6月27日，励展博览集团及NE时代联合举办的“2019智能座舱暨车载显示与智能交互技术大会”圆满落幕。NE时代特整理演讲嘉宾的现场实录，以飨读者！

演讲人：江苏新通达成都研发中心总经理李孝哲

主题：车载多媒体交互信息系统

李孝哲：尊敬的各位来宾，很荣幸能够有此次机会跟大家汇报交流一下车载多媒体的交互系统。我今天跟大家分享的是三个内容，一是传统的信息交互系统，二是基于以太网技术的车内主干网和子网的分析汇报，三是新型娱乐交互组网技术的应用。一是对过去的传统信息交互系统的综述，对现在的评价和对未来的展望，最后就自己新通达所做的新型娱乐组网技术给大家做一下汇报，让大家了解我们最新技术的现状。

在现代化汽车总线上，离不开汽车电子的发展。现在汽车总线的用途越来越明显，出现控制总线，娱乐总线和传感器总线。控制通信总线，汽车底盘系统还有发布动控制系统，娱乐总线上，包括车机，包括后发娱乐，HUD还有部分的仪表。传感器总线，包括安全带的总线，车窗、天窗控制器，这方面都以总线的角色出现在当下的汽车上面。但是随着我们的发展，包括娱乐系统的高速发展和传感器的发展，出现了对实时性的要求，对高速总线的要求，以及低速总线的要求。

这是我们的传统交互技术，一是CAN总线，FlexRay总线，MOST总线，这个在欧美车系见到比较多，这个主要在娱乐系统上进行交互。FlexRay总线在沃尔沃，领克，在吉利2.0平台上经常可以看见。现在通常汽车的网络拓扑上面，CAN总线，还有LIN为总线担任最重要的角色。

随着汽车的发展，各种总线渐渐达不到现在对于汽车娱乐控制等等的要求，大家可以看到LIN总线传输速率最高达到20K，作用是在车机和按键分离的时候，按一个按键速度只有几个Bit，或者最高到1K的速度，LIN总线可以达到要求。CAN，CANFD普通底盘系统还有发动机的传动系统，还有车窗控制器带宽是可以满足的。再往上FlexRay替代一部分需要高速的传动系统，还有悬挂系统，它的带宽最高达到10M，最后是MOST达到150M，这是地图导航的投射，CD机，DVD机通过MOST总线传输音频、视频数据。

现在随着屏幕分辨率越来越大，要求地图导航要求达到1280×720，1920×720，如果像奥迪TT或者新的奥迪A6/A8的屏幕上，会出现全屏1920×720导航的地图投射，这样出现很多P2P的方案，比如说FPDLINK，928系列的串行器和解控器，通过GMSL信号，把信号串成GMSL传输到仪表上面进行显示。这样会增加我们的串行器和解控器两个芯片的成本，也会增加线速的成本。如果增加HUD，在仪表HUD和后台LED中，如果出现投射，会增加很多线缆，增加很多的串行器和解控器。

因为高速的P2P总线出现，OTA升级有一部分做到串行器和解控器。由于OTA升级带宽比较高，在FPDLINK中有一个SPI通道，速度达到5G，升级的速度变得非常慢，那怎么办？我们出现了一个汽车以太网技术。以太网技术在以前是TS标准，现在是T1标准。TX标准在直观看来，TX是两根双绞线，T1是一根双绞线，无须屏蔽就可以达到要求，这是最直观的区别。在物理层上的区别。现在长城汽车上使用了100兆的T1标准，对T1进行测试的时候，有4.0、4.3的标准，4.3修正转换器和UDP的错误，增加对带宽的测试。刚刚对以前的综述。

现在车内主干网慢慢拓展为以以太网为基础的，百兆网或者千兆网为主，子网出现10兆瓦或者低速总线，但是它们共同点是采用TCPIP协议，通过IP的方式把所有的ECU或者非ECU节点联结在一起。

这是车内主干网的交互技术，有三个用例：

第一个用例，OTA升级。如果在仪表上进行固件的升级，比如说安卓升级，带宽要求很高，数据流量可能达到1G或者2-3G，用现有的CAN升级，会出现16个小时以上的升级。如果16个小时不能保证不丢包或者不断开，所以使用CAN总线升级是不现实的情况，如果使用百兆以太网会缩短到15分钟，如果千兆网可能几分钟升级完。

第二个用例，后座娱乐系统，前后座娱乐系统是分开的，新型会把车机的中控的地图传到后台当中，这个时候就需要视频影像的传输，需要百兆或者千兆，用上AVB网络的实时性，对时间敏感网络的要求。

第三个用例，宝马的环视系统中用到百兆的TX或者T1的方案，在摄像头里，在以往方案，高清用到FPDLINK的压缩或者96705压缩解压，在用环型以太网就可以看一下宝马的网络拓扑图。

这个图是从2008-2018年，宝马的网络拓扑图。其中这个I&C代表的是interface & control，GW是代表gateway，DA代表数据处理器。这个图中可以看出来随着时间的增加，接口控制器和数据处理器逐渐的增多。2013年宝马通过以太网技术上了全球领先的以太网，基于以太网环视系统，2013年图有DA1，C1、C2、C3、C4，中间线用的T1标准的以太网进行连接。2015年，2018年出现了越来越多的DA，ADAS处理器，都采用以太网的技术，随着数据量的增大，以太网的带宽后续出现增多。

这是标准以太网的分级，一共七层网络结构。这是以太网的典型例子，和CNA，CNAFD的对比列表。目前车内常见总线，包括CAN总线，还有CNAFD等，随着ECU增加，预算和需求呈现爆发式的时代，随着无人驾驶的时代的增长会越来越明显。分布式计算大量的预算资源会被浪费，所以产生了成本大约会增加，如果线束和芯片会增加300-500美元，这是未来三年的分析。未来电子体系的架构，沿用五年预计成本增加一千美元，就是在线束和CPU浪费上。对于带宽来说也是一个因素，各种传感器和激光雷达，高分辨率摄像头，如果使用FPDLINK或者P2P连接方式，会导致很大的浪费。

宝马对于以前跟今后的出现高速、低速、中速总线的增速。纵轴是传输速率越来越高，横轴是时间的延续。发现一个有意思的特点，2020年之前，最高速总线出现最多的是P2P方案，就是现在FPDLINK，GMSL等等点对点传输方案越来越多，包括USB3.0，3.1。但是从2020年之后，就是现在做的技术积累之后，出现的可能是新型非P2P，而是基于TCP/IP协议出现的高速传输总线，类似千兆或者万兆的以太网。绿色表示的是以前常规车载总线，CAN或者CANFD在2020年以后出现CAN或者CANFD或者FlexRay总线越来越少，它的带宽越来越会被淘汰。这是高速总线。

我们传感器越来越多，胎压传感器TPMS，带有简单处理性质的BSD或者前置77GHZ毫米波雷达，带有计算性质的，它们需要的带宽越来越高。从之前的CAN总线，或者FlexRay总线会把总线控制在10M以内，如果需要所有的车内总线，通过TCPIP组成整个的网络结点，不需要switch，我们现在出现10M以太网。10M以太网的出现有一个好处，它可以打通所有车内所有网络结点，包括各种传感器，控制器，还有娱乐系统，语音系统，包括远程诊断，TBOX可以把所有的节点，包括非ECU的节点，类似麦克风可以通过带IP性质的网络联结在一起，通过远程进行诊断，看车辆任何的信息，对车辆的任何节点进行更新。这是10M简单的介绍。

10M网跟百兆网或者千兆网或者AVB网络差别比较大的，是按照令牌的方式进行传输。这种方式叫CSMA，如果优先级比较高取得优先通信令牌，这条总线上只有它一个节点才能够传输数据，其他的节点是不能传输数据的。这种方式在发送数据之前，先监听信道是否是空闲的，如果是空闲立即发生数据。如果信道忙碌，然后过一会监听是否是空闲，如果有两个或者以上的节点发送节点判定为冲突，冲突之后立即进行停止数据传输，再进行优先级的判断。总结起来就是先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后再重发。

这是大概的网络拓扑图。右边的是10M的拓扑图，左边是常规CAN总线。左边的图ECU所需要的对ECU节点比较多，比如说CAN总线，经常看到两路CAN，三路CAN，或者四路CAN，10M需要一路CAN就可以达到要求。在线束上可以看到右边只需要一条总线，一个双绞线可以达到要求，但是每个节点都需要一个CAN总线。减少接插件，减少ECU负荷。二是减少线束，三是可以带来更大的带宽，CAN总线最大到1M，现在可以到达10M，实时性更高，更快传输数据。可以更好融合到车身数据的以太网体系中，它的链路层不一样，它所带来的好处是基于TCPIP协议。

这是我们的基本应用，超声波雷达，前后左右超声波雷达，还有其他的TSPM的传感器，这是通过10M Demo连接起来的。以后可能出现车窗控制器，座椅控制器，氛围控制器，全部进行10M以太网的连网。

类似AVB网络的现在叫TSN技术，时间敏感性的网络。AVB没有退役，因为AVB链接层，不同公司链路层有区别，一家公司做了方案，另外一家供应商采用另外一家方案，两家的方案拼出来，就会出现协议不兼容。AVB现在名字经过改组以后，美国ICEE跨界推出AS68021的标准以后，AVB改名为TSN。我对于TSN网络，因为开发难度比较高，一般引用第三方供应商，不同供应商区别比较大，所以这个技术就不多介绍了。

这是未来汽车网络拓扑图，左边两个是常规见的网络的拓扑图。左边出现刹车的系统，传动系统等等，都是以太网的形式。激光雷达，毫米波雷达等等。右边网络里面是娱乐系统的显示，包括HMI，影音娱乐。我们通过硬件的方式直接通过以太网把所有的节点联结在一起。现在经常所量产，所能达到的只有百兆以太网，任何所有节点百兆以太网可能性不是很大，所以出现新型联网技术。这种技术叫做INICNet，这是芯片供应商联合做的方案。

芯片里面有四种，包括有系统，Audio、mic还有其他的一些不可预知的，不需要ECU的节点。接口非常的灵活，有USB，MLB等。这是大概的配置图，左边是集成在其他系统里面的开源软件，这个软件进行配置。它的带宽不是很高，只有50M，跟MOST总线一样，MOST总线软件是收费的，每个节点需要配置单独的软件。这个网络里面只需要一个主节点进行其他节点的控制即可。有DSP，有AD挂的有四个麦克风，全部组在网里面。另外的网通过左边的主节点，对另外两个芯片进行配置，进行组网。组网物理层现实的是环状网，实际上它会分为三个信道。

这是INICNet软件的大概的配置，在APP层是配置软件最高层，在core，有音频的控制组件。这是数据的走向，数据从底层开始走，接口MLB、SPI、USB往上走。这是INICNet的配置表。

这是网络协议站七层组件，只有在最底下两层是不同的，上面几个是基于标准的以太网协议，只有在链路层是不一样的，带来的好处是NIC的链路层跟以太网的特点，是实时性比较高。节点每秒40K的速度进行变力，数据在40K速度进行同步，在传输影音信号的时候，在车机给仪表进行导航传输的时候，可以达到非常高的实时性，不需要使用AVB网络，或者P2P的IP link网络。在底下physical有50M或者150M两种可选，比如说投射高清的导航的时候，可能带宽达不到要求，那怎么办？我们进行HR4或者HR5的压缩，把图象压缩，经过50M或者150M，再经过传输，再经过仪表的解压，可以达到1920×720显示效果。

这是把INICNet的网络跟整车网络交互的拓扑图，这个图中可以看出来在左边几个节点中，上面标的有IC的字样，代表私有图，在右边的图中是标准以太网，通过IP协议，通过中间转换器和标准的TCPIP把想要的数据通过这个网络传到其他的节点上去。

这是音频的架构，这是传统麦克风的系统。以往麦克风是通过麦克风直接传到车机，连四个线束传到车机。另外四个麦克风进行主动的降噪，降噪传到另外一个，这样有八个买麦克风出现，会增加线束和麦克风的成本。使用我们的方案，就会出现四个麦克风通过组网，一个网络线传到车机，传到主动降噪的功放或者其他节点。

这是传统影音系统，前台娱乐，后台娱乐，还有CAN总线，有A2B总线，还有其他模拟的线束。在新型的组网方案里面，可以看到前台娱乐，后台娱乐，包括公放通过一根网络线连接起来，数据达到共享，可以减少线束，减少麦克风的请求，减少汽车功耗和线束的重量。这是我们简单优势的综述，使用百兆的T1相同双绞线，电路和型号非常简单，因为我们只需要一个节点进行软件的配置，剩下的节点都可以直接通过主节点配置进行信道的建立和传输。

因为我们对实时性要求比较高，要达到20个节点，现在达到的节点测试的是有17个节点，在影音娱乐5、6个节点就足够了，如果达到40K的同步性能，我们组高可以支持到20个节点。另外就是对于其他系统的兼容性，ARSA，还有以太网的驱动，不需要进行其他软件包的加持，最后可以进行快速的开发。因为协议栈是放在我们芯片里面，不需要增加其他的AVB网络协议栈对芯片网站底层的开发和中间件的开发，这是我们所用到的能够达到实时性要求高，带宽要求高娱乐总线的，公司所采用的方案。

谢谢各位！