但是，構成多媒體網關的不僅僅是硬件和軟件，在消費類電子產品中，至少系統(tǒng)技術同樣很重要，使工程師能夠以一種智能、經濟有效的方式將硬件和軟件整合在一起。

      消費者有大量時光是在汽車中度過的。如今，要在車載高性能音響系統(tǒng)中播放個人多媒體很不方便——更不用說使用正在進入汽車主流的車載視頻系統(tǒng)。目前拙劣的解決方案充其量是特殊解決方案，糟的是會引發(fā)危險：其不便于駕駛員操縱，尤其是駕駛員同時要觀察路況的時候。

實現(xiàn)連接

      車載信息娛樂系統(tǒng)配有高品質的調諧器、放大器和揚聲器。許多型號還提供高性能音響。大量的車中都在配置彩色視頻顯示器，尤其適合乘客使用。另外還在增加車載導航系統(tǒng)，這意味著車中可能有多個視頻顯示器。可以應對多媒體數(shù)據率的高帶寬車載網絡也在部署中。

      各方面看起來似乎井然有序。但由于汽車設計周期較長，汽車制造商尚未完全實現(xiàn)或解決個性化多媒體帶來的全部影響。

      為了向個性化媒體過渡，車載多媒體平臺可能也要采用一種類似于家庭平臺中的方法。

      由硬盤提供所需的大容量存儲空間。同樣地，千兆級閃存將用于快速訪問。與便攜式設備連接，存取數(shù)據內容則可通過有線USB鏈接。這樣便攜式設備與汽車連接時便可充電，不會通過無線鏈接耗盡電池。

      初關注的焦點是直接播放便攜式設備中的內容。但是，隨著嵌入式存儲日益普遍以及有關內容的數(shù)字版權管理方案的出臺，會成為極平常的需求。而且如上所述，還必需支持許多格式和接口。各種多媒體形式的激增，也要求能夠支持大量的互連標準，包括通用即插即用(UPnP)、數(shù)字生活網絡聯(lián)盟(DNLA)、開放移動聯(lián)盟(OMA)和Windows Media等等。

廣播媒體——仍然重要

      除了駕駛員帶入汽車的多媒體內容以外，下一代信息娛樂系統(tǒng)還必須能夠處理常規(guī)的地面廣播電臺和視頻、導航系統(tǒng)的衛(wèi)星定位日期以及專用衛(wèi)星網提供的數(shù)字多媒體信息。

      無線連接也要發(fā)揮作用。目前已集成了藍牙功能，使移動電話可以“免提”連接到信息娛樂系統(tǒng)，而且在將來，當汽車?？吭谧≌浇鼤r，利用Wi-Fi便能夠連接到住所。過去幾年開始在汽車內嵌入蜂窩連接，以支持遠程通信服務，例如，發(fā)生事故時自動呼叫急救服務。展望未來，這種連接應該還可以使汽車和駕駛員能夠訪問通過互聯(lián)網提供的服務。

      對于地面廣播，則需要用系統(tǒng)技術來分流多徑接收，同時抑制鄰近信道的信號。硬件和軟件中也越來越多地利用數(shù)字信號處理功能來達到必需的性能水平。

圖2：飛利浦半導體的Nexperia汽車開發(fā)平臺架構。 

      對于數(shù)字無線電廣播，現(xiàn)今接收每個地面和衛(wèi)星電臺通常需要的專用芯片組和軟件。下一步是在通用處理器上用軟件中每個電臺的信號進行處理。軟件無線電是階段。借助此技術，整個接收系統(tǒng)是通用的，并可以迅速重新配置以接收不同來源的廣播信號。

      簡而言之，將來的信息娛樂平臺在復雜程度和帶寬性能方面都給汽車電子工程師提出更高要求。

實現(xiàn)的方案

      由于汽車OEM的設計周期較長，因而一種成熟的車載信息娛樂系統(tǒng)不太可能在一個產品周期中突然成為現(xiàn)實，而是必定要從包括標準調諧器、模擬信號處理器和傳統(tǒng)的光存儲器(CD)的現(xiàn)有系統(tǒng)不斷發(fā)展改進。

      下一步將是已在興起的數(shù)碼音頻潮流，但在未來幾年內，模擬信號處理將完全讓位于DSP、數(shù)字IF調諧器、為數(shù)字媒體定制的電源系統(tǒng)以及包括大量媒體處理的存儲器。

      接下來將是導航、遠程通信和視頻——不過目前還難以預測特定的功能如何實現(xiàn)。，信息娛樂系統(tǒng)將包括收音機和GPS、蜂窩和數(shù)字視頻廣播接收機。

      汽車電子設計工程師面臨的問題相當有挑戰(zhàn)性：未來十年左右，他們大概還需要創(chuàng)建多少全新的架構？

      一種觀點認為，將來只存在一種配置性能很強的架構，而且同樣重要的是——車載信息娛樂系統(tǒng)將沿著與家庭娛樂系統(tǒng)非常相似的道路發(fā)展，家庭娛樂系統(tǒng)在過去三四年一直風光無限。

下一代信息娛樂系統(tǒng)

      下一代車載信息娛樂系統(tǒng)的基本要求已很明確：高性能、配置性能強以及能夠處理多個多媒體數(shù)據流。

      這些要求顯然指向一組輔助屬性：高性能數(shù)字信號處理、RTOS以及標準化的進程間通信(由保留裕量的軟件架構來支持)。

      繼家庭娛樂模式之后，硬件實現(xiàn)很可能是一個雙(RISC/DSP)SoC，在上面運行RTOS及專門針對多媒體和流媒體要求而調整的第二個操作系統(tǒng)環(huán)境。

      首先考慮RTOS，表1列出了雙RISC/DSP通信所需的RTOS增強功能。

      當然，流式多媒體的軟件環(huán)境必須與RTOS協(xié)同操作——但是其功能卻差異很大，因為軟件環(huán)境是處理流媒體，而流媒體的格式和編解碼器變化異于常規(guī)。

      流媒體軟件架構首先是一個組件框架，要求：1.構建和連接組件的協(xié)議要統(tǒng)一；2.API一致或相似；3.支持組件同步；4.發(fā)展路徑清晰。架構的一項關鍵特性是每個組件都不應該有全局意識。換句話說，I/O可以通過應用程序進行配置。

表1：RTOS要求和增強功能。 

      其他屬性包括針對所有組件的幾項“由建構來校正(correct by construction)”特性，包括可以重新使用每個級別的組件以及每個組件的共享通信和可配置代碼。飛利浦半導體公司的TriMedia Streaming Software Architecture(TSSA)就是具備這些屬性的架構范例。

      流媒體也對硬件架構有特殊要求，首先是DSP。例如，VLIW架構就較理想，因為此架構一個時鐘周期內可處理多條指令。

      多個多媒體數(shù)據流需要低延遲方能正常運行，使用此架構則有助于獲得更高的工作效率。其他較理想的DSP特征包括：用于計算的硬連接指令、用于快速計算的大寄存器以及額外的特殊內存緩存，以增強性能。

DSP內核——需要VLIW

      十幾年前，TriMedia內核就將VLIW架構引入商用IC世界，從那以后不斷升級。它開始是作為媒體處理器，因此非常適用于汽車信息娛樂計算。

      TriMedia采用37個處理單元和128個32位寄存器，每個時鐘周期可多處理5條指令。因此，以300MHz的時鐘速度，每秒鐘多可執(zhí)行100億次操作。

      其集成式內存控制器可以操作處理16MB到256MB的統(tǒng)一標準型DDR SDRAM內存系統(tǒng)。以400MHz的時鐘速度使用32位寬數(shù)據，數(shù)據率可達1.6Gbps。

      如上所述，兼容各種編解碼器和格式標準是必需的。

      TriMedia內核可兼容所有主流的音頻和視頻標準，包括MPEG-2、MPEG-4、DV、RealNetworks和DivX-5。對于音頻應用，它提供八進制的數(shù)字音頻輸入及S/PDIF(杜比數(shù)字)輸入和輸出。其他幾項特性包括：

      1. 針對DVD播放功能的32位、33MHz集成式DVD解擾器；

      2. 帶集成PCI總線仲裁器的MHz PCI 2.2接口，多4個主接口；

      3. 16個專門的通用I/O針腳，適合用作軟件I/O針腳、外部中斷針腳、用于系統(tǒng)事件計時器/計數(shù)器的時鐘源/門，以及模擬高速串行協(xié)議；

      4. 各種視頻功能。

RISC內核

      RISC內核用作控制器使其功能更為通用。但是，因外圍設備很多而且要求苛刻，其性能并不能縮水。RISC內核可運行操作系統(tǒng)、執(zhí)行某種應用軟件、監(jiān)控系統(tǒng)調試情況，通常還會處理圖形用戶界面(GUI)。

      它還控制I/O塊，例如UART、USB內核和藍牙內核，并處理所有內存管理。

      通常選擇32位內核，例如ARM926EJ(時鐘速度為150MHz或更高，并具有多管道和高速緩存相當大等架構特性)，與多數(shù)SoC上的DSP共同分擔CPU任務。

      ARM926EJ結構簡圖如圖1所示。

集成化平臺

      將DSP和RISC以及RTOS與流媒體軟件架構集成在一起的平臺策略，似乎是車載信息娛樂系統(tǒng)必然的選擇。不論對每個組件，還是對平臺，娛樂系統(tǒng)技術都極為關鍵。

      例如，SoC平臺(如飛利浦半導體公司的Nexperia汽車平臺)可接收、解碼、后期處理并顯示具有不同格式的多個視頻數(shù)據流，包括支持無線電、多通道音頻和視頻源。

      為處理流媒體，需進行以下架構創(chuàng)新：

      1. 采用通信和同步技術的統(tǒng)一標準內存架構；

      2. 確保系統(tǒng)可預測性、易于編程、與ISV協(xié)同工作及所承諾的實時行為的基礎設施架構；

      3. 與硬件架構互補的軟件架構。

      在Nexperia汽車平臺中，ARM內核處理OS、控件和應用軟件。TriMedia內核處理無線電接收所需的音頻和信號處理，以及視頻(如果適用)的壓縮和解壓縮，及其他數(shù)據密集型處理任務。兩個CPU都是單一集成系統(tǒng)的一部分。

      共享統(tǒng)一的內存使其可以有效地通信，以簡單的方式共享數(shù)據，并可大幅降低內存成本——對于非常占用內存的應用程序效果顯著。

      每個處理器內核幾乎可以尋址任何外圍設備——但每個外圍設備都分配給其中一個內核的任務域。這樣，通過分離應用中的問題(流媒體與控制任務)，可保證汽車應用程序實時行為的整體系統(tǒng)性能。

      在高層級角度，Nexperia汽車架構包括三個任務域(參見圖2)。主干是基礎架構，其將外部SDRAM和SoC外圍設備連接，以實現(xiàn)高處理量和低延遲訪問。

      剩余兩個域是ARM基礎架構，其將ARM內核連接到其域中的外圍設備。TriMedia內核采用相同的方法。這使得處理器無需多余的干預，即可執(zhí)行特定域處理。此外，該基礎架構包括連接ARM和TriMedia總線的交叉橋，使每個處理器的內存映射I/O訪問能夠控制或觀察到所有外圍設備的狀態(tài)。

      應用圖表中定義了不同CPU之間的通信和流路徑。它由流框架提供支持，并根據平臺要求的處理類型進行配置。根據當時正在處理的數(shù)據類型，可以動態(tài)創(chuàng)建、連接、配置及破壞專用的信號處理模塊。如此便可實現(xiàn)平臺的輕松編程和模塊的快速集成。

      TriMedia流框架和ARMOS與基礎架構緊密連接，以確保系統(tǒng)的可預測性。根據函數(shù)類型，必須針對計時要求進行權衡折衷，例如無線電和TV接收的硬實時狀況、視頻和媒體支持功能的軟實時狀況，以及“盡力”獲取接入服務。

      該基礎架構還能夠與獨立軟件供應商(ISV)協(xié)同工作，并保證實時行為。這種穩(wěn)健性在汽車領域是不可或缺的。