基于手機互聯(lián)的車載智能儀表

熊想濤，湯小生，李云鵬，孫 玉

（吉利汽車研究院，浙江 寧波 315336）

1 車載儀表發(fā)展現(xiàn)狀

汽車儀表顯示了汽車運行的參數(shù)信息，是駕駛員通過視覺了解汽車工作狀態(tài)的必備部件，通常儀表包含了車速里程表、轉(zhuǎn)速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，是汽車駕駛的重要人機交互界面。

作為汽車配件中非常關(guān)鍵的一部分，汽車儀表也隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展而不斷技術(shù)革新，從早期的機械時代到當前的數(shù)字儀表階段，不管是從形態(tài)還是功能，都發(fā)生了巨大的變化。在數(shù)字儀表階段，用屏幕顯示取代了指針、數(shù)字等現(xiàn)有儀表盤上最具代表性的部分，其優(yōu)點是可以由用戶自己定義儀表系統(tǒng)，以滿足不同的要求，功能更加強大、靈活，更容易同網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)及其他應(yīng)用相連接。

2 手機汽車互聯(lián)的現(xiàn)狀

智能手機的發(fā)展越來越快，逐步成為個人信息化的樞紐，對汽車信息化和智能化也產(chǎn)生了越來越大的作用。其中手機汽車互聯(lián)是指手機通過USB、藍牙或WiFi與車載系統(tǒng)建立連接，將手機端APP軟件操作界面?zhèn)鬏數(shù)杰囕d屏幕上，在車載屏幕上形成簡單、明了的菜單界面，并通過車載上的物理按鍵或語音命令就可以進行相應(yīng)的菜單操作，包括接聽/撥打電話、聽手機音樂、用手機導(dǎo)航等。

目前主流的手機互聯(lián)有蘋果CarPlay（圖1）、安卓Android Auto、億連、Mirrorlink等。

2.1 蘋果CarPlay

CarPlay是美國蘋果公司發(fā)布的車載系統(tǒng)，它將用戶的iOS設(shè)備、iOS使用體驗與儀表盤系統(tǒng)無縫結(jié)合。

圖1 Carplay界面

CarPlay在國內(nèi)的應(yīng)用遇到了比較大的困難，主要體現(xiàn)在如下方面。

1）CarPlay嚴苛的認證系統(tǒng)。支持CarPlay的車機都需要經(jīng)過蘋果官方的認證才可以在市場上進行銷售。認證是對整個車機的各個方面（軟件、硬件、聲音品質(zhì)等）進行測試，只有達到蘋果的標準才能夠通過認證，這個過程漫長復(fù)雜，有時候甚至超過2年。

2）CarPlay認證的費用極高。每次認證的相關(guān)費用都由車機廠承擔(dān)。通常一個機型能拿到認證，會花費數(shù)十萬美元。這還不包括車機廠自身的費用支出。

3）CarPlay的軟件應(yīng)用生態(tài)不足。CarPlay需要軟件APP做額外的開發(fā)才能使用，并且AppStore也對這些功能做了嚴格的審核，絕大部分應(yīng)用難以通過AppStore的審核上線，車主的個性化需求幾乎無法滿足。安裝了CarPlay的車機，其使用頻率、活躍度很低。

2.2 安卓Android Auto

Android Auto（圖2）取代汽車制造商之原生車載系統(tǒng)來執(zhí)行Android應(yīng)用與服務(wù)并訪問與存取Android手機內(nèi)容。Android Auto需要依賴谷歌底層的服務(wù)。由于Android系統(tǒng)碎片化比較嚴重，國內(nèi)的手機大多數(shù)都對谷歌底層服務(wù)進行修改和刪減，這導(dǎo)致在國內(nèi)應(yīng)用率較低。

圖2 Android Auto界面

2.3 億連

億連是國內(nèi)一家創(chuàng)業(yè)公司提供的手機汽車互聯(lián)產(chǎn)品（圖3），同時實現(xiàn)了對蘋果手機和安卓手機的投射支持。在用戶體驗上，億連做到了即插即用，并支持WiFi連接。億連APP集成了車主常用的導(dǎo)航、音樂等應(yīng)用，并且對第三方應(yīng)用采取開放的態(tài)度。第三方應(yīng)用可以通過億連投屏到車機屏幕上使用。

圖3 億連手機汽車互聯(lián)

2.4 MirrorLink

MirrorLink是由一些國際性知名手機廠商和汽車制造商聯(lián)合發(fā)起建立的一種“車聯(lián)網(wǎng)”標準，旨在規(guī)范智能手機和車載系統(tǒng)的有效連接，并形成良好的用戶體驗。MirrorLink 標準結(jié)合了多種現(xiàn)有技術(shù)來滿足各種可能的車內(nèi)使用情境，通過VNC進行手機畫面投射和控制，通過UPnP進行設(shè)備的配對。

3 互聯(lián)儀表的技術(shù)架構(gòu)

數(shù)字儀表通過液晶屏幕來呈現(xiàn)車輛的運行狀態(tài)，液晶屏幕的顯示內(nèi)容和呈現(xiàn)方式靈活多樣，這是傳統(tǒng)機械儀表無法實現(xiàn)的。隨著技術(shù)的發(fā)展，液晶儀表的成本也將會下降到與機械儀表相當?shù)牡夭剑壳皣鴥?nèi)數(shù)字儀表正在由高中端車型向中低端車型普及。

數(shù)字儀表發(fā)展到當前階段，其呈現(xiàn)的不僅僅只是車輛信息，更多的開始呈現(xiàn)多媒體信息，比如導(dǎo)航、音樂、收音機等信息。為了解決導(dǎo)航、音樂等多媒體信息的內(nèi)容更新以及更多地滿足車主個性化需求的問題，互聯(lián)儀表應(yīng)運而生。

互聯(lián)儀表通過手機互聯(lián)的方式，獲取手機的地圖、音樂、多媒體信息，以及一些個性化的應(yīng)用信息，并在液晶儀表上對用戶呈現(xiàn)。這種數(shù)字儀表很好地解決了儀表穩(wěn)定性和功能多樣性之間矛盾，具有強大的生命力，市場前景非常廣闊。

通?；ヂ?lián)儀表體系架構(gòu)如圖4所示。

圖4 互聯(lián)儀表體系架構(gòu)

1）系統(tǒng)由兩個核心組成，分別負責(zé)儀表的顯示和多媒體的處理。

儀表對實時性、可靠性的要求比較高，因此儀表核心不能做太復(fù)雜的運算。多數(shù)儀表都是非常簡單的體系結(jié)構(gòu)，運行的操作系統(tǒng)一般都是RTOS，甚至不需要操作系統(tǒng)。這樣做的好處是：儀表核心運行的任務(wù)非常簡單、高效、可靠。

儀表核心處理器有很多種，有通用處理器，也有專用處理器，還有FPGA實現(xiàn)的GPU來擔(dān)任儀表核心處理器?？梢哉f，這部分處理器只要能高效可靠完成顯示任務(wù)即可，對處理器的處理能力、外部接口等都沒有過多的要求。

多媒體處理器主要負責(zé)多媒體信息的處理，比如本地音樂、導(dǎo)航、手機互聯(lián)等功能。多媒體處理器的可靠性和實時性要求比儀表處理器低很多。

多媒體處理器市場上非常多，iMx6系列，Telechips89XX，Sunplus86xx都是前裝用得較多的方案。

2）儀表核心與多媒體核心之間盡量少的耦合，連接方式越簡單越可靠越好。

儀表核心和多媒體核心各自運行，互不影響。

儀表核心專注于儀表數(shù)據(jù)的顯示以及多路視頻的疊加顯示。多媒體核心只關(guān)注多媒體部分的處理，比如手機互聯(lián)、導(dǎo)航、音樂、藍牙、收音機等的處理。多媒體核心通常只向儀表核心輸出視頻數(shù)據(jù)（LVDS或者USB信號）。儀表核心只需要在儀表顯示的底層疊加多媒體的視頻信號即可。

儀表核心和多媒體核心之間，可能會通過串口等簡單的外部通信接口進行通信，但是這種通信的數(shù)據(jù)量很小，數(shù)據(jù)通信不影響兩個核心的運行狀態(tài)。

3）手機與多媒體核心互聯(lián)。手機通過USB、WiFi、藍牙等多種途徑與多媒體核心互聯(lián)。互聯(lián)通道建立之后，手機會將導(dǎo)航、音樂、語音等信息發(fā)送給多媒體核心。多媒體核心收到手機的信息后，加以處理，輸出聲音到車載音響，輸出視頻信號到儀表核心。

由于儀表的特殊性，手機互聯(lián)通常不會直接輸出手機屏幕到儀表核心，這還需要多媒體處理器對收到的手機互聯(lián)信息加以處理，然后再輸出給儀表核心。

4）多媒體核心可擴展出多個屏來顯示更多的多媒體信息。

多媒體除了將一路視頻送往儀表核心進行顯示之外，還可以用另外幾路視頻輸出顯示更多的多媒體信息，甚至于車身信息。多個屏幕的組合顯示，加上智能控制，即是當下比較流行的智能駕駛艙。

4 互聯(lián)儀表的界面與體驗

圖5是互聯(lián)儀表典型設(shè)計的一種，車主可通過方向盤按鍵或者車身其他按鍵在多個功能之間切換。

互聯(lián)儀表的界面有多種多樣。絕大多數(shù)的思路是，屏幕上層顯示車輛信息，下層顯示多媒體和手機互聯(lián)信息，通過圖形透明疊加，一起呈現(xiàn)給車主。由于融入更多的多媒體信息以及手機互聯(lián)信息，車主可以通過車身的控制按鍵在多個功能之間切換。

互聯(lián)儀表并不是直接投射手機屏幕到儀表屏幕，而是通過虛擬屏，將車主使用的功能投射到儀表屏，而這個虛擬屏是可以和手機當前屏幕內(nèi)容無關(guān)的。手機可以在放歌曲的同時把地圖導(dǎo)航的屏幕投射到儀表屏幕，這種體驗是非常好的，也是單獨液晶儀表難以實現(xiàn)的。

5 互聯(lián)儀表的優(yōu)點與展望

互聯(lián)儀表綜合液晶儀表與多媒體中控的優(yōu)點，并通過手機互聯(lián)的方式解決儀表的系統(tǒng)更新慢、硬件更新?lián)Q代慢、個性化不足的缺點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1）互聯(lián)儀表采用兩個獨立核心分開運行，各自承擔(dān)不同的任務(wù)。這種做法有效地保證了儀表功能的穩(wěn)定性、實時性、可靠性。同時也通過多媒體核心的多媒體任務(wù)保證了車載多媒體任務(wù)能夠流暢快捷地運行。這是傳統(tǒng)機械儀表和液晶儀表難以做到的。

2）通過手機互聯(lián)，互聯(lián)儀表可以將絕大多數(shù)個性化的娛樂需求轉(zhuǎn)移到手機上。一些常用的導(dǎo)航、音樂、社交應(yīng)用的數(shù)據(jù)更新非常頻繁，用戶個性化的需求多變且難以把握，只有通過手機互聯(lián)的方式才能完美地解決。

3）多媒體應(yīng)用轉(zhuǎn)移到手機上，互聯(lián)儀表的硬件和軟件可以在相當長時間內(nèi)不用升級，這也極大地降低了車機廠的硬件成本以及車廠的運維成本。

4）通過互聯(lián)儀表，車廠很容易通過手機端的應(yīng)用與用戶進行聯(lián)系溝通，獲取第一手的用戶信息，用以改進車型改善服務(wù)。

目前國內(nèi)的儀表市場正在進行深刻的變革，傳統(tǒng)儀表被液晶儀表、互聯(lián)儀表取代的趨勢已經(jīng)非常明顯。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，液晶儀表和互聯(lián)儀表的成本對比機械儀表已經(jīng)不占劣勢。未來一兩年內(nèi)，絕大多數(shù)新車型和換代車型上都會用上液晶儀表和互聯(lián)儀表。

互聯(lián)儀表相對液晶儀表，對用戶提供了更智能、更個性化、體驗更好的多媒體信息，更為了車廠和車機廠提供了低成本的智能駕駛艙的擴展方案。其相比單純的液晶儀表更能吸引車廠和車主，具有更廣闊的前景。