車載信息娛樂系統(tǒng)優(yōu)化探究

張洪超

摘要：伴隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，智能化越來越成為當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，而車載信息娛樂系統(tǒng)也正成為汽車智能化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，在汽車車載信息娛樂系統(tǒng)當(dāng)中，現(xiàn)代科技成果的應(yīng)用極大的豐富了車載信息娛樂系統(tǒng)的功能，滿足了人們對(duì)汽車娛樂及信息溝通等多方面需求，文章分析了如何進(jìn)一步優(yōu)化車載信息娛樂系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：車載信息娛樂系統(tǒng);優(yōu)化措施

1 汽車車載信息娛樂系統(tǒng)概述

汽車車載信息娛樂系統(tǒng)（In-VehicleInfotainment），簡(jiǎn)稱IVI，他是基于車身總系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)而形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)，通過專門的車載處理器和操作系統(tǒng)來對(duì)整個(gè)車載電控信息娛樂設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制的一套系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)提高汽車的舒適性，安全性，增強(qiáng)汽車的智能化和功能化具有極其重要的作用，對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)發(fā)展的未來占有十分重要的地位。汽車車載信息娛樂系統(tǒng)是采用車載專用中央處理器，基于車身總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)。IVI能夠?qū)崿F(xiàn)包括三維導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況、IPTV、輔助駕駛、故障檢測(cè)、車輛信息、車身控制、移動(dòng)辦公、無線通訊、基于在線的娛樂功能及TSP服務(wù)等一系列應(yīng)用，極大的提升了車輛電子化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。

2 車載信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展歷程

2.1 功能進(jìn)化

早期的車輛只具備基本的駕駛功能，沒有娛樂功能，隨著用戶需求的提高，車內(nèi)信息娛樂功能不斷升級(jí)，從FM/AM收音機(jī)到CD機(jī)，再到大屏多媒體終端。近年來進(jìn)一步新增出在線音樂、網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)、聽書、天氣、新聞等服務(wù)。

2.2 技術(shù)發(fā)展

從未止步的功能進(jìn)化需要通過技術(shù)發(fā)展來實(shí)現(xiàn)，車載信息娛樂系統(tǒng)終端硬件上從單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展到單核、雙核、四核的SOC應(yīng)用，軟件上從基本的單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展到WinCE、QNX、Linux、Android等高級(jí)操作系統(tǒng)應(yīng)用，軟件代碼量指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，開發(fā)難度也顯著提升。

3 系統(tǒng)架構(gòu)組成

參考某OEM的一款中控車機(jī)硬件架構(gòu)構(gòu)成。中控影音娛樂系統(tǒng)的架構(gòu)主要包含主CPU、觸摸屏、MCU、DSP、功放、WIFI模塊、BT藍(lán)牙模塊、GPS天線模塊、收音機(jī)AM/FM模塊、CAN收發(fā)器、USB接口等，各獨(dú)立功能芯片主要參與信號(hào)收發(fā)、解析及優(yōu)化，對(duì)系統(tǒng)的流暢性影響較小，主要由核心處理器對(duì)用戶及外界輸入信號(hào)進(jìn)行綜合處理，主處理器的性能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行速率影響較大。通過測(cè)試主處理器的負(fù)載及各應(yīng)用的內(nèi)存占用狀態(tài)選取合適的元器件，減少設(shè)計(jì)漏洞，同時(shí)避免資源浪費(fèi)，有效控制成本。

4? CPU運(yùn)行負(fù)荷

4.1? CPU的負(fù)荷分布

同一個(gè)應(yīng)用在不同的場(chǎng)景，CPU的負(fù)載也不一致，全功能樣機(jī)上輸入指令：adbshelltop-m10-scpu，測(cè)得每個(gè)應(yīng)用最大CPU負(fù)載的數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)場(chǎng)景如圖1所示。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，綜合用戶使用習(xí)慣，以下兩種常見使用場(chǎng)景中，會(huì)出現(xiàn)CPU負(fù)載過高現(xiàn)象。1）收音機(jī)+導(dǎo)航+語音助理+雙屏互動(dòng)，負(fù)載79%。2）導(dǎo)航+日歷+語音助理+雙屏互動(dòng)，負(fù)載86%。通常系統(tǒng)底層軟件運(yùn)行監(jiān)控也會(huì)占用少量資源（<2%），在負(fù)載過高時(shí)，調(diào)用其他應(yīng)用，例如點(diǎn)擊多媒體按鍵板、高清媒體源播放、藍(lán)牙來電等，都會(huì)造成CPU資源不足，系統(tǒng)不流暢。

4.2? CPU優(yōu)化

CPU優(yōu)化通常從以下兩點(diǎn)進(jìn)行考慮。1）當(dāng)CPU處于一個(gè)較高的負(fù)載工況時(shí)（CPU占用90%），若一個(gè)20%CPU占用的應(yīng)用被激活，正常情況下，該應(yīng)用從喚醒到啟動(dòng)需1s，則會(huì)因?yàn)镃PU資源不足，導(dǎo)致應(yīng)用程序調(diào)用時(shí)間增倍為2s，實(shí)際體驗(yàn)就能感受到延遲，后繼雖然可通過代碼架構(gòu)適當(dāng)優(yōu)化，但不能從根本上解決系統(tǒng)不流暢的問題。因此，在進(jìn)行硬件選型時(shí)，需估算CPU的最大負(fù)載，選擇處理器。2）目前業(yè)內(nèi)普遍CPU的負(fù)載設(shè)計(jì)不超過70%，在確定CPU型號(hào)后，需保證CPU平穩(wěn)工作。生產(chǎn)工藝、硬件電路、結(jié)構(gòu)散熱等都會(huì)對(duì)CPU工作造成影響，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)使主機(jī)內(nèi)部局部溫度偏高，造成CPU降頻，運(yùn)算能力下降，可通過合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)及硬件電路布局優(yōu)化CPU散熱，保證CPU良好運(yùn)行。

5 系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存

5.1 運(yùn)行內(nèi)存負(fù)載分布

同CPU負(fù)載類似，在全功能樣機(jī)上調(diào)用adb指令直接看每個(gè)模塊的內(nèi)存占用，輸入指令：adbshelldumpsysmeminfo，模擬測(cè)得每個(gè)應(yīng)用的內(nèi)存占用如圖2所示。某系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行內(nèi)存為2G（2048M），用adb指令運(yùn)行模擬應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)占用的實(shí)際內(nèi)存為931M，選用1G（1024M）內(nèi)存即可滿足系統(tǒng)需求，但內(nèi)存預(yù)留不足，后繼程序升級(jí)時(shí)容易出現(xiàn)內(nèi)存容量不夠，系統(tǒng)運(yùn)行卡頓的情況，因此需綜合成本及當(dāng)前內(nèi)存占用狀態(tài)來選取合適的內(nèi)存大小。

5.2 運(yùn)行內(nèi)存優(yōu)化

當(dāng)前市面上車載DDR3內(nèi)存大小與價(jià)格參考如下：1G內(nèi)存96元，2G內(nèi)存130元。綜上所述，考慮到后期OTA升級(jí)，應(yīng)用更新優(yōu)化，結(jié)合當(dāng)前內(nèi)存的市場(chǎng)報(bào)價(jià)，選取2G運(yùn)行內(nèi)存既滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)方案，又可支持后期迭代升級(jí)，為最優(yōu)性價(jià)比方案。

6 系統(tǒng)存儲(chǔ)內(nèi)存

6.1 存儲(chǔ)內(nèi)存負(fù)載分布

應(yīng)用數(shù)據(jù)通常保存在eMMC（EmbeddedMultiMediaCard）存儲(chǔ)器中，在車機(jī)系統(tǒng)中通常保存系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)、高德離線地圖數(shù)據(jù)、科大訊飛/百度語音包數(shù)據(jù)、常規(guī)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)及測(cè)試LOG文件等，某車載主機(jī)存儲(chǔ)內(nèi)存參考見圖3。在硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)將存儲(chǔ)器劃分為系統(tǒng)區(qū)及用戶區(qū)，系統(tǒng)區(qū)一般預(yù)留部分空間用于系統(tǒng)更新優(yōu)化及系統(tǒng)數(shù)據(jù)臨時(shí)緩存，某項(xiàng)目系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)際數(shù)據(jù)大小為3.18G，預(yù)留4G;用戶區(qū)高德離線地圖占用7.19G，科大訊飛離線語音包占用0.48G，系統(tǒng)常規(guī)應(yīng)用一般占用較小，主要由酷我音樂等第三方APP及調(diào)試LOG數(shù)據(jù)占用

6.2 存儲(chǔ)內(nèi)存優(yōu)化

對(duì)于功能模塊LOG接口數(shù)據(jù)，可從軟件架構(gòu)上對(duì)打印權(quán)限進(jìn)行限制，當(dāng)某個(gè)功能模塊需要開發(fā)調(diào)試時(shí)，需申請(qǐng)權(quán)限，同時(shí)主程序?qū)?nèi)存狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過浮動(dòng)窗口實(shí)時(shí)顯示內(nèi)存狀態(tài)，在內(nèi)存使用超出閾值時(shí)通過彈窗進(jìn)行報(bào)警。第三方應(yīng)用目前在車載多媒體中應(yīng)用越來越多，大部分都沒有對(duì)用戶下載進(jìn)行限制，采取的優(yōu)化方式有兩種：①參照手機(jī)，當(dāng)下載數(shù)據(jù)超過內(nèi)存閾值時(shí)，系統(tǒng)彈窗提醒清理內(nèi)存，并顯示每個(gè)應(yīng)用下載占用狀態(tài);②第三方軟件自優(yōu)化，以酷我APP為例，當(dāng)用戶下載的曲目數(shù)量達(dá)到設(shè)定量（100首）或內(nèi)存使用超過閾值時(shí)，再次下載時(shí)默認(rèn)滾動(dòng)覆蓋最早下載的曲目。

7結(jié)語

隨著智能車載信息系統(tǒng)技術(shù)的成熟以及用戶市場(chǎng)意識(shí)的覺醒，集成化、智能化、舒適化的車載信息娛樂將成為未來移動(dòng)車載電子重要的發(fā)展方向。展望未來，車載信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展，將會(huì)作為汽車技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新起點(diǎn)，將會(huì)成為21世紀(jì)汽車發(fā)展中不可阻擋的潮流和趨勢(shì)，為開啟汽車移動(dòng)信息化時(shí)代展開新的一頁。

參考文獻(xiàn)：

[1]哈曼正式向長(zhǎng)城汽車交付全新車載信息娛樂系統(tǒng)[J].汽車與配件，2019（15）.

（作者單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司-產(chǎn)品數(shù)字化中心-智能座艙系統(tǒng)部）