上海2014年5月12日電 /美通社/ -- 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商 Mentor Graphics近日發(fā)布一份題為《車(chē)載安卓系統(tǒng)的實(shí)施方案和注意事項(xiàng)》的研究報(bào)告。中文版的報(bào)告全文可在 Mentor Graphics 的官方網(wǎng)站閱讀和下載：http://automotive.cn.mentor.com/news-publications/mentor-android-automotive。
報(bào)告作者簡(jiǎn)介
Andrew Patterson是Mentor Graphics嵌入式軟件事業(yè)部業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)，汽車(chē)市場(chǎng)是他的專(zhuān)長(zhǎng)。加入Mentor之前，Andrew 在設(shè)計(jì)自動(dòng)化市場(chǎng)馳騁超過(guò)25年的時(shí)間，精通各種技術(shù)、汽車(chē)仿真模型開(kāi)發(fā)、虛擬原型設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化。目前，他在Mentor主要負(fù)責(zé)嵌入式軟件戰(zhàn)略，與運(yùn)行于多種主機(jī)硅平臺(tái)上的Linux、AUTOSAR和其他域開(kāi)展合作。Andrew 擁有英國(guó)劍橋大學(xué)的工程和電子科學(xué)碩士學(xué)位。
背景介紹
谷歌創(chuàng)立的開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟(OHA)已走過(guò)七個(gè)春秋，該聯(lián)盟已經(jīng)讓安卓 (Android) 操作系統(tǒng)更容易被手機(jī)開(kāi)發(fā)商所利用。在其成立后的相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)，安卓平臺(tái)已經(jīng)發(fā)展成為主流智能手機(jī)和平板操作系統(tǒng)，目前開(kāi)始出現(xiàn)在汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用等拓展市場(chǎng)。蘋(píng)果 (Apple) 的iOS和微軟的Windows CE等與之競(jìng)爭(zhēng)的操作系統(tǒng)正在失去市場(chǎng)份額，基于安卓系統(tǒng)的設(shè)備則取而代之。事實(shí)上，可下載的有用的安卓應(yīng)用的數(shù)量已經(jīng)增長(zhǎng)到近110萬(wàn)個(gè)（數(shù)據(jù)來(lái)源：AppBrain 2014年1月）。
基于安卓系統(tǒng)的消費(fèi)電子設(shè)備用戶(hù)還希望可以在開(kāi)車(chē)或乘車(chē)時(shí)使用他們的應(yīng)用程序和設(shè)備功能。對(duì)于想要實(shí)現(xiàn)基于安卓系統(tǒng)的車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，這里有多種途徑，例如對(duì)安卓操作系統(tǒng)進(jìn)行全面定制后直接加載到芯片平臺(tái)（裸機(jī)）上，或者將智能手機(jī)與汽車(chē)的基礎(chǔ)架構(gòu)簡(jiǎn)單鏈接。本文將對(duì)這些途徑及其利弊進(jìn)行介紹。
全文要點(diǎn)與大綱如下：
最近，谷歌在拉斯維加斯2014年國(guó)際消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品展覽會(huì) (2014 International Consumer Electronics Show) 上宣布，開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟 (OAA) 的使命是使安卓平臺(tái)應(yīng)用于汽車(chē)。除了谷歌以外，開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟的創(chuàng)始成員包括奧迪 (Audi)、通用 (GM)、本田 (Honda)、現(xiàn)代 (Hyundai)和nVidia。其他廠商預(yù)計(jì)也將相繼加入開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟，但是關(guān)于安卓平臺(tái)將如何用于汽車(chē)的細(xì)節(jié)尚處于討論階段。一些制造商，例如起亞 (Kia) 和雷諾 (Renault)，已經(jīng)將定制的安卓系統(tǒng)加載于量產(chǎn)汽車(chē)上，并使其自身精心管理的安卓應(yīng)用庫(kù)可在車(chē)內(nèi)使用。下表概括了智能手機(jī)安卓系統(tǒng)的現(xiàn)有功能和車(chē)載安卓系統(tǒng)必備功能之間的差別。
如果開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟建立了一個(gè)共同的安卓基礎(chǔ)平臺(tái)，現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)方法可能很快就可以發(fā)揮作用，因?yàn)槿魏谓?jīng)過(guò)谷歌批準(zhǔn)的新安卓操作系統(tǒng)無(wú)疑會(huì)降低維護(hù)和支持成本。與早期安卓版本和車(chē)載設(shè)備的兼容性將是一個(gè)重要特征，同時(shí)也將是開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟首要關(guān)注的問(wèn)題。在整車(chē)使用壽命期內(nèi)，車(chē)主不可能像智能手機(jī)用戶(hù)那樣頻繁升級(jí)車(chē)載軟件。谷歌大約每隔九個(gè)月發(fā)布一次新安卓版本（圖1），而安卓4.4“KitKat”版本正處于量產(chǎn)過(guò)程中。智能手機(jī)市場(chǎng)的各個(gè)安卓版本都未能存活很長(zhǎng)時(shí)間。相比之下，這些版本很可能作為內(nèi)置汽車(chē)配置使用較長(zhǎng)時(shí)間。
整合安卓智能設(shè)備
考慮到安卓的普及性，駕駛員或乘客人人擁有一部安卓智能設(shè)備的情況是極有可能發(fā)生的。在理想情況下，這樣的設(shè)備將可以方便地連接到汽車(chē)基礎(chǔ)架構(gòu)的某些部件上，可能有多種連接形式，整合深度取決于使用情況。在最簡(jiǎn)單的整合形式中，用戶(hù)喜歡在駕車(chē)時(shí)給自己的智能手機(jī)充電，而每部汽車(chē)都有一個(gè)用于連接USB充電器的12V配件。較復(fù)雜的是內(nèi)置藍(lán)牙配對(duì)套件，它可以讓智能設(shè)備的音樂(lè)通過(guò)車(chē)內(nèi)音響系統(tǒng)進(jìn)行播放。大多數(shù)新款汽車(chē)現(xiàn)在都有這個(gè)功能（圖2）。
不斷涌現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)正在提升車(chē)內(nèi)設(shè)備集成水平。汽車(chē)連接聯(lián)盟(Car Connectivity Consortium, CCC)(http://www.mirrorlink.com)自成立起就致力于推動(dòng)設(shè)備集成標(biāo)準(zhǔn)的確立，使在車(chē)載信息娛樂(lè)主機(jī)上遠(yuǎn)程管理和顯示加載于智能手機(jī)的應(yīng)用成為可能。汽車(chē)連接聯(lián)盟已經(jīng)規(guī)定使用通用即插即用(UPnP) 裝置控制車(chē)載應(yīng)用的存取。另一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn) -- 虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算 (Virtual Network Computing, VNC) 讓智能手機(jī)顯示屏上顯示的信息得以復(fù)制到作為瘦客戶(hù)機(jī)的信息娛樂(lè)主機(jī)上。然后，該應(yīng)用可以在智能手機(jī)上運(yùn)行，但在信息娛樂(lè)主機(jī)上能夠被看到。
目前，大多數(shù)集成都是通過(guò)USB連接線(xiàn)完成的，但是這種途徑顯得笨拙且不可靠。一些車(chē)載信息娛樂(lè)主機(jī)現(xiàn)在擁有Wi-Fi功能，因此現(xiàn)在有了另外一種智能設(shè)備集成途徑。
集成智能設(shè)備也可以為信息娛樂(lè)主機(jī)提供漫游3G/4G/LTE連接。這提供了一種替代內(nèi)置無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的廉價(jià)選擇，以及多種單獨(dú)的資費(fèi)和數(shù)據(jù)套餐。
無(wú)論是成本還是集成規(guī)模，汽車(chē)OEM廠商奧迪均處于高端水平，該公司已經(jīng)推出一款專(zhuān)為車(chē)內(nèi)使用設(shè)計(jì)的專(zhuān)用10.2英寸的平板設(shè)備?！皧W迪平板電腦”有權(quán)訪問(wèn)專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用商店，并可以通過(guò)Wi-Fi連接車(chē)輛的導(dǎo)航和信息娛樂(lè)系統(tǒng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于移動(dòng)設(shè)備解決方案處于嚴(yán)格管理下并經(jīng)過(guò)高度集成，與軟硬件整合的品質(zhì)極高。
與安卓系統(tǒng)兼容的架構(gòu)
安卓系統(tǒng)與車(chē)輛整合的其他途徑是利用靈活但安全的多域軟件架構(gòu)。這些途徑包括將安卓系統(tǒng)設(shè)置為GuestOS，或者設(shè)置到現(xiàn)有操作系統(tǒng)之上（例如以Linux Container方式），或者設(shè)置為與另一個(gè)操作系統(tǒng)并行的GuestOS（圖3）。
在Linux Container (LXC)技術(shù)的支持下，安卓客戶(hù)端的資源、訪問(wèn)控制和安全由主機(jī)Linux操作系統(tǒng)管理。對(duì)于關(guān)注安卓安全的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，這是一種在標(biāo)準(zhǔn)Linux平臺(tái)上很好地提供安卓應(yīng)用訪問(wèn)權(quán)限以及運(yùn)行其他系統(tǒng)功能的方式。多核片上系統(tǒng)(SoC) 平臺(tái)使這個(gè)架構(gòu)更具吸引力，因?yàn)樽銐蚨嗟腖inux和安卓域資源可以讓它們同時(shí)有較好的表現(xiàn)。除了中央處理器 (CPU)資源，內(nèi)存、圖形處理資源和其他外圍設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)共享。兩個(gè)域的輸出可以重組為一個(gè)共同的人機(jī)界面 (Human Machine Interface, HMI)，從而使用戶(hù)能夠從兩個(gè)域中選擇功能。
為了在LinuxContainer內(nèi)運(yùn)行安卓系統(tǒng)，必須對(duì)支持該Container的Linux內(nèi)核進(jìn)行一些修改。在典型的使用情況下，在前端屏幕上有信息娛樂(lè)控制器去控制后座安卓的顯示。支持安卓顯示的硬件資源，如通過(guò) USB 輸入的觸摸屏信息、音頻和圖形，需要虛擬化，然后提供給使用后顯示器的用戶(hù)。這將有助于盡可能在車(chē)上重現(xiàn)“消費(fèi)電子設(shè)備”的體驗(yàn)。
音頻資源需小心加以管理：前座信息娛樂(lè)用戶(hù)將需要訪問(wèn)導(dǎo)航命令、電話(huà)呼叫、系統(tǒng)警告、多媒體播放器等，還可以?xún)?yōu)化聲道和靜音。在后座用戶(hù)使用的是單聲道，可用于欣賞音樂(lè)/娛樂(lè)用途。
Linux Container的替代方法是使用完全嵌入式虛擬機(jī)管理程序，它可以管理可用的SoC硬件資源，并將其分配給多個(gè)域/操作系統(tǒng)。虛擬機(jī)管理程序經(jīng)過(guò)配置后可以精確管理哪些資源是GuestOS，安卓、Linux、AUTOSAR或其他操作系統(tǒng)可用的，并允許域之間進(jìn)行一些通信。Mentor Graphics 最近展示了一款混合域系統(tǒng)，其中的AUTOSAR數(shù)據(jù)來(lái)自車(chē)載電子控制單元 (ECU)，這些AUTOSAR數(shù)據(jù)被送入運(yùn)行于單一硬件平臺(tái)上的數(shù)字儀表板及信息娛樂(lè)系統(tǒng)內(nèi)（圖4）。
結(jié)論
安卓已經(jīng)蔚然成風(fēng)。越來(lái)越多的智能設(shè)備用戶(hù)希望能在車(chē)內(nèi)訪問(wèn)安卓應(yīng)用程序。制造商擁有多種實(shí)施方案，在成本、集成程度和功能上有多個(gè)層次可選。谷歌的開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟和汽車(chē)連接聯(lián)盟推廣集成設(shè)備的倡議等標(biāo)準(zhǔn)化努力將進(jìn)一步加快車(chē)載安卓系統(tǒng)的發(fā)展。這些解決方案的供應(yīng)商既要謹(jǐn)慎行事以覆蓋廣泛的Android APP選擇，還要保持車(chē)內(nèi)計(jì)算系統(tǒng)的安全性和完整性。汽車(chē)現(xiàn)在已經(jīng)為被歸類(lèi)為消費(fèi)電子設(shè)備做好了準(zhǔn)備嗎？我們重新定義“移動(dòng)設(shè)備”的日子不會(huì)很久遠(yuǎn)。
