谷歌創(chuàng)立的開放手機(jī)聯(lián)盟(OHA)已走過七個(gè)春秋，該聯(lián)盟已經(jīng)讓安卓(Android)操作系統(tǒng)更容易被手機(jī)開發(fā)商所利用。在其成立后的相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)，安卓平臺(tái)已經(jīng)發(fā)展成為主流智能手機(jī)和平板操作系統(tǒng)，目前開始出現(xiàn)在汽車和工業(yè)應(yīng)用等拓展市場。蘋果(Apple)的iOS和微軟的WindowsCE等與之競爭的操作系統(tǒng)正在失去市場份額，基于安卓系統(tǒng)的設(shè)備則取而代之。事實(shí)上，可下載的有用的安卓應(yīng)用的數(shù)量已經(jīng)增長到近110萬個(gè)（數(shù)據(jù)來源：AppBrain2014年1月）。

　　基于安卓系統(tǒng)的消費(fèi)電子設(shè)備用戶還希望可以在開車或乘車時(shí)使用他們的應(yīng)用程序和設(shè)備功能。對(duì)于想要實(shí)現(xiàn)基于安卓系統(tǒng)的車載信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說，這里有多種途徑，例如對(duì)安卓操作系統(tǒng)進(jìn)行全面定制后直接加載到芯片平臺(tái)（裸機(jī)）上，或者將智能手機(jī)與汽車的基礎(chǔ)架構(gòu)簡單鏈接。本文將對(duì)這些途徑及其利弊進(jìn)行介紹。

　　車載安卓智能設(shè)備

　　2007年，由谷歌成立的開放手機(jī)聯(lián)盟與手機(jī)制造商和半導(dǎo)體廠商宣布推出專門針對(duì)手機(jī)開發(fā)社區(qū)的安卓操作系統(tǒng)。最初版本被稱為“Cupcake”（紙杯蛋糕），此后發(fā)布的版本均以甜點(diǎn)主題命名。在推出“Honeycomb”（蜂窩）版本的同時(shí)，谷歌打造了其首款平板電腦專用操作系統(tǒng)，2012年發(fā)布的“Ice-CreamSandwich”（冰淇淋三明治）版本將智能手機(jī)和平板電腦操作系統(tǒng)的要求整合到一個(gè)平臺(tái)上?，F(xiàn)在，基于安卓系統(tǒng)的智能手機(jī)占據(jù)了五分之四的市場份額，而剩余份額基本上采用的是蘋果的iOS系統(tǒng)。

　　最近，谷歌在拉斯維加斯2014年國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)(2014InternationalConsumerElectronicsShow)上宣布，開放汽車聯(lián)盟(OAA)的使命是使安卓平臺(tái)應(yīng)用于汽車。除了谷歌以外，開放汽車聯(lián)盟的創(chuàng)始成員包括奧迪(Audi)、通用(GM)、本田(Honda)、現(xiàn)代(Hyundai)和nVidia。其他廠商預(yù)計(jì)也將相繼加入開放汽車聯(lián)盟，但是關(guān)于安卓平臺(tái)將如何用于汽車的細(xì)節(jié)尚處于討論階段。一些制造商，例如起亞(Kia)和雷諾(Renault)，已經(jīng)將定制的安卓系統(tǒng)加載于量產(chǎn)汽車上，并使其自身精心管理的安卓應(yīng)用庫可在車內(nèi)使用。下表概括了智能手機(jī)安卓系統(tǒng)的現(xiàn)有功能和車載安卓系統(tǒng)必備功能之間的差別。

　　與安卓智能手機(jī)相比車載安卓的潛在要求

　　如果開放汽車聯(lián)盟建立了一個(gè)共同的安卓基礎(chǔ)平臺(tái)，現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)方法可能很快就可以發(fā)揮作用，因?yàn)槿魏谓?jīng)過谷歌批準(zhǔn)的新安卓操作系統(tǒng)無疑會(huì)降低維護(hù)和支持成本。與早期安卓版本和車載設(shè)備的兼容性將是一個(gè)重要特征，同時(shí)也將是開放汽車聯(lián)盟首要關(guān)注的問題。在整車使用壽命期內(nèi)，車主不可能像智能手機(jī)用戶那樣頻繁升級(jí)車載軟件。谷歌大約每隔九個(gè)月發(fā)布一次新安卓版本（圖1），而安卓4.4“KitKat”版本正處于量產(chǎn)過程中。智能手機(jī)市場的各個(gè)安卓版本都未能存活很長時(shí)間。相比之下，這些版本很可能作為內(nèi)置汽車配置使用較長時(shí)間。

　　（圖1）安卓版本及其分布（數(shù)據(jù)來源：Phandroid，2013年12月）

　　整合安卓智能設(shè)備

　　考慮到安卓的普及性，駕駛員或乘客人人擁有一部安卓智能設(shè)備的情況是極有可能發(fā)生的。在理想情況下，這樣的設(shè)備將可以方便地連接到汽車基礎(chǔ)架構(gòu)的某些部件上，可能有多種連接形式，整合深度取決于使用情況。在最簡單的整合形式中，用戶喜歡在駕車時(shí)給自己的智能手機(jī)充電，而每部汽車都有一個(gè)用于連接USB充電器的12V配件。較復(fù)雜的是內(nèi)置藍(lán)牙配對(duì)套件，它可以讓智能設(shè)備的音樂通過車內(nèi)音響系統(tǒng)進(jìn)行播放。大多數(shù)新款汽車現(xiàn)在都有這個(gè)功能（圖2）。

　　（圖2）與實(shí)施成本有關(guān)的智能設(shè)備集成水平

　　不斷涌現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)正在提升車內(nèi)設(shè)備集成水平。汽車連接聯(lián)盟(CarConnectivityConsortium,CCC)(www.mirrorlink.com)自成立起就致力于推動(dòng)設(shè)備集成標(biāo)準(zhǔn)的確立，使在車載信息娛樂主機(jī)上遠(yuǎn)程管理和顯示加載于智能手機(jī)的應(yīng)用成為可能。汽車連接聯(lián)盟已經(jīng)規(guī)定使用通用即插即用(UPnP)裝置控制車載應(yīng)用的存取。另一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)——虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算(VirtualNetworkComputing,VNC)讓智能手機(jī)顯示屏上顯示的信息得以復(fù)制到作為瘦客戶機(jī)的信息娛樂主機(jī)上。然后，該應(yīng)用可以在智能手機(jī)上運(yùn)行，但在信息娛樂主機(jī)上能夠被看到。汽車連接聯(lián)盟已經(jīng)成為領(lǐng)先的汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，擁有超過80個(gè)成員，占全球汽車產(chǎn)能的70%。汽車連接聯(lián)盟還正在定義車載應(yīng)用批準(zhǔn)流程，這是由于汽車制造商想要嚴(yán)密控制哪些應(yīng)用可以用于車載用途。因?yàn)槠囘B接聯(lián)盟是僅針對(duì)安卓系統(tǒng)的組織，該組織將尋求與谷歌近期成立的開放汽車聯(lián)盟密切合作。

　　目前，大多數(shù)集成都是通過USB連接線完成的，但是這種途徑顯得笨拙且不可靠。一些車載信息娛樂主機(jī)現(xiàn)在擁有Wi-Fi功能，因此現(xiàn)在有了另外一種智能設(shè)備集成途徑。Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance)(www.wi-fi.org)還提供了Miracast標(biāo)準(zhǔn)，一種端對(duì)端的標(biāo)準(zhǔn)，它可以使希望共享多媒體流的基于Wi-Fi的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無縫連接。

　　集成智能設(shè)備也可以為信息娛樂主機(jī)提供漫游3G/4G/LTE連接。這提供了一種替代內(nèi)置無線調(diào)制解調(diào)器的廉價(jià)選擇，以及多種單獨(dú)的資費(fèi)和數(shù)據(jù)套餐。然而，即將出臺(tái)的歐洲eCall法案要求所有新車都必須具有自動(dòng)緊急呼叫求助功能，這可能意味著內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器必須始終存在。到2015年底或2016年，量產(chǎn)汽車可能就必須遵守eCall法案的相關(guān)規(guī)定。在此期間，集成智能設(shè)備就可以成為一種有效的替代品。

　　無論是成本還是集成規(guī)模，汽車OEM廠商奧迪均處于高端水平，該公司已經(jīng)推出一款專為車內(nèi)使用設(shè)計(jì)的專用10.2英寸的平板設(shè)備。“奧迪平板電腦”有權(quán)訪問專門的應(yīng)用商店，并可以通過Wi-Fi連接車輛的導(dǎo)航和信息娛樂系統(tǒng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于移動(dòng)設(shè)備解決方案處于嚴(yán)格管理下并經(jīng)過高度集成，與軟硬件整合的品質(zhì)極高。

　　與安卓系統(tǒng)兼容的架構(gòu)

　　安卓系統(tǒng)與車輛整合的其他途徑是利用靈活但安全的多域軟件架構(gòu)。這些途徑包括將安卓系統(tǒng)設(shè)置為GuestOS，或者設(shè)置到現(xiàn)有操作系統(tǒng)之上（例如以LinuxContainer方式），或者設(shè)置為與另一個(gè)操作系統(tǒng)并行的GuestOS（圖3）。

　　在LinuxContainer(LXC)技術(shù)的支持下，安卓客戶端的資源、訪問控制和安全由主機(jī)Linux操作系統(tǒng)管理。對(duì)于關(guān)注安卓安全的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說，這是一種在標(biāo)準(zhǔn)Linux平臺(tái)上很好地提供安卓應(yīng)用訪問權(quán)限以及運(yùn)行其他系統(tǒng)功能的方式。多核片上系統(tǒng)(SoC)平臺(tái)使這個(gè)架構(gòu)更具吸引力，因?yàn)樽銐蚨嗟腖inux和安卓域資源可以讓它們同時(shí)有較好的表現(xiàn)。除了中央處理器(CPU)資源，內(nèi)存、圖形處理資源和其他外圍設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)共享。兩個(gè)域的輸出可以重組為一個(gè)共同的人機(jī)界面(HumanMachineInterface,HMI)，從而使用戶能夠從兩個(gè)域中選擇功能。

　　（圖3）LinuxContainer內(nèi)的安卓系統(tǒng)，支持前后車輛功能

　　為了在LinuxContainer內(nèi)運(yùn)行安卓系統(tǒng)，必須對(duì)支持該Container的Linux內(nèi)核進(jìn)行一些修改。在典型的使用情況下，在前端屏幕上有信息娛樂控制器去控制后座安卓的顯示。支持安卓顯示的硬件資源，如通過USB輸入的觸摸屏信息、音頻和圖形，需要虛擬化，然后提供給使用后顯示器的用戶。這將有助于盡可能在車上重現(xiàn)“消費(fèi)電子設(shè)備”的體驗(yàn)。

　　音頻資源需小心加以管理：前座信息娛樂用戶將需要訪問導(dǎo)航命令、電話呼叫、系統(tǒng)警告、多媒體播放器等，還可以優(yōu)化聲道和靜音。在后座用戶使用的是單聲道，可用于欣賞音樂/娛樂用途。

　　LinuxContainer的替代方法是使用完全嵌入式虛擬機(jī)管理程序，它可以管理可用的SoC硬件資源，并將其分配給多個(gè)域/操作系統(tǒng)。虛擬機(jī)管理程序經(jīng)過配置后可以精確管理哪些資源是GuestOS，安卓、Linux、AUTOSAR或其他操作系統(tǒng)可用的，并允許域之間進(jìn)行一些通信。MentorGraphics最近展示了一款混合域系統(tǒng)，其中的AUTOSAR數(shù)據(jù)來自車載電子控制單元(ECU)，這些AUTOSAR數(shù)據(jù)被送入運(yùn)行于單一硬件平臺(tái)上的數(shù)字儀表板及信息娛樂系統(tǒng)內(nèi)（圖4）。

　　（圖4）帶有運(yùn)行于單一SoC的AUTOSAR、儀表板和信息娛樂系統(tǒng)的混合車輛操作系統(tǒng)

　　結(jié)論

　　安卓已經(jīng)蔚然成風(fēng)。越來越多的智能設(shè)備用戶希望能在車內(nèi)訪問安卓應(yīng)用程序。制造商擁有多種實(shí)施方案，在成本、集成程度和功能上有多個(gè)層次可選。谷歌的開放汽車聯(lián)盟和汽車連接聯(lián)盟推廣集成設(shè)備的倡議等標(biāo)準(zhǔn)化努力將進(jìn)一步加快車載安卓系統(tǒng)的發(fā)展。這些解決方案的供應(yīng)商既要謹(jǐn)慎行事以覆蓋廣泛的AndroidAPP選擇，還要保持車內(nèi)計(jì)算系統(tǒng)的安全性和完整性。汽車現(xiàn)在已經(jīng)為被歸類為消費(fèi)電子設(shè)備做好了準(zhǔn)備嗎？我們重新定義“移動(dòng)設(shè)備”的日子不會(huì)很久遠(yuǎn)。

　　作者簡介

　　AndrewPatterson是MentorGraphics嵌入式軟件事業(yè)部業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)，汽車市場是他的專長。加入Mentor之前，Andrew在設(shè)計(jì)自動(dòng)化市場馳騁超過25年的時(shí)間，精通各種技術(shù)、汽車仿真模型開發(fā)、虛擬原型設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化。目前，他在Mentor主要負(fù)責(zé)嵌入式軟件戰(zhàn)略，與運(yùn)行于多種主機(jī)硅平臺(tái)上的Linux、AUTOSAR和其他域開展合作。Andrew擁有英國劍橋大學(xué)的工程和電子科學(xué)碩士學(xué)位。