【導(dǎo)讀】對(duì)于埃隆·馬斯克將大屏植入到特斯拉的中控區(qū),消費(fèi)者抱有截然不同的兩種態(tài)度。認(rèn)同的人覺(jué)得這樣才夠酷,才是高科技汽車(chē)該有的樣子;不認(rèn)同的人覺(jué)得這塊豎起的大屏太突兀了,破壞了汽車(chē)內(nèi)飾原有的穩(wěn)重大氣。
時(shí)至今日,這樣的爭(zhēng)論仍然持續(xù)著。不過(guò),當(dāng)我們將目光投向車(chē)市,不難發(fā)現(xiàn)大屏在汽車(chē)中的占比越來(lái)越高,尤其是主打智能化的新能源汽車(chē)。根據(jù)CINNO Research的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2021年前三季度中國(guó)市場(chǎng)新能源乘用車(chē)中控顯示屏總銷(xiāo)量中,12寸以上占比達(dá)到48%,8寸-10寸占比為20%。同時(shí)段內(nèi),中國(guó)傳統(tǒng)的燃油車(chē)也有25%是搭載12寸以上中控屏幕的。
細(xì)想也能夠理解,汽車(chē)數(shù)字化意味著功能更多,原來(lái)巴掌大小的屏幕雖能承載,但是操作流程就要復(fù)雜許多,且科技感明顯不足?;叵胫悄苁謾C(jī)的發(fā)展,汽車(chē)選擇大屏也是數(shù)字化時(shí)代的大勢(shì)所趨。
與此同時(shí),大屏作為汽車(chē)數(shù)字化的典型特征之一,也就意味著所搭載的中控屏或者儀表盤(pán)不僅尺寸要大,還要具有更好的交互性,更好的顯示功能,以及更穩(wěn)定的產(chǎn)品性能。今天,我們就來(lái)聊聊數(shù)字化和大屏給汽車(chē)帶來(lái)的變化,以及隨之而來(lái)的相關(guān)挑戰(zhàn),并從貿(mào)澤電子上的相關(guān)器件中挑選幾款推薦給大家,幫助大家實(shí)現(xiàn)更好的汽車(chē)數(shù)字化方案。
車(chē)載大屏是數(shù)字座艙的表象
自2010年前后特斯拉開(kāi)始討論將大屏帶入到汽車(chē)駕駛艙,目前大屏在車(chē)載方面已經(jīng)發(fā)展成兩大流派:特斯拉以及蔚來(lái)等品牌選擇了豎版的大屏中控,然后選擇性地搭配數(shù)字儀表盤(pán);小鵬、威馬和奔馳等品牌則是用上了貫穿屏幕,儀表盤(pán)和中控合二為一。雖然屏幕外觀不同,但兩者背后都是汽車(chē)數(shù)字化和智能化在推動(dòng)。
圖1:車(chē)載大屏
(圖源:蔚來(lái)汽車(chē)官網(wǎng))
大屏和汽車(chē)數(shù)字化是相輔相成的,這也帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)Omdia的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2020年全球汽車(chē)顯示屏出貨量達(dá)1.27億片,其中大多數(shù)為中控顯示屏,出貨7,380萬(wàn)片;電子儀表盤(pán)占比第二,出貨4,680萬(wàn)片。按照Omdia的預(yù)計(jì),到2030年車(chē)載顯示屏的出貨量將達(dá)到2.38億片。
基于大屏實(shí)現(xiàn)汽車(chē)數(shù)字化功能的好處是顯而易見(jiàn)的。首先是信息獲取效率高,隨著汽車(chē)功能越來(lái)越豐富,傳統(tǒng)操作桿/按鈕+表盤(pán)/單色液晶屏的方式,已經(jīng)無(wú)法很好地支持全部功能,數(shù)字化+大屏成為優(yōu)質(zhì)的替代方案,這套組合在信息傳達(dá)方面更直接,支持多任務(wù)執(zhí)行和系統(tǒng)扁平化,減少了駕駛?cè)藛T的視線轉(zhuǎn)移。
其次,數(shù)字化+大屏使得汽車(chē)智能化上限更高,不僅能夠作為自動(dòng)駕駛、車(chē)家互聯(lián)等功能的窗口,并且能夠增加更加人性化的交互功能,比如手勢(shì)控制、眼球捕捉、系統(tǒng)風(fēng)格自定義等,給駕乘人員帶來(lái)更好的體驗(yàn)。
此外,數(shù)字化+大屏也為汽車(chē)功能部署贏得了更多的物理空間。
面向未來(lái),數(shù)字化+大屏對(duì)于未來(lái)汽車(chē)創(chuàng)新有著重要的意義。從觀感來(lái)看,這樣的實(shí)現(xiàn)方式讓汽車(chē)更具科技感;從用戶體驗(yàn)來(lái)看,數(shù)字化+大屏能夠更好地滿足普通消費(fèi)者對(duì)于娛樂(lè)的需求,同時(shí)也是商務(wù)人士的“移動(dòng)辦公室”;從人車(chē)交互來(lái)看,數(shù)字化+大屏讓汽車(chē)能夠更好地做到信息場(chǎng)景化、交互自然化和可視安全性,是主要的人車(chē)交互入口。
當(dāng)然,要兌現(xiàn)數(shù)字化+大屏在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的巨大潛力,單單只有一塊或者幾塊屏幕是不夠的,還需要功能強(qiáng)大且極具智能化的中控系統(tǒng)。作為系統(tǒng)核心,主控芯片要有強(qiáng)大的功能,以支持各種程序和功能的運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)也要做好對(duì)全車(chē)信息的掌控,成為車(chē)載信息的匯集點(diǎn),通過(guò)各種類(lèi)型汽車(chē)總線與ECU或域控制器實(shí)時(shí)通信,提供信息娛樂(lè)、車(chē)輛控制和信息安全保護(hù)等功能。
此外,包括屏幕在內(nèi)的整個(gè)中控系統(tǒng)都安裝在汽車(chē)復(fù)雜的電子環(huán)境中,需要滿足汽車(chē)對(duì)可靠性的高要求。相較于智能手機(jī)或者平板電腦的使用場(chǎng)景,車(chē)載設(shè)備所處的環(huán)境更加復(fù)雜、惡劣,不僅有溫度、灰塵、震動(dòng)等干擾,電磁輻射也是一個(gè)大麻煩。在這些嚴(yán)峻的考驗(yàn)下,黑屏、死機(jī)等問(wèn)題是不被允許的,同時(shí)設(shè)備損壞的更換成本也很高昂,非常影響消費(fèi)者對(duì)于品牌的忠誠(chéng)度和信任度。在這方面,高可靠性驅(qū)動(dòng)芯片是必不可少的,它為車(chē)載屏幕更好地運(yùn)行提供了一份保障。此外,車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)器件以及傳感器等同樣需要滿足這些高要求。
因此,實(shí)際上車(chē)載大屏只是表象,背后是傳統(tǒng)汽車(chē)座艙向數(shù)字座艙進(jìn)化的大趨勢(shì)。對(duì)于開(kāi)發(fā)者而言,車(chē)載大屏并不是簡(jiǎn)單地把屏幕尺寸換成大的,背后需要性能更強(qiáng)的軟硬件系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)字化功能,開(kāi)發(fā)者需要重新構(gòu)思系統(tǒng)設(shè)計(jì),將更多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)帶入到汽車(chē)領(lǐng)域,比如人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等。
下面,我們就從貿(mào)澤電子豐富的元器件產(chǎn)品中選擇幾款推薦給大家,這些器件不僅能幫助廣大工程師朋友實(shí)現(xiàn)車(chē)載大屏的高性能,同時(shí)也能夠應(yīng)對(duì)汽車(chē)內(nèi)復(fù)雜嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境。
輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多合一的MPU
在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化+大屏的過(guò)程中,主控芯片是系統(tǒng)的靈魂?;谝豢畛錾腗PU,設(shè)計(jì)者可以更好地實(shí)現(xiàn)貫穿屏設(shè)計(jì)或者一芯多屏設(shè)計(jì),可以支持更加智能的算法,實(shí)現(xiàn)更好的交互功能。并且,一款強(qiáng)大的MPU還擁有豐富的外設(shè)接口,讓車(chē)載通信和多功能融合都不在話下。我們今天要推薦的第一款器件便是這般強(qiáng)大的MPU,來(lái)自制造商N(yùn)XP Semiconductors,貿(mào)澤電子上的制造商編號(hào)為MIMX8QM6AVUFFAB,大家可以搜索此編號(hào)快速找到這款器件。
圖2:NXP i.MX 8處理器
(圖源:NXP)
我們都知道,i.MX 8系列應(yīng)用處理器擁有多個(gè)系列,提供基于Cortex-A72 + Cortex-A53、Cortex-A35、Cortex-M4和Cortex M7組合的解決方案,并且彼此之間具有很好的兼容特性,工程師朋友可以通過(guò)一款PCB方案體驗(yàn)不同的i.MX 8系列應(yīng)用處理器。
我們今天介紹的MIMX8QM6AVUFFAB屬于i.MX 8QuadMax系列,該系列應(yīng)用處理器搭載八個(gè)內(nèi)核(兩個(gè)Arm? Cortex?-A72、四個(gè)Arm? Cortex?-A53和兩個(gè)Arm? Cortex?-M4F)、雙32位GPU子系統(tǒng)、支持4K H.265的VPU,為多任務(wù)運(yùn)算、系統(tǒng)控制和圖形顯示等汽車(chē)數(shù)字化以及大屏需要的核心功能提供強(qiáng)力支撐。
通過(guò)豐富的內(nèi)核配置,i.MX 8QuadMax系列應(yīng)用處理器可以幫助開(kāi)發(fā)者將娛樂(lè)系統(tǒng)無(wú)縫地遷移到汽車(chē)上,并允許不斷完善該系統(tǒng),包括提供用戶的自主定制化選項(xiàng),以及視覺(jué)輔助、視覺(jué)跟蹤和對(duì)象檢測(cè)等基于視覺(jué)的高級(jí)HMI系統(tǒng)。
在方案設(shè)計(jì)上,i.MX 8QuadMax系列應(yīng)用處理器為數(shù)字汽車(chē)座艙帶來(lái)了前所未有的冗余度,可以支持各種不同的方案設(shè)計(jì),包括獨(dú)立的多合一中控大屏設(shè)計(jì),抬頭顯示、數(shù)字儀表、中控等一芯多屏設(shè)計(jì)。出色的圖形化能力讓沉浸式座艙體驗(yàn)成為可能。
i.MX 8QuadMax系列應(yīng)用處理器豐富的硬件配置支持車(chē)載信息娛樂(lè)和輔助駕駛功能相融合,利用多攝像機(jī)輸入、數(shù)字拼接和VX視覺(jué)擴(kuò)展,能夠?yàn)轳{駛者提供360°擴(kuò)展視野。并且,器件內(nèi)部提供16個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行時(shí)可編程硬件防火墻域,可以在沒(méi)有管理程序的情況下運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng),確保關(guān)鍵顯示信息的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí),還需要特別指出的是,該系列應(yīng)用處理器滿足SafeAssure? ASIL-B標(biāo)準(zhǔn),具有針對(duì)任何顯示器的故障轉(zhuǎn)移功能,進(jìn)一步確保了重要信息正常、穩(wěn)定的顯示。
圖3:i.MX 8QuadMax系列應(yīng)用處理器系統(tǒng)框圖
(圖源:NXP)
此外,i.MX 8QuadMax系列應(yīng)用處理器集成了高級(jí)安全技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),包括加密引導(dǎo)、橢圓曲線加密和安全密鑰存儲(chǔ),支持AES、SHE及其他汽車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn),為系統(tǒng)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)連接和OTA升級(jí)提供必要的安全保護(hù)。同時(shí),該系列處理器利用FDSOI提高系統(tǒng)可靠性,改善MTBF(平均故障間隔時(shí)間)并降低軟錯(cuò)誤率。
更高精度的汽車(chē)監(jiān)控電路
雖然本文已經(jīng)多次提及,但是我們還是要再一次強(qiáng)調(diào)車(chē)載功能器件的特殊性,那就是對(duì)穩(wěn)定性有非常嚴(yán)苛的要求,而除了主控芯片本身具有的穩(wěn)定機(jī)制,外圍的輔助電路同樣也有著重要作用。
我們都知道,屏幕、控制芯片等都是對(duì)電壓要求較高的精密器件,一款高性能的穩(wěn)壓器能夠以更高精準(zhǔn)度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓,將波動(dòng)較大或者達(dá)不到器件要求的電源電壓調(diào)整到設(shè)定范圍內(nèi),保障器件安全穩(wěn)定地工作。下面我們?yōu)榇蠹彝扑]貿(mào)澤電子上銷(xiāo)售的一款帶有電壓檢測(cè)器的超低靜態(tài)電流穩(wěn)壓器,來(lái)自制造商N(yùn)isshinbo,其1.2V電壓輸出版本貿(mào)澤電子上的制造商編號(hào)為R5112S121B-E2-KE。
圖4:R5112系列電壓穩(wěn)壓器
(圖源:Nisshinbo)
R5112系列電壓穩(wěn)壓器具有200mA輸出電流和42V輸入電壓,輸出電壓可以在1.8V、2.5V、2.8V、3.0V、3.3V、3.4V或5.0V中任意選擇并內(nèi)部固定,輸出電壓精度以及電壓檢測(cè)器的閾值檢測(cè)器精度均為±0.6%,具備高精度電壓檢測(cè)特性。除了作為基本的穩(wěn)壓器,R5112系列產(chǎn)品還包括一個(gè)輸出短路保護(hù)電路、一個(gè)過(guò)流保護(hù)電路和一個(gè)熱關(guān)斷電路。
圖5:R5112系列電壓穩(wěn)壓器系統(tǒng)框圖(1)
(圖源:Nisshinbo)
圖6:R5112系列電壓穩(wěn)壓器系統(tǒng)框圖(2)
(圖源:Nisshinbo)
下圖7是R5112系列電壓穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路,能夠看到VOUT引腳和GND之間連接有一個(gè)肖特基二極管(D1),這是非常有必要的。在實(shí)際應(yīng)用中,器件可能面臨短路電流沖擊,在VOUT引腳和GND之間涉及輸出電容(C2)和短路電感的電路可能產(chǎn)生負(fù)電壓,這可能對(duì)負(fù)載設(shè)備造成損害,肖特基二極管(D1)的存在避免了這種潛在危害。
圖7:R5112系列電壓穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路
(圖源:Nisshinbo)
此外,還需要向大家說(shuō)明的是,R5112系列電壓穩(wěn)壓器是Nisshinbo汽車(chē)監(jiān)控電路產(chǎn)品組合的一部分。除了電壓檢測(cè)相關(guān)產(chǎn)品,該產(chǎn)品組合還包括看門(mén)狗定時(shí)器,當(dāng)設(shè)備因?yàn)橄到y(tǒng)噪聲、誤差等原因進(jìn)入死機(jī)狀態(tài)時(shí),看門(mén)狗定時(shí)器能夠產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)或請(qǐng)求中斷服務(wù),讓系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)重新運(yùn)行,不會(huì)影響系統(tǒng)整體的進(jìn)程。對(duì)于數(shù)字化汽車(chē)而言,看門(mén)狗定時(shí)器這一功能特性是非常重要且必要的。
同時(shí),Nisshinbo汽車(chē)監(jiān)控電路產(chǎn)品組合都具有附加功能,比如手動(dòng)復(fù)位引腳、SENSE引腳、上電復(fù)位、過(guò)壓和欠壓檢測(cè)等,可用于增強(qiáng)系統(tǒng)功能安全。
讓車(chē)聯(lián)網(wǎng)更穩(wěn)定的汽車(chē)開(kāi)關(guān)
在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化+大屏的過(guò)程中,車(chē)聯(lián)網(wǎng)是底層技術(shù),增強(qiáng)了汽車(chē)信息共享能力和協(xié)作能力,進(jìn)一步提升了車(chē)內(nèi)用戶的使用體驗(yàn)。為了確保在惡劣環(huán)境下提供穩(wěn)定的聯(lián)網(wǎng)功能,汽車(chē)電子委員會(huì)(AEC)Q100曾專(zhuān)門(mén)制定了開(kāi)關(guān)和PA等有源元件的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)這些嚴(yán)苛測(cè)試的器件能為汽車(chē)帶來(lái)更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸。
當(dāng)然,一款性能出色的汽車(chē)RF開(kāi)關(guān),不僅是讓網(wǎng)絡(luò)傳輸更穩(wěn)定,還能夠增加車(chē)聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)冗余度,讓汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)更加多元化。下面我們?yōu)榇蠹彝扑]的器件同樣來(lái)自制造商N(yùn)isshinbo,是一款汽車(chē)單刀雙擲開(kāi)關(guān),可用于Wi-Fi?、BLUETOOTH? 和UWB應(yīng)用,貿(mào)澤電子上的制造商編號(hào)為NJG1801BKGC-A-TE3。
圖8:NJG1801BKGC-A汽車(chē)級(jí)SPDT開(kāi)關(guān)
(圖源:Nisshinbo)
對(duì)于NJG1801BKGC-A而言,其第一個(gè)顯著的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)就是通過(guò)了AEC-Q100 1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,工作溫度在-40 ~ +125℃,為車(chē)載RF應(yīng)用提供穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品性能。該產(chǎn)品具有超寬帶屬性,能夠在Sub-GHz到8.5GHz之間提供更低的插入損耗(0.35 ~ 0.6dB)和更高的隔離度(18 ~ 28dB),ESON6-GC封裝符合自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)標(biāo)準(zhǔn),不僅能夠用于遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)系統(tǒng),對(duì)于2.4GHz頻段和5GHz頻段的WiFi應(yīng)用,以及UWB應(yīng)用同樣提供很好的支持。
圖9:NJG1801BKGC-A功耗-溫度特性
(圖源:Nisshinbo)
總體而言,穩(wěn)定可靠的NJG1801BKGC-A能夠應(yīng)對(duì)汽車(chē)惡劣的應(yīng)用環(huán)境,并通過(guò)高隔離特性減少路徑傳輸?shù)母蓴_,為高性能車(chē)聯(lián)網(wǎng)賦能。
在更嚴(yán)苛的條件下實(shí)現(xiàn)數(shù)字化
以大屏為表象的汽車(chē)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了各種各樣的車(chē)載智能應(yīng)用,其中包括智能座艙、智能后視鏡等等,而實(shí)現(xiàn)這些的前提是要滿足汽車(chē)嚴(yán)苛的元器件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),需要有更穩(wěn)定可靠的性能表現(xiàn)。大屏和數(shù)字化對(duì)于用戶而言意味著更舒適便捷的乘車(chē)體驗(yàn),對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)則是人工智能、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)和汽車(chē)的有機(jī)結(jié)合,而貿(mào)澤電子上銷(xiāo)售的車(chē)規(guī)級(jí)元器件是將其串聯(lián)在一起的橋梁,幫助大家在更嚴(yán)苛的條件下實(shí)現(xiàn)汽車(chē)數(shù)字化。
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