消費者可能認為車用資訊娛樂的車內連結是新興功能，但此定義並不僅限網路連結。一般而言，消費者很少將控制器區域網路(Controller Area Network, CAN)通訊視為高科技，然而車用資訊娛樂系統的主要功能包含CAN、MOST、乙太網路、通用序列匯流排(USB)等重要主幹內部連結協議。
車內無線連結曾僅有藍牙(Bluetooth)科技，現已擴充至智慧型手機共享(Tethering)、車內無線區域網路(Wi-Fi)網路基地台、車間通訊(Vehicle-to-vehicle Communication)與近距離無線通訊(NFC)等。
本文將說明車用資訊娛樂系統持續的改良創新內容，藉此帶領讀者一窺車用市場新的商機，並且討論兼顧重要的系統成本、尺寸體積與電力消耗等要求的創新車內外連結功能。
利用硬體進行圖形處理 車用資訊系統智慧升級
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| 圖1 OMAP 1處理器架構圖 |
自2002年德州儀器(TI)發布OMAP 1處理器(圖1)後，該公司即推出一系列單晶片車用方案，除提供豐富多媒體娛樂體驗外(支援MP3、WMA、AAC音訊解碼器的CD-DA以及CD-ROM/DVD-ROM/USB/SD)，還可以連結早期Bluetooth技術的手機，實現車內免持通話功能。這些解決方案目前仍持續生產製造中，提供多功能的入門級資訊娛樂體驗。
OMAP 1處理器搭配QNX軟體系統主要的創新功能包含將多媒體功能與應用程式所控制的處理器整合於單一系統單晶片(SoC)。該套解決方案採用C55x數位訊號處理器(DSP)加速音訊編碼解碼器(Audio Codec)，並且利用簡便型API協調通訊功能以及ARM926通用型處理器協同DSP處理訊號。
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| 圖2 Jacinto 1-DDR處理器架構圖 |
相較於OMAP 1系列，德州儀器Jacinto 1系列，成本更低且功能更多，例如DVD或USB/SD主機儲存裝置的壓縮視訊播放、支援Apple iPods Bluetooth A2DP音訊串流，與數位地面無線射頻基頻調解(Digital Terrestrial Radio Baseband Demodulation)。此外，Jacinto 1-DDR(圖2)裝置可驅動兩組高解析度彩色顯示器顯示使用者介面或視訊播放，使原始設備製造商(OEM)更具彈性調整畫面顯示的訊息。
Jacinto 1裝置也將C55x DSP更換為功能強大的C64x+定點(Fixed-point)DSP。C64x+DSP的效能可同時進行圖形加速、壓縮視訊解碼、語音辨識與無線射頻調解。此種特性可將單一隔離式ARM中央處理器(CPU)發揮更大功效。
德州儀器與QNX Software Systems對於Jacinto 1裝置的另一項主要創新功能為DSP Link處理器間通訊(Inter-Processor Communication, IPC)元件。該連結可使ARM CPU與DSP相互連結而成為零負擔(Zero Overhead)介面，藉由DSP加速來控制應用與周邊。
Jacinto 1處理器可供硬體連結與處理來自攝影機或DVD等外部視訊來源至顯示器；之前的架構只能透過軟體演算法或個別硬體裝置，以軟體演算法傳輸或多工處理視訊串流。
使用軟體搭配攝影機或視訊覆蓋(Video Overlays)的使用者介面(UI)，執行透明效果或進行色域(Color Space)作業，會造成軟體處理過大負擔，另外，加裝硬體裝置也會增加整體物料(BOM)成本。Jacinto 1裝置則可直接利用硬體功能進行圖形處理，例如色域轉換(Color-space Conversion)或透明圖層混色(Alpha Blending)，使得ARM CPU無須處理圖形作業，可展現其他軟體功能，讓OEM更與眾不同。
QNX Software Systems為Jacinto 1系統加入許多支援裝置功能的軟體基礎建設元件，例如使用DSP編碼解碼器的多媒體架構，並將第三方合作夥伴的DSP加速圖形功能整合於QNX Software Systems OpenGL ES驅動程式。
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| 圖3 Jacinto 3處理器架構圖 |
2008年OMAP 3處理器與Jacinto 3系列(圖3)則均採用ARM Cortex-A8核心與Imagination Technologies PowerVR SGX繪圖技術。這些系統提供與Jacinto 1-DDR解決方案相同的連結選項，豐富的繪圖功能與低延遲觸控螢幕支援具有更流暢的使用性。
軟體的突破性發展使Jacinto 3裝置以單晶片執行完整資訊娛樂軟體堆疊。然而以個別CPU、GPU與DSP元件組合成一套系統的時代早已結束。QNX Software Systems藉由Jacinto 3的功能與10年車載應用開發經驗，創造首款QNX CAR應用平台，大幅減少車用資訊娛樂產品所需的第一層整合作業。QNX CAR應用平台整合所有單獨軟體元件成為一組包裝，其中包含現今資訊娛樂系統所有主要元件。將所有資訊娛樂功能整合於單晶片的單一軟體架構有助於節省專案成本，且預先整合軟體元件也助於降低開發成本。對於一流車用供應商而言，該套解決方案可讓產品從概念到正式量產的整個開發週期從3年縮短至14個月。
強化通訊介面效能 高整合度車用單晶片建功
Jacinto 4與5系列處理器則在多媒體功能更加進化，如高解析度1,080p視訊解碼/編碼與顯示器，並且將DSP升級為C674x+浮點DSP。目前系統均採用這些晶片，提供使用者價格合理的全功能資訊娛樂連結體驗。
Key QNX與德州儀器對於Jacinto 4及5平台所做的創新著重在MOST MLB、乙太網路AVB、PCIe與SATA提升並增加連結，可連結至更多網路與周邊。德州儀器亦同時推出車用單晶片、多標準WiLink 7Q複合式連結解決方案。Wi-Fi、Bluetooth與GPS技術首度整合於連接Jacinto處理器的車用規格單晶片。
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| 圖4 Jacinto 4處理器架構圖 |
如圖4所示，Jacinto 4及5裝置特別採用一組雙通道ARM Cortex-M3 CPU(以及專用L1快取記憶體)，專門處理軟體服務的高中斷負載(High Interrupt Loads)或即時延遲(Real-time Latency)需求，以減輕主CPU負載。單顆Cortex-M3核心可管理視訊串流與視訊幀率(Video Frame Rate)，減輕主CPU負載並可處理檔案I/O(如讀取SD卡的電影檔)與音訊解碼。此外，設計人員藉由提升前款DSP Link(ARM-DSP) 處理器間通訊API，包含Cortex-M3核心(SYSLink)以及硬體Mailboxes與Spinlocks，可進一步提升效能。
如圖5所示，QNX Software Systems運用Jacinto 4的功能建立QNX CAR 2應用平台可視為資訊娛樂軟體環境另一項重大演進。QNX CAR 2採用模組化架構支援多項使用者介面技術，例如HTML5。底層軟體服務(Underlying Software Service)透過整合服務層的PPS技術加以區隔。此一模組化能為開發人員提供更佳的客製化選項，同時縮短車用資訊娛樂系統整體開發時程。
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| 圖5 QNX CAR 2軟體架構高階概觀圖 |
強化智慧汽車應用 車用系統搶搭聯網風潮
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| 圖6 Jacinto 6處理器架構圖 |
未來OMAP 5處理器則將運用ARM Cortex-A15處理車用資訊娛樂功能架構，搭配最新Jacinto 6處理器。在OMAP 5架構的基礎下，Jacinto 6(圖6)具備將更優異的效能，包含CPU、GPU與軟體定義無線電(Software-defined Video)。另外，Jacinto 6提供許多新增的強化介面，支援高解析度環景相機、多個同步顯示的高解析度顯示器、USB 3.0、PCIe2與SATA。
Jacinto 6平台內建的多重相機輸入(Multiple Camera Input)有助於設計人員建立支援先進駕駛輔助與安全(Advanced Driver Assistance and Safety, ADAS)功能的資訊娛樂系統，加入適應性定速系統(Adaptive Cruise Control)的相機、車道偏離警示(Lane Departure Warning)、疲勞駕駛警示(Drowsy Driver Warning)與其他功能。QNX Neutrino RTOS的版本通過高可靠度系統安全認證，整合OMAP 5處理器、QNX資訊娛樂與ADAS的系統可滿足業界持續節省成本的需求，同時新增更多進階多媒體與安全功能。
裝置整合與功能擴充的趨勢未來勢必延續，未來車廂內可能出現全螢幕顯示器，安全與資訊娛樂功能也將整合於其中。對於提升裝置連結功能與縮短軟體開發時程的需求亦不斷持續，車載技術將藉此跟上消費性電子產品創新與採用速度。ADAS功能擴充最終將促使全自動汽車問世，提供消費者安全可靠的車用資訊系統。
(本文作者Mattew Waston為德州儀器車用資訊娛樂處理器產品經理；Scott Linke為德州儀器車用資訊娛樂處理器系統與架構經理；Andy Gryc為QNX Software Systems車用產品行銷經理。)