浅谈汽车后座娱乐系统设计方案

多年来，人们认为汽车后座娱乐系统就是乘客可以看电影和听音乐的DVD影碟播放机。大多数车载影音系统包括一个DVD光驱和一台显示器，显示器可能与光驱装在一起，也可能分开独立安装在后座椅区。随着影音系统的不断发展，红外线或蓝牙无线耳机逐渐普及，光驱支持的编解码标准也在不断增加，如MP3或DviX 解码标准。但是，这些设备的数据源基本没有发生变化，还是局限于DVD和CD两种媒体。

下一代后座娱乐系统必须涵盖更广的数据源，提供更强的互动支持，在汽车基础设施内集成更多功能，这不仅会提高OEM原装设备的价值，还会提高经销商安装的设备或零售设备的价值。

但是很显然，价格是现在和将来市场能够接受下一代后座娱乐系统的关键因素之一。影响价格的因素包括材料总体成本和软硬件，其中主要是软件的开发成本。本文主要探讨如何降低材料总体成本和软件开发工作量。

良好的第一印象是产品获得广泛的市场认可的关键，而第一印象与用户界面的操作是否简易有很大的关系。显然，如果用户界面对用户命令的反应迟缓或中断，即便非常专业的娱乐系统也不会被市场接受。市场龙头厂商已经证明，反应流畅、快速的用户界面是产品成功的关键。增加3D多窗口支持可改进系统的总体易用性，但是，这需要增加图像处理功能。

支持更多功能的下一代后座娱乐系统

将来，后座娱乐系统必须支持哪些功能呢?当然，DVD-Video在很长一段时间是必须支持的，这可以确保孩子在途中快快乐乐，您现有的光盘库还能长时间使用。除了DVD-Video，蓝光将会是系统支持的第二个光盘标准，因为将来某些电影光盘很可能只使用蓝光标准。蓝光不仅影音性能更加优异，而且安全性能也得到改进。利用盘片上保存的黑名单，蓝光可以禁止在“被破解”播放机上播放光盘。在蓝光播放器上体验互动内容(如游戏)的机会不断增加，是支持市场认可度在不断提高的有力证据，同时也是一种促销手段。

除承载娱乐内容的光盘外，新一代娱乐系统还须考虑通过USB或e-SATA接口，从其它存储媒介播放影片的功能，如SD卡、U盘和移动硬盘，这势必将大量的音视频封装格式引入到后座娱乐系统，因此，系统必须支持大量文件格式，其中包括 DivX、XviD、AVI、RealMedia、3GP、ASV、MOV、OGM等。

后座娱乐系统还必须考虑电视广播等现场直播内容，其中最重要的是地面电视广播制式 ，如欧洲的DVB-T、美国的ATSC、日本的ISDB-T或中国的DTMB 。此外，还必须考虑手机电视制式，如欧洲的DVB-H、美国的ATSC-M/H、韩国的T-DMB和中国的CMMB。不久还将出现的新的电视标准，如手机卫星电视广播标准DVB-SH，该标准类似于卫星无线电广播，在美国非常普及。市场还将出现新的电视直播频道，即通过现有的手机基础设传输播电视节目。

我们的年轻一代还需要互动娱乐内容。连接互联网的数据线路可以让他们使用各种服务，如YouTube、Twitter、Facebook 等众多的社交网站。在这个问题上，显然娱乐系统架构还需要接受网络浏览器，支持常用插件。只有这样，才能向用户提供更多的娱乐服务，如网络广播、网络电视，尽可能为用户提供种类更多的娱乐内容。还有，为什么不增加家媒体流引擎接入功能，让用户可以远程访问家里录制的内容?这可以省去媒体内容在家里与汽车之间的传输或同步过程。当然，这些服务需要至少类似于EDGE或HSDPA的数据传输服务，同时接入服务提供商应提供包月或包年的收费策略。一旦普及起来，现有的基础设施将需要改善，或被第四代移动通信LTE所取代。

总之，后座娱乐系统是居室专业娱乐系统与移动媒体源的结合体——一个移动居室。后座娱乐系统需要支持常用的稳健的功能特性，兼备升级到最新特性的灵活性和增强型特性。

如何降低开发成本?

硬件方面如何才能克服娱乐系统如此多特性的挑战，同时又能把开发成本保持在低水平?显然，这个问题的解决办法主要是在消费电子产业外重复使用现有的平台架构，提供高端的媒体回放支持以及各种外部接口。巨大的价格压力迫使厂商提供成本效益型解决方案，与经过市场证明的常用的特性保持一致。

ST的娱乐专用系列产品STi71xx支持高清解码(1080i/p)和多声道音频解码以及后处理。主应用程序运行在兼容SH4 CPU的ST40处理器上，这个CPU的主要任务是运行客户专用程序，控制音视频信号处理。所有的音视频解码任务都从主CPU转移到两个超长指令字 (VLIW)处理器。其中一个处理器负责音频处理，另一个则负责视频解码。这种音视频与CPU应用分开处理的方法有助于降低系统复杂程度，增强整个系统的总体稳健性。在处理被破坏的数据期间，如果发生错误，音视频处理器很容易复位。在两个VLW处理器上使用固件提高了固件的灵活性。根据编解码请求，处理器可以装载一个或多个固件，以支持视频编码标准(如H.264、MPEG-2、VC-1或AVS)和音频编码标准(如MPEG-2、MP3、WMA、 AAC、Dolby、DTS、OggVorbis)以及其它文件格式。此外，音频处理器执行音频信号混音、采样率转换、立体声多声道转双声道混音 (down-mix)，以及环绕声等后处理功能。通过给处理器载入新的固件，可以给编解码升级，装载前务必确定处理器支持新的或改进的编解码标准。固件由芯片厂商研制和提供，因此，应用开发人员不必为固件开发和维护烦恼。而且，驱动程序确保固件正确集成到主应用程序中。因为固件的灵活性非常高，解码器还可用于音视频编码以及编码转换，改变现有码流的格式和/或传输速率。应用内存是一个32位的DDR2存储器，三个CPU可以直接访问内存，这可以保证耗费带宽的处理器具有内存优先访问权。

除多个CPU外，71xx系列系统芯片还提供视频输出级、音频输出级和外设接口。视频输出级提供模拟和数字视频输出。根据系统架构，你可以选用CVBS、Y/C、RGB进行模拟连接，或者选用数字RGB、YCrCb或HDMI建立数字连接。71xx系列支持两个独立的视频信号输出，可以用一个解码器驱动两台后座显示器(左侧显示器和右侧显示器)。音频输出支持包含并行立体声混音信号的多声道数字I2S输出，在并行立体声时，一个片上数模转换器提供兼容耳机插座的立体声模拟信号，因而不再需要外部数模转换器。通过一个汽车音频网络如MOST，数字音频信号可以传送到一个远程音频功放。此外，该系列产品还提供一个具有S/PDIF功能的多声道输出。STi71xx系列产品全系配备一个数字音视频输入，准许后座娱乐系统连接其它的音像设备，如数码摄像机。[page]

系统芯片概念可提供很多最常用的外设接口。STi71xx系列的某些产品提供两个嵌入物理层芯片的USB 2.0端口，这两个端口可连接优盘、移动硬盘、UMTS/HSDPA无线网卡等。如果需要更多的片上主机端口，可以用板上集线器扩充USB端口的数量。

为连接应用内部的硬盘驱动器和光驱如蓝光或DVD，STi71xx系列提供两个SATA接口。为了连接外部SATA设备，这些接口还支持e-SATA标准。为连接旧式DVD光驱，EMI端口还提供传统的ATAPI并口，这是一条16位的数据总线。

在汽车上接入互联网有多种方法。可以在USB接口上外挂一个UMTS / HSDPA无线上网卡，或者通过以太网连接汽车内部已有的通信设备。以太网电缆可以是电线或者光缆，具体情况取决于汽车的现有基础设施。外挂UMTS / HSDPA无线上网卡避免了在每一个国家或地区都要验证整个系统的问题。如果最终用户连接一个USB无线上网卡，他需要自己处理网络兼容性和服务提供商的合同。实现蓝牙和WiFi连接非常容易，只要增加一个支持其中一个格式或两个格式都支持的二合一器件即可。SDIO接口可以让娱乐系统增加一个SD 或MMC读卡器。例如，用户可以查看数码相机内的相片，还可以扩大用于录制电视节目的内存容量。片上红外线收发器支持遥控功能。此外，芯片上还配备 I2C、SPI、UART、GPIO等外设接口。

在数字电视支持方面，STi71xx系列产品提供多达三条码流输入通道，其中一条或两条通道用于实时播放解码，第三条用于后台电视录像、频道扫描或数据服务。与家用机顶盒相比，车载电视需要准备调整频率，因为汽车多数情况下是运动状态。为了能够处理加密内容，STi71xx系列有一个片上加密内核，能够解密主要的复制保护格式，例如，电视录像保护、DVD-Video、蓝光以及流媒体复制保护。通过两个智能接口可以取用解密过程所需的密钥。或者，可以给芯片连接一个条件接收模块，为系统提供连接本地加密模块的灵活性。用一个NAND闪存即可存储应用程序和媒体文件或电视录像，以便时移观看，闪存可以取代内部硬盘驱动器，无需解决在汽车颠簸过程中数据访问的问题。

运行STi71xx系列产品，只需一个30 MHz的振荡器。该系列产品拥有片上频率合成器和压控晶振，可内部独立生成音视频解码时钟和系统时钟，例如，这样可以与广播公司的时钟同步。与其它的需要多个时钟源的解决方案相比，一个振荡器可以降低材料成本。

电源必须提供四种电压：1.2V的内核电压、1.8V的DDR2内存电压、2.5V和3.3V的外设接口电压。平均功耗大约2W，与所执行的应用有关，下一代产品以降低功耗为主。在“绿色”概念和媒体处理器的移动性的推动下，下一代产品不仅要降低工作功耗，还要降低待机功耗。

这是从技术功能层面对STi71xx系列产品的一个简单介绍，某些技术功能可以达到OEM应用的汽车级质量标准。如需要，我们可提供更详细的产品和系统信息。

软件方面软件是解决如何压低开发成本问题的另一个方面。从头开发一个多媒体软件栈很不划算。数量激增的编解码及封装格式大幅度提高了软件的开发成本。在这个问题上，通过为系统芯片提供软件栈，芯片提供商给予设备厂商大量的开发支持。软件栈整合了前文提到的最常用的音视频编解码软件，驱动程序界面为系统集成商提供了众所周知的API界面，不同于关注所有的硬件特定项目的驱动软件栈，系统开发考虑的要素是操作系统。市场对增强型媒体解码特性和在线访问应用的强劲需求，需要使用一个现有的能够提供大部分应用软件的应用库。这些软件模块叫做中间件，提供者是在中间件内集成知识产权的软件公司或开源社区。

与只有一个DVD的后座娱乐系统相比，操作系统的选择变得越来越难。专有操作系统在代码量和效率方面占有优势，但是需要大量的硬件驱动程序及应用软件开发工作。如果使用大家比较熟悉的操作系统如WinCE或Linux，则有各种各样的应用程序和驱动软件可以使用。因为驱动软件是硬件专用的，所以芯片厂商必须在软件开发工具包中提供驱动程序。在开发工具包中含有运行应用程序所需的全部组件：操作系统、驱动程序和编解码软件。某些开源应用软件像WebKit浏览器或媒体播放器可能被放在包内，以便加快应用开发速度。这些应用程序依赖于视频API的存在，例如，在Linux平台中，必须存在V4L (Linux视频)或 ALSA (先进Linux音频架构)。其它的中间件像DVD-Video或蓝光播放引擎、MHEG、MHP、BML或Java组件可以运行并被轻松地实现在视频 API上面，这个过程与所使用的硬件无关。最后，运行用户界面的顶层应用程序将是整个系统的框架，系统开发人员可以在框架里面投入巨大的精力，使其比竞争系统更有独特的买点。片上图形内核支持开发人员创造一个简单易用的互动用户界面。

从播放光盘和外部存储器的内容，到直播电视解码和网络媒体流，下一代后座娱乐系统将提供丰富功能。随着最终用户使用标准增加，系统支持的视频格式将从QCIF / QVGA扩展到高清标准。有效利用现有系统，包括软硬件，是加快开发周期和控制开发工作量的一个要素，大量的音视频代码开发需要长期的经过实践证明的消费电子设备的开发经验。