車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)分析

朱芙蓉，劉 敏，秦文貞

（1.江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330104；2.南昌航空大學(xué)，江西 南昌 330063）

車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱車機(jī)）是車輛的綜合信息處理系統(tǒng)，承擔(dān)著座艙娛樂(lè)、通信、車身控制、輔助駕駛、保證行車安全等重要功能。隨著信息技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，車機(jī)開(kāi)始向集成化和智能化發(fā)展［1］。車機(jī)的功能越來(lái)越趨于復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度越來(lái)越大，也隨著市場(chǎng)的培育，用戶對(duì)車機(jī)系統(tǒng)的功能及交互要求也越來(lái)越高、對(duì)穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。因此，對(duì)于車機(jī)系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)提出了更大的挑戰(zhàn)。

本文通過(guò)分析目前車機(jī)開(kāi)發(fā)的行業(yè)現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題，調(diào)研目前原始設(shè)備制造商（OEM）、Tier1車機(jī)的開(kāi)發(fā)模式偏好、OEM軟硬件開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，并分析了車機(jī)的開(kāi)發(fā)發(fā)展趨勢(shì)。

1 車機(jī)的開(kāi)發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀

系統(tǒng)軟件方案商有一套基本的工程代碼框架，此工程框架一般由平臺(tái)芯片廠商提供，為了快速開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，項(xiàng)目都在此基本框架上建立軟件分支副本，在此分支副本做增刪改，在功能上做兼容，從此形成一個(gè)新的項(xiàng)目。也有的項(xiàng)目是在前期開(kāi)發(fā)的類似項(xiàng)目上，建立副本分支，針對(duì)需求差異點(diǎn)，對(duì)新項(xiàng)目進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)。此為系統(tǒng)軟件方案商進(jìn)行新項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的基本模式。目前這種開(kāi)發(fā)模式，存在以下不足。

1）開(kāi)發(fā)到后期，代碼功能越來(lái)越多，復(fù)雜度越來(lái)越高，代碼容量越來(lái)越大，邏輯越來(lái)越雜亂，一套Android代碼能達(dá)到60GB以上。如果測(cè)試不充分，就很容易導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)很低級(jí)的軟件bug流到OEM。

2）后期的開(kāi)發(fā)人員初期都是參考以往同事的設(shè)計(jì)方式、邏輯、架構(gòu)、或是在前人的基礎(chǔ)上做些優(yōu)化，導(dǎo)致軟件設(shè)計(jì)、架構(gòu)設(shè)計(jì)不清晰，風(fēng)格不統(tǒng)一，特別是涉及到具體業(yè)務(wù)邏輯的應(yīng)用層模塊。對(duì)人員變動(dòng)后，后續(xù)接手人員交接難度大，交接耗時(shí)，交接品質(zhì)低。

3）方案公司一般進(jìn)出人流量大，甚至除核心、骨干外，整個(gè)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)人員都會(huì)更新，這就加速了第二點(diǎn)的不足。且難以形成技術(shù)沉淀，對(duì)OS的定制開(kāi)發(fā)能力、BSP的裁剪能力欠缺。

4）方案公司對(duì)核心板的軟件管理，特別是對(duì)BSP，為了減少對(duì)不同的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的移植難度，BSP功能大多采用兼容開(kāi)發(fā)的模式，導(dǎo)致BSP龐大，OS運(yùn)行卡頓、不流暢，軟件效率低，硬件利用率低。

5）方案公司對(duì)APP應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，為了提高項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)效率，往往是針對(duì)不同客戶的差異化需求，在前期的工程上做修改，這樣容易出現(xiàn)定制化開(kāi)發(fā)不徹底，APP應(yīng)用容易出現(xiàn)邏輯上的混亂。

2 車機(jī)開(kāi)發(fā)模式偏好

為解決此前開(kāi)發(fā)模式的不足，研究技術(shù)人員開(kāi)展了大量的工作。經(jīng)過(guò)調(diào)研，目前市場(chǎng)上，造車新勢(shì)力比較偏好的車機(jī)開(kāi)發(fā)模式。

1）車機(jī)硬件，由A供應(yīng)商合作完成。其主要工作任務(wù)：硬件設(shè)計(jì)、硬件功能驗(yàn)證、硬件可靠性保證、硬件DVP實(shí)驗(yàn)、貼片生產(chǎn)、軟件燒錄、組裝生產(chǎn)、整機(jī)功能測(cè)試、出貨。

2）車機(jī)軟件OS移植適配由B供應(yīng)商完成或者也可由A供應(yīng)商完成，OS移植需要根據(jù)需求適配硬件，對(duì)BSP進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，對(duì)OS進(jìn)行深度裁剪，優(yōu)化OS穩(wěn)定性，刪除無(wú)用的OS功能和模塊，提升OS開(kāi)機(jī)時(shí)間。此需要與A供應(yīng)商緊密配合。

3）車機(jī)應(yīng)用層軟件，由C供應(yīng)商完成，也可拆分委托多家合作完成。應(yīng)用層分為各個(gè)模塊或是各個(gè)APK，主要針對(duì)各個(gè)功能應(yīng)用，例如AVM、APA、設(shè)置、電話、媒體、商城、自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)車機(jī)端APP等，此需要與A、B供應(yīng)商以及對(duì)手件緊密配合。

4）車聯(lián)網(wǎng)部分由D供應(yīng)商完成，目前此部分功能在車機(jī)中越來(lái)越重要，涉及到車機(jī)的智能化埋點(diǎn)，后臺(tái)云TSP服務(wù)的穩(wěn)定，以及后續(xù)AI算法的融入，考慮到后期連接數(shù)量越來(lái)越大，數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，為減少切換供應(yīng)商所帶來(lái)的數(shù)據(jù)遷移和方案修改所帶來(lái)的巨大成本，普遍趨于選一家技術(shù)穩(wěn)定可靠的供應(yīng)商長(zhǎng)期合作。

車機(jī)開(kāi)發(fā)模式包含硬件和軟件，圖1是硬件的模塊開(kāi)發(fā)組成和形式，圖2是軟件的分層模型［2-3］，圖3是Android系統(tǒng)的架構(gòu)分層模型。

圖1 硬件的模塊開(kāi)發(fā)組成和形式

3 OEM車機(jī)軟硬件研究發(fā)展

目前OEM車機(jī)軟硬件主流開(kāi)發(fā)方式有3種。

1）硬件電子開(kāi)發(fā)模式是芯片平臺(tái)的SOC+外圍電路設(shè)計(jì)，此部分SOC為芯片原廠為方案公司提供基本一致的IC平臺(tái)+軟硬件基礎(chǔ)包，此部分硬件電子由Tier1根據(jù)硬件電子基礎(chǔ)包設(shè)計(jì)，并且添加OEM需求相關(guān)的外圍電路設(shè)計(jì)。形成OEM的硬件電路方案形態(tài)。

2）軟件開(kāi)發(fā)模式：①Tier1的外包Tier2（如果有）方案商完成OS+driver的BSP移植工作，基本不做OS的深度裁剪，僅在基本框架方案上建立軟件分支副本，在此分支副本做增刪改，在功能上做兼容，從此形成OEM的OS，因?yàn)門ier2是系統(tǒng)軟件方案商，考慮的是快速地完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，完成項(xiàng)目功能，且利于以后新項(xiàng)目的延續(xù)復(fù)用、移植和兼容，不會(huì)投入太多的人力完成系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)化，和系統(tǒng)效率的提升。從而造成硬件利用率低、OS不穩(wěn)定，卡、慢、死機(jī)等現(xiàn)象很難從根本上解決。②同時(shí)，Tier2也完成servises修改和移植，和APP的設(shè)計(jì)，與BSP的開(kāi)發(fā)存在同樣的現(xiàn)象和不足。③Tier1的CAN和MCU團(tuán)隊(duì)完成CAN的設(shè)計(jì)和MCU相關(guān)的設(shè)計(jì)。主要實(shí)現(xiàn)整車的CAN通信和診斷，電源管理相關(guān)的設(shè)計(jì)。

圖2 軟件的分層模型

圖3 Android系統(tǒng)的架構(gòu)分層模型

3）與車機(jī)相關(guān)的對(duì)手件APA、AVM、DVR設(shè)計(jì)成獨(dú)立零件，通過(guò)數(shù)據(jù)線、信號(hào)線、CAN與車機(jī)通信。車機(jī)主要是應(yīng)用層的APP做UI界面顯示，APP通過(guò)車機(jī)MCU與獨(dú)立零件通過(guò)CAN信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的交互，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線與車機(jī)OS做視頻傳輸，獨(dú)立零件設(shè)計(jì)成本高、聯(lián)調(diào)難度大。APA、AVM、DVR、人臉識(shí)別等功能與車機(jī)集成式的設(shè)計(jì)可以降低至少20%～30%的成本，但對(duì)軟件開(kāi)發(fā)能力要求更高，特別是BSP的開(kāi)發(fā)能力［4］。

OEM車機(jī)及其相關(guān)對(duì)手件設(shè)計(jì)方式如圖4所示。

越來(lái)越多的OEM車廠為了后期為提高軟件品質(zhì)和穩(wěn)定性，提高硬件資源使用效率，節(jié)約硬件成本，加快車機(jī)以及智能座艙系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)化進(jìn)程，節(jié)約零部件成本，已經(jīng)在慢慢放棄使用軟件方案公司的開(kāi)發(fā)模式，特別是造車新勢(shì)力和處于頭部的傳統(tǒng)車廠，他們?cè)絹?lái)越傾向于前期加大軟件開(kāi)發(fā)的投入，做好前期規(guī)劃的預(yù)研，陸續(xù)采取如圖5的車機(jī)及其相關(guān)對(duì)手件的設(shè)計(jì)方式。具體合作模式參考圖6。

圖4 OEM車機(jī)及其相關(guān)對(duì)手件設(shè)計(jì)

圖5 車機(jī)及其相關(guān)對(duì)手件的設(shè)計(jì)方式

4 結(jié)語(yǔ)

圖6 合作模式

本文概述了目前車機(jī)開(kāi)發(fā)的行業(yè)現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題，調(diào)研了目前原始設(shè)備制造商（OEM）、Tier1車機(jī)的開(kāi)發(fā)模式偏好、OEM軟硬件開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，并分析了車機(jī)的開(kāi)發(fā)發(fā)展趨勢(shì)、對(duì)未來(lái)信息娛樂(lè)新系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)發(fā)展方向進(jìn)行了探討，對(duì)未來(lái)信息娛樂(lè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，帶給用戶更好的體驗(yàn)，具有實(shí)際價(jià)值和意義。