基于車載信息娛樂系統的圖層管理設計與實現

回姝 黃嘉桐 丁冠源 鄭紅麗

（中國第一汽車股份有限公司智能網聯開發院，長春 130013）

主題詞：車載信息娛樂系統 圖層管理 圖層疊加 界面交互

縮略語

IVI In-Vehicle Infotainment

DRM Direct Rendering Manager

GPU Graphics Processing Unit

OTA Over The Air Technology

RVC Rear View Camera

AVM Around View Monitor

APA Auto Parking Assist

AVP Auto Valet Parking

1 前言

目前汽車行業向著智能化趨勢發展，對于汽車行業來說，電動化和智能化都將會是未來很長一段時間內不變的主題。智能座艙作為人車智能交互的橋梁和紐帶，主要涵蓋座艙內飾和座艙電子領域的創新和互動，是擁抱汽車行業發展新興技術趨勢、從用戶應用場景角度出發而構建的人機交互體系。智能化為用戶帶來更多的娛樂方式，車載信息娛樂系統也隨之成為大眾關注的焦點，而座艙內的交互體驗是用戶感知汽車智能化變革最深刻的領域。面對日益豐富的交互場景，單一的圖層管理已經不能滿足用戶對于智能網聯汽車的期待與需求[1]。

為了應對用戶日益增長的信息娛樂交互需求，本文建立了一種基于車載信息娛樂系統的圖層管理設計，目的是通過圖層管理策略，實現相同時間點多功能、多信息的智能顯示，基于用戶體驗的優先級策略，圖層互斥處理規則，帶給用戶更加直觀、舒適以及個性化的交互體驗[2]。

2 圖層管理設計

2.1 方案設計

首先，基于虛擬化的車載信息娛樂系統，無論是何種類型應用，在顯示時都會預先申請其所在的子系統的圖層ID，儀表側應用會進行Linux系統的圖層申請，中控側應用進行Android側的圖層申請。當顯示圖層申請成功后，系統會根據實際的用戶場景判斷當前圖層與預顯示圖層之間的優先級關系，顯示當前疊加界面優先級高的顯示需求。

信息娛樂系統的圖層ID申請流程框圖如下圖1所示。

圖1中，直接渲染管理器（Direct Rendering Manager,DRM）顯示驅動集成在Linux系統內，Android系統的中控屏和副駕屏kernel的DRM顯示驅動通過Hypervisor的虛擬GPU連接Linux系統的coqos-virtiogpu。coqos-virtio-gpu內集成wayland client。中控屏和副駕屏是由同一個串行GMSL2 IC驅動的。儀表屏是由一個單獨的GMSL2 IC驅動。因此中控屏、副駕屏和儀表屏都是由Linux系統的圖層管理應用負責[3]。

圖1 子系統內圖層ID申請流程

當應用申請顯示圖層ID成功后，會進行應用間的優先級比較，此時根據應用類型和交互場景，需要將車載信息娛樂系統所需的圖層種類進行區分，進而進行實際顯示界面的優先級判斷。

2.2 配置說明

因同種車型高低配置不同，往往在實際車型項目開發中，會使用一套軟件進行車型差異適配，因此圖層管理的設計第一步，需要預先配置車型的顯示屏幕參數，以此區分子系統內的圖層管理配置。以紅旗車型E-HS9為例，低配車型僅有3塊屏，即儀表屏幕、中控屏幕和空調屏幕作為顯示區域，高配車型則有7塊屏，除了儀表和中控外，還需進行副駕屏、后扶手屏，左座椅屏和右座椅屏的顯示需求配置。

以儀表圖層實例，其中配置代碼如下：

mode0-output=HDMI-A-2;//output為輸出接口（HDMI-A-1為中控屏,HDMI-A-2為儀表屏）；

mode0-z-order=4;//*-z-order為圖層優先級配置，數值越大，圖層優先級越高；

mode*-*為靜態圖層模式切換配置（mode0:正常顯示模式，mode1:儀表備份顯示模式，mode2:camera快速顯示模式）。

圖層模式的詳細優先級[4]配置如下表1所示。

表1 圖層模式的詳細優先級配置表 級

Mode0：正常模式，中控屏顯示Android畫面，儀表屏顯示儀表畫面。

優先級最高：中控屏-centeropeningapp（優先級：10級），儀表屏-clusteropeningapp（優先級：10級）

Mode1：儀表備份顯示模式，中控屏顯示儀表畫面，儀表屏顯示Android畫面。

優先級最高：中控屏-cluster（優先級：11級），儀表屏-Coqos-virtio-gpu（優先級：10級）

Mode2：camera快速啟動模式，中控屏顯示Android畫面，儀表屏顯示儀表畫面。在Android啟動過程中，進入RVC等camera功能時，camera影像顯示圖層顯示在Android圖層和開機動畫圖層上。Android系統啟動完了后，模式從Mode2切換成Mode0。

優先級最高：中控屏-camera（優先級：11級），儀表屏-clusteropeningapp（優先級：10級）。

2.3 非觸控圖層關系設計

在信息娛樂系統的設計中，將應用分為3類：普通應用、特殊應用和圖層類應用。其中整體優先級顯示原則：圖層、應用按照優先級排序，優先級低的層級不允許覆蓋優先級高的層級，優先級高的層級退出，逐級向下尋找優先級低的應用，若是沒有找到特殊應用，則回到進入應用前的界面[5]。

期間規則處理[6-7]如下：普通應用如音樂、空調、系統設置等，采取優先響應用戶策略，用戶點擊即切換；對于特殊應用，如OTA升級、E-CALL、RVC/AVM/自動泊車/代客泊車、登錄界面、激活界面、語音彈框、藍牙電話工作界面、屏保界面[8]等，無法被普通應用覆蓋，特殊應用間只存在退出切換關系。

對于圖層類應用，非觸控圖層關系設計如下：當音量彈窗、系統異常彈窗、跨應用消息框（toast）系統圖層已經出現，各普通應用隨后出現時，不影響系統圖層顯示，且系統圖層在應用之上顯示[9]；當音量彈窗、系統異常彈窗、跨應用toast系統圖層顯示在此類層級界面上方時，大旋鈕上下左右推動操作有效[10]。當雷達懸浮窗已經出現，如語音彈窗、消息中心等需要收起，顯示雷達懸浮窗。

系統異常彈窗包括：高溫過熱提示。

跨應用toast包括[11]：

（1）無線充電相關提示：“移動設備正在充電”、“手機無線充電板有異物，請檢查！”、“移動設備已充滿”；

（2）“USB已斷開”：斷開USB時提示；

（3）“不支持該設備”：如連接USB對象外的設備（如USB鼠標、USB鍵盤等）；

（4）“設備無響應”：如連接的USB設備Pin接觸不良或損壞等；

（5）“USB端口異常”：USB端口過流。

跨應用彈窗包括：藍牙配對提示。

音量彈窗、系統異常彈窗、跨應用toast、雷達懸浮窗：不排優先級，后面觸發的直接覆蓋前面的，有計時退出的，各自倒計時退出[12]。

非控制圖層關系設計見表2[13]。

表2 非控制圖層關系設計表[13]

2.4 圖層互斥處理規則設計

與普通應用、特殊應用等處理方式不同，當圖層發生互斥關系時，需要制定一套特殊規則處理策略，以免在特殊使用場景時發生圖層沖突問題。

圖層類應用如下拉菜單、空調設置彈窗、推送消息（Toastmessage）、跨應用彈窗、普通應用對話框[14]等，需要根據不同疊加場景設計特殊的處理方式。其中根據用戶使用場景模擬，將圖層沖突處理方式分為3類：保持當前界面；優先級低的圖層自動退出；圖層覆蓋顯示。

具體功能場景[15]和處理規則如表3所示。

表3 圖層互斥處理規則表[15]

3 結束語

本文提出了一種基于車載信息娛樂系統的圖層管理設計方案，可適用于多功能交互場景時的圖層切換，設計更貼合使用體驗的圖層交互策略，更符合用戶對座艙智能化的需求，提升用戶體驗，充分發揮了汽車信息娛樂系統的易用性、舒適性和科技性優勢。