生態系統提供的眾多操作系統解決方案中的一個。

此外，飛思卡爾及其合作伙伴還提供了精選應用的集成軟件解決方案，允許客戶將成熟軟件堆棧和標準化解決方案用于常見功能。例如，飛思卡爾最近就為基于新i.MX515應用處理器和流行Ubuntu linux平臺的新興“上網本”市場發布了一個參考設計。這種與消費市場的協作有兩大好處，一是加快面市，二是能夠讓汽車客戶將開發資源集中到他們自己的差分技術。

開放式操作系統支持

很多汽車客戶都被“開放式”操作系統所折服，因為它能夠標準化和重復使用第三方應用軟件。在汽車應用中，客戶首選的開放式OS解決方案是Microsoft WinCE、QNX Neutrino和Linux，它們均由i.MX處理器提供支持。飛思卡爾通常為來自其網站的下載提供Linux和WinCE主板支持包，而用于i.MX31處理器的Neutrino來自QNX。飛思卡爾及其第三方生態系統還提供很多中間件，例如多媒體編解碼器。

多媒體軟件套件

針對中低音音頻和連接應用，飛思卡爾提供其自己的運行在實時操作系統上的多媒體軟件套件。這種套件取名TRIO，包括連接堆棧、音頻和視頻播放控制、編解碼器、DRM、緩沖、文件系統和電源管理，用于包括USB、CD、HDD、SD卡在內的各種連接選項。藍牙和Wi-Fi連接由第三方合作伙伴支持。TRIO的內存占用空間非常小，深受那些正在尋找最低系統成本的客戶的青睞。

硬件

i.MX系列信息娛樂處理器源自飛思卡爾非常成功的基于ARM的移動應用處理器系列，架構也類似我們的手機基帶器件，因此能夠與它們共享先進的技術和多媒體軟件。此外，我們還提供各種第三方中間件和應用軟件。飛思卡爾的i.MX硬件設計依據以下主要原則。

·單一高性能CPU。這能簡化軟件開發，讓客戶將精力集中在差分軟件上。開發工程師無需處理與多個嵌入式內核有關的復雜開發工具和實時依存關系。行業標準ARMCPU用于支持各種成本和業績點。

·經濟高效的加速器。針對大多數計算密集任務(例如圖像處理、圖形和視頻編解碼器)實施硬件加速。硬件加速器將高性能、

低功耗、小硅面集于一身，以進行圖片、視頻和圖形處理。

·Smart Speed技術。只有在需要時消耗功率。為了實現外部內存帶寬的最有效使用、以及高度的并行和先進的電源管理技巧，我們對架構進行了優化。Smart SpeedMAX交叉交換允許同時進行多個總線事務，而不會出現沖突或等待狀態。

正是依據這些原則，i.MX處理器為信息娛樂系統提供了眾多高性能功能。

安全

信息娛樂系統必須能夠執行安全的加密方法，以便處理受數字權利管理(DRM)保護的媒體，確保專有位圖數據不能復制，實現安全的軟件升級。i.MX處理器具有安全RAM、安全控制器、high、assuranceboot(HAB)和安全JTAG技術，確保安全地執行加密軟件，防止非授權接入。這種安全技術還可用來驗證正執行軟件的起源，在實現軟件現場升級的同時，還能夠防止加載未經授權的代碼。

圖形

圖形處理是計算最密集型任務之一，可以受益于i.MX處理器的硬件加速。飛思卡爾的i.MX處理器包括一個圖像處理單元(IPU)，IPC能夠執行alpha混合、圖像旋轉和硬件縮放。IPU還進行LCD控制和刷新。此外，i.MX356器件還包括一個本地OpenVG1.1矢量圖形加速器，能夠實現133Mpixel／s的速度，同時為2.5-D地圖繪制和用戶界面提供強大加速功能。使用硬件種內置的16X多重采樣抗鋸齒(MSAA)，圖形加速器可以直接繪制直線、曲線、truetype字體和textures。它也可以直接加速Adobe Flash及眾多web瀏覽器和用戶界面工具。此外，還提供了符合OpenVG1.1和DirectDraw應用編程界面要求的圖形驅動程序。i.MX系列中的其他處理器則提供兼容OpenGL API的強大3D圖形加速功能。

音頻和語音

憑借其DSP指令擴展、高時鐘頻率和浮點單元，i.MX35的ARM11 CPU是一個出色的音頻信號處理引擎。典型音頻解碼器(如MP3)需要的CPU帶寬不到20MHz，而經過優化的MP3編碼器則運行在不到50MHz的帶寬內。對于語音處理，回聲消除需要約50MHz，而語音識別也可以從i.MX35的有效緩存和內存架構中獲益。當使用浮點單元進行了優化后，語音識別的語音命令識別速度最快可達競爭解決方案的5倍。i.MX35還有一個異步音頻采樣速率轉換器(ASRC)，它可以轉換硬件中最多10個聲道的音頻。這在汽車系統中非常有用，因為在汽車系統中，很多不同音頻源可能需要混合，并發送至一個共同的輸出聲道。

視頻

正如在下面的H.264案例分析中看到的那樣，視頻解碼所要求的72％的計算采用i.MX IPU加速，相當于ARM11性能超過1.2GHz。i.MX31處理器上，特定格式的視頻解碼實際上在軟件中執行。ARMv6指令擴展和優化內存架構意味著ARM11能夠在軟件中執行高達D1 30Frame／s的視頻解碼。i.MX系列的其他成員提供視頻編碼和解碼的全硬件加速，從而釋放出更多CPU資源用來運行其他任務。

圖1顯示了為解碼和顯示采用H.264標準壓縮的視頻流而必須執行的不同任務。除了解碼H.264數據流，還必須對由此得到的視頻進行大小調整、旋轉，從YUV格式轉換到RGB格式，并用HMI圖形重疊。左側的餅形圖顯示了如果這類任務均在軟件中執行時CPU負載的百分比。我們可以看到，H.264解碼和H.264內回路解鎖功能只占用38％的CPU負載。

圖1顯示了i.MX31的IPU如何能夠在硬件中執行全部非解碼功能，僅留28％的任務在硬件中完成。

質量

飛思卡爾i.MX處理器的開發使用前沿技術，從一開始就采用高質量設計方法，力求交付符合要求的器件。i.MX31和i.MX31L器件最近剛剛通過了AEC-Q100標準認證。AEC-Q100標準由汽車電子設備委員會制定，其中包括一系列集成電路必須滿足的壓力測試，確保OEM在苛刻的汽車環境提供一致的質量和可靠性。

在i.MX應用處理器開始在汽車應用中批量生產前，數以百萬的i.MX應用處理器已經隨消費器件銷售出去了，這意味著軟件和硬件已經達到成熟質量水平。作為汽車市場排名第一的半導體供應商，飛思卡爾深知汽車行業要求，客戶知道他們可以依賴i.MX31處理器，為他們提供一致、可靠的高質量。利用其專業的售后設計整合支持，飛思卡爾為這一質量提供保證。

電源管理

飛思卡爾i.MX處理器的設計初衷就是低功耗。由于采用了來自便攜式領域的最新技術，因此i.MX處理器消耗的功率還不到競爭性信息娛樂處理器功耗的三分之一。這樣有助于減少儀表板中的熱量累積，不再需要成本高且占用空間的熱散器。低功耗還能夠讓客戶在嵌入式導航和便攜式售后市場導航器件中使用相同的i.MX平臺用于，從而節約開發成本。

結語

由于消費電子業的繁榮，汽車信息娛樂市場的技術和用戶期望正經歷前所未有的變化速度。飛思卡爾i.MX應用處理器集消費電子系統的尖端技術和汽車知識、質量和行業聯盟于一身，無疑是適用于這兩個領域的解決方案。