淺談汽車后座娛樂系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

多年來，人們認(rèn)為汽車后座娛樂系統(tǒng)就是乘客可以看電影和聽音樂的DVD影碟播放機(jī)。大多數(shù)車載影音系統(tǒng)包括一個(gè)DVD光驅(qū)和一臺顯示器，顯示器可能與光驅(qū)裝在一起，也可能分開獨(dú)立安裝在后座椅區(qū)。隨著影音系統(tǒng)的不斷發(fā)展，紅外線或藍(lán)牙無線耳機(jī)逐漸普及，光驅(qū)支持的編解碼標(biāo)準(zhǔn)也在不斷增加，如MP3或DviX 解碼標(biāo)準(zhǔn)。但是，這些設(shè)備的數(shù)據(jù)源基本沒有發(fā)生變化，還是局限于DVD和CD兩種媒體。

下一代后座娛樂系統(tǒng)必須涵蓋更廣的數(shù)據(jù)源，提供更強(qiáng)的互動支持，在汽車基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)集成更多功能，這不僅會提高OEM原裝設(shè)備的價(jià)值，還會提高經(jīng)銷商安裝的設(shè)備或零售設(shè)備的價(jià)值。

但是很顯然，價(jià)格是現(xiàn)在和將來市場能夠接受下一代后座娛樂系統(tǒng)的關(guān)鍵因素之一。影響價(jià)格的因素包括材料總體成本和軟硬件，其中主要是軟件的開發(fā)成本。本文主要探討如何降低材料總體成本和軟件開發(fā)工作量。

良好的第一印象是產(chǎn)品獲得廣泛的市場認(rèn)可的關(guān)鍵，而第一印象與用戶界面的操作是否簡易有很大的關(guān)系。顯然，如果用戶界面對用戶命令的反應(yīng)遲緩或中斷，即便非常專業(yè)的娛樂系統(tǒng)也不會被市場接受。市場龍頭廠商已經(jīng)證明，反應(yīng)流暢、快速的用戶界面是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。增加3D多窗口支持可改進(jìn)系統(tǒng)的總體易用性，但是，這需要增加圖像處理功能。

支持更多功能的下一代后座娛樂系統(tǒng)

將來，后座娛樂系統(tǒng)必須支持哪些功能呢?當(dāng)然，DVD-Video在很長一段時(shí)間是必須支持的，這可以確保孩子在途中快快樂樂，您現(xiàn)有的光盤庫還能長時(shí)間使用。除了DVD-Video，藍(lán)光將會是系統(tǒng)支持的第二個(gè)光盤標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)閷砟承╇娪肮獗P很可能只使用藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)光不僅影音性能更加優(yōu)異，而且安全性能也得到改進(jìn)。利用盤片上保存的黑名單，藍(lán)光可以禁止在“被破解”播放機(jī)上播放光盤。在藍(lán)光播放器上體驗(yàn)互動內(nèi)容(如游戲)的機(jī)會不斷增加，是支持市場認(rèn)可度在不斷提高的有力證據(jù)，同時(shí)也是一種促銷手段。

除承載娛樂內(nèi)容的光盤外，新一代娛樂系統(tǒng)還須考慮通過USB或e-SATA接口，從其它存儲媒介播放影片的功能，如SD卡、U盤和移動硬盤，這勢必將大量的音視頻封裝格式引入到后座娛樂系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)必須支持大量文件格式，其中包括 DivX、XviD、AVI、RealMedia、3GP、ASV、MOV、OGM等。

后座娛樂系統(tǒng)還必須考慮電視廣播等現(xiàn)場直播內(nèi)容，其中最重要的是地面電視廣播制式 ，如歐洲的DVB-T、美國的ATSC、日本的ISDB-T或中國的DTMB 。此外，還必須考慮手機(jī)電視制式，如歐洲的DVB-H、美國的ATSC-M/H、韓國的T-DMB和中國的CMMB。不久還將出現(xiàn)的新的電視標(biāo)準(zhǔn)，如手機(jī)衛(wèi)星電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-SH，該標(biāo)準(zhǔn)類似于衛(wèi)星無線電廣播，在美國非常普及。市場還將出現(xiàn)新的電視直播頻道，即通過現(xiàn)有的手機(jī)基礎(chǔ)設(shè)傳輸播電視節(jié)目。

我們的年輕一代還需要互動娛樂內(nèi)容。連接互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)線路可以讓他們使用各種服務(wù)，如YouTube、Twitter、Facebook 等眾多的社交網(wǎng)站。在這個(gè)問題上，顯然娛樂系統(tǒng)架構(gòu)還需要接受網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，支持常用插件。只有這樣，才能向用戶提供更多的娛樂服務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)廣播、網(wǎng)絡(luò)電視，盡可能為用戶提供種類更多的娛樂內(nèi)容。還有，為什么不增加家媒體流引擎接入功能，讓用戶可以遠(yuǎn)程訪問家里錄制的內(nèi)容?這可以省去媒體內(nèi)容在家里與汽車之間的傳輸或同步過程。當(dāng)然，這些服務(wù)需要至少類似于EDGE或HSDPA的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，同時(shí)接入服務(wù)提供商應(yīng)提供包月或包年的收費(fèi)策略。一旦普及起來，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施將需要改善，或被第四代移動通信LTE所取代。

總之，后座娛樂系統(tǒng)是居室專業(yè)娛樂系統(tǒng)與移動媒體源的結(jié)合體——一個(gè)移動居室。后座娛樂系統(tǒng)需要支持常用的穩(wěn)健的功能特性，兼?zhèn)渖壍阶钚绿匦缘撵`活性和增強(qiáng)型特性。

如何降低開發(fā)成本?

硬件方面如何才能克服娛樂系統(tǒng)如此多特性的挑戰(zhàn)，同時(shí)又能把開發(fā)成本保持在低水平?顯然，這個(gè)問題的解決辦法主要是在消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)外重復(fù)使用現(xiàn)有的平臺架構(gòu)，提供高端的媒體回放支持以及各種外部接口。巨大的價(jià)格壓力迫使廠商提供成本效益型解決方案，與經(jīng)過市場證明的常用的特性保持一致。

ST的娛樂專用系列產(chǎn)品STi71xx支持高清解碼(1080i/p)和多聲道音頻解碼以及后處理。主應(yīng)用程序運(yùn)行在兼容SH4 CPU的ST40處理器上，這個(gè)CPU的主要任務(wù)是運(yùn)行客戶專用程序，控制音視頻信號處理。所有的音視頻解碼任務(wù)都從主CPU轉(zhuǎn)移到兩個(gè)超長指令字 (VLIW)處理器。其中一個(gè)處理器負(fù)責(zé)音頻處理，另一個(gè)則負(fù)責(zé)視頻解碼。這種音視頻與CPU應(yīng)用分開處理的方法有助于降低系統(tǒng)復(fù)雜程度，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的總體穩(wěn)健性。在處理被破壞的數(shù)據(jù)期間，如果發(fā)生錯誤，音視頻處理器很容易復(fù)位。在兩個(gè)VLW處理器上使用固件提高了固件的靈活性。根據(jù)編解碼請求，處理器可以裝載一個(gè)或多個(gè)固件，以支持視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(如H.264、MPEG-2、VC-1或AVS)和音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(如MPEG-2、MP3、WMA、 AAC、Dolby、DTS、OggVorbis)以及其它文件格式。此外，音頻處理器執(zhí)行音頻信號混音、采樣率轉(zhuǎn)換、立體聲多聲道轉(zhuǎn)雙聲道混音 (down-mix)，以及環(huán)繞聲等后處理功能。通過給處理器載入新的固件，可以給編解碼升級，裝載前務(wù)必確定處理器支持新的或改進(jìn)的編解碼標(biāo)準(zhǔn)。固件由芯片廠商研制和提供，因此，應(yīng)用開發(fā)人員不必為固件開發(fā)和維護(hù)煩惱。而且，驅(qū)動程序確保固件正確集成到主應(yīng)用程序中。因?yàn)楣碳撵`活性非常高，解碼器還可用于音視頻編碼以及編碼轉(zhuǎn)換，改變現(xiàn)有碼流的格式和/或傳輸速率。應(yīng)用內(nèi)存是一個(gè)32位的DDR2存儲器，三個(gè)CPU可以直接訪問內(nèi)存，這可以保證耗費(fèi)帶寬的處理器具有內(nèi)存優(yōu)先訪問權(quán)。

除多個(gè)CPU外，71xx系列系統(tǒng)芯片還提供視頻輸出級、音頻輸出級和外設(shè)接口。視頻輸出級提供模擬和數(shù)字視頻輸出。根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)，你可以選用CVBS、Y/C、RGB進(jìn)行模擬連接，或者選用數(shù)字RGB、YCrCb或HDMI建立數(shù)字連接。71xx系列支持兩個(gè)獨(dú)立的視頻信號輸出，可以用一個(gè)解碼器驅(qū)動兩臺后座顯示器(左側(cè)顯示器和右側(cè)顯示器)。音頻輸出支持包含并行立體聲混音信號的多聲道數(shù)字I2S輸出，在并行立體聲時(shí)，一個(gè)片上數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供兼容耳機(jī)插座的立體聲模擬信號，因而不再需要外部數(shù)模轉(zhuǎn)換器。通過一個(gè)汽車音頻網(wǎng)絡(luò)如MOST，數(shù)字音頻信號可以傳送到一個(gè)遠(yuǎn)程音頻功放。此外，該系列產(chǎn)品還提供一個(gè)具有S/PDIF功能的多聲道輸出。STi71xx系列產(chǎn)品全系配備一個(gè)數(shù)字音視頻輸入，準(zhǔn)許后座娛樂系統(tǒng)連接其它的音像設(shè)備，如數(shù)碼攝像機(jī)。

系統(tǒng)芯片概念可提供很多最常用的外設(shè)接口。STi71xx系列的某些產(chǎn)品提供兩個(gè)嵌入物理層芯片的USB 2.0端口，這兩個(gè)端口可連接優(yōu)盤、移動硬盤、UMTS/HSDPA無線網(wǎng)卡等。如果需要更多的片上主機(jī)端口，可以用板上集線器擴(kuò)充USB端口的數(shù)量。

為連接應(yīng)用內(nèi)部的硬盤驅(qū)動器和光驅(qū)如藍(lán)光或DVD，STi71xx系列提供兩個(gè)SATA接口。為了連接外部SATA設(shè)備，這些接口還支持e-SATA標(biāo)準(zhǔn)。為連接舊式DVD光驅(qū)，EMI端口還提供傳統(tǒng)的ATAPI并口，這是一條16位的數(shù)據(jù)總線。

在汽車上接入互聯(lián)網(wǎng)有多種方法?？梢栽赨SB接口上外掛一個(gè)UMTS / HSDPA無線上網(wǎng)卡，或者通過以太網(wǎng)連接汽車內(nèi)部已有的通信設(shè)備。以太網(wǎng)電纜可以是電線或者光纜，具體情況取決于汽車的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。外掛UMTS / HSDPA無線上網(wǎng)卡避免了在每一個(gè)國家或地區(qū)都要驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的問題。如果最終用戶連接一個(gè)USB無線上網(wǎng)卡，他需要自己處理網(wǎng)絡(luò)兼容性和服務(wù)提供商的合同。實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙和WiFi連接非常容易，只要增加一個(gè)支持其中一個(gè)格式或兩個(gè)格式都支持的二合一器件即可。SDIO接口可以讓娛樂系統(tǒng)增加一個(gè)SD 或MMC讀卡器。例如，用戶可以查看數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的相片，還可以擴(kuò)大用于錄制電視節(jié)目的內(nèi)存容量。片上紅外線收發(fā)器支持遙控功能。此外，芯片上還配備 I2C、SPI、UART、GPIO等外設(shè)接口。

在數(shù)字電視支持方面，STi71xx系列產(chǎn)品提供多達(dá)三條碼流輸入通道，其中一條或兩條通道用于實(shí)時(shí)播放解碼，第三條用于后臺電視錄像、頻道掃描或數(shù)據(jù)服務(wù)。與家用機(jī)頂盒相比，車載電視需要準(zhǔn)備調(diào)整頻率，因?yàn)槠嚩鄶?shù)情況下是運(yùn)動狀態(tài)。為了能夠處理加密內(nèi)容，STi71xx系列有一個(gè)片上加密內(nèi)核，能夠解密主要的復(fù)制保護(hù)格式，例如，電視錄像保護(hù)、DVD-Video、藍(lán)光以及流媒體復(fù)制保護(hù)。通過兩個(gè)智能接口可以取用解密過程所需的密鑰?；蛘?，可以給芯片連接一個(gè)條件接收模塊，為系統(tǒng)提供連接本地加密模塊的靈活性。用一個(gè)NAND閃存即可存儲應(yīng)用程序和媒體文件或電視錄像，以便時(shí)移觀看，閃存可以取代內(nèi)部硬盤驅(qū)動器，無需解決在汽車顛簸過程中數(shù)據(jù)訪問的問題。

運(yùn)行STi71xx系列產(chǎn)品，只需一個(gè)30 MHz的振蕩器。該系列產(chǎn)品擁有片上頻率合成器和壓控晶振，可內(nèi)部獨(dú)立生成音視頻解碼時(shí)鐘和系統(tǒng)時(shí)鐘，例如，這樣可以與廣播公司的時(shí)鐘同步。與其它的需要多個(gè)時(shí)鐘源的解決方案相比，一個(gè)振蕩器可以降低材料成本。

電源必須提供四種電壓：1.2V的內(nèi)核電壓、1.8V的DDR2內(nèi)存電壓、2.5V和3.3V的外設(shè)接口電壓。平均功耗大約2W，與所執(zhí)行的應(yīng)用有關(guān)，下一代產(chǎn)品以降低功耗為主。在“綠色”概念和媒體處理器的移動性的推動下，下一代產(chǎn)品不僅要降低工作功耗，還要降低待機(jī)功耗。

這是從技術(shù)功能層面對STi71xx系列產(chǎn)品的一個(gè)簡單介紹，某些技術(shù)功能可以達(dá)到OEM應(yīng)用的汽車級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如需要，我們可提供更詳細(xì)的產(chǎn)品和系統(tǒng)信息。

軟件方面軟件是解決如何壓低開發(fā)成本問題的另一個(gè)方面。從頭開發(fā)一個(gè)多媒體軟件棧很不劃算。數(shù)量激增的編解碼及封裝格式大幅度提高了軟件的開發(fā)成本。在這個(gè)問題上，通過為系統(tǒng)芯片提供軟件棧，芯片提供商給予設(shè)備廠商大量的開發(fā)支持。軟件棧整合了前文提到的最常用的音視頻編解碼軟件，驅(qū)動程序界面為系統(tǒng)集成商提供了眾所周知的API界面，不同于關(guān)注所有的硬件特定項(xiàng)目的驅(qū)動軟件棧，系統(tǒng)開發(fā)考慮的要素是操作系統(tǒng)。市場對增強(qiáng)型媒體解碼特性和在線訪問應(yīng)用的強(qiáng)勁需求，需要使用一個(gè)現(xiàn)有的能夠提供大部分應(yīng)用軟件的應(yīng)用庫。這些軟件模塊叫做中間件，提供者是在中間件內(nèi)集成知識產(chǎn)權(quán)的軟件公司或開源社區(qū)。

與只有一個(gè)DVD的后座娛樂系統(tǒng)相比，操作系統(tǒng)的選擇變得越來越難。專有操作系統(tǒng)在代碼量和效率方面占有優(yōu)勢，但是需要大量的硬件驅(qū)動程序及應(yīng)用軟件開發(fā)工作。如果使用大家比較熟悉的操作系統(tǒng)如WinCE或Linux，則有各種各樣的應(yīng)用程序和驅(qū)動軟件可以使用。因?yàn)轵?qū)動軟件是硬件專用的，所以芯片廠商必須在軟件開發(fā)工具包中提供驅(qū)動程序。在開發(fā)工具包中含有運(yùn)行應(yīng)用程序所需的全部組件：操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序和編解碼軟件。某些開源應(yīng)用軟件像WebKit瀏覽器或媒體播放器可能被放在包內(nèi)，以便加快應(yīng)用開發(fā)速度。這些應(yīng)用程序依賴于視頻API的存在，例如，在Linux平臺中，必須存在V4L (Linux視頻)或 ALSA (先進(jìn)Linux音頻架構(gòu))。其它的中間件像DVD-Video或藍(lán)光播放引擎、MHEG、MHP、BML或Java組件可以運(yùn)行并被輕松地實(shí)現(xiàn)在視頻 API上面，這個(gè)過程與所使用的硬件無關(guān)。最后，運(yùn)行用戶界面的頂層應(yīng)用程序?qū)⑹钦麄€(gè)系統(tǒng)的框架，系統(tǒng)開發(fā)人員可以在框架里面投入巨大的精力，使其比競爭系統(tǒng)更有獨(dú)特的買點(diǎn)。片上圖形內(nèi)核支持開發(fā)人員創(chuàng)造一個(gè)簡單易用的互動用戶界面。

從播放光盤和外部存儲器的內(nèi)容，到直播電視解碼和網(wǎng)絡(luò)媒體流，下一代后座娛樂系統(tǒng)將提供豐富功能。隨著最終用戶使用標(biāo)準(zhǔn)增加，系統(tǒng)支持的視頻格式將從QCIF / QVGA擴(kuò)展到高清標(biāo)準(zhǔn)。有效利用現(xiàn)有系統(tǒng)，包括軟硬件，是加快開發(fā)周期和控制開發(fā)工作量的一個(gè)要素，大量的音視頻代碼開發(fā)需要長期的經(jīng)過實(shí)踐證明的消費(fèi)電子設(shè)備的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。