目前人們對用于車載多媒體網絡的1394Automotive關注度越來越高，而且期望其在將來的汽車市場上通用。近年來各國視線逐漸轉向數字電視，有關高清的產品越來越多，再加上2013年Blu-Ray播放器將停止模擬輸出，使得1394Automotive得以應用于愈來愈兇猛的車載網絡數字傳輸大潮中。正是因為預測未來對后座娛樂系統的需求，富士通微電子早在2005年就帶領其它供應商引進了1394Automotive控制器。

下面連接到網絡上的設備列表即可明白汽車網絡的帶寬要求（圖1）：

用于避免碰撞的視野攝像頭

GPS裝置

MP3播放器

高清晰度多媒體播放器和顯示器

游戲控制臺

能通過蜂窩和Wi-Fi網絡訪問網頁與發送電子郵件的個人電腦和其它設備

圖1：汽車網絡器件

這些設備之間的通訊需要大容量的帶寬網絡，并且將來吞吐量要求也會不斷提高。必須適當處理流量，以便提供良好的服務質量。該網絡采用的技術包括硬件和軟件兩部分。

1394汽車技術簡介

1394高速傳輸技術的第一種標準是IEEE1394-1995，這個版本允許數據達到400Mbps，第二個版本是1394a-2000，它增加的功能例如異步數據流和串聯包。1394a-2000可以支持800Mps的數據速率。近年來，支持1600Mps和3200Mbps的也加入到這個標準中。1394汽車標準1394b-2000已經在2000年得到批準。

1394標準包含2種數據通信：同步和異步。同步數據（視頻和音頻）要保證及時性，但不保證送達。如果遲到，則這類數據的本質讓它成了無用數據，但是可以丟棄某些數據而不會產生重大問題。1394規范分配了125s的周期時隙來發送同步數據。

另一方面，異步數據要保證送達，但不保證及時性。這類數據必須到達目的地，但是時間不重要。如果未能送達，節點則會重新發送數據。

1394協議堆棧見圖2，由事物處理層、鏈路層和物理層組成。在1394控制器IC中，在軟件中實現事物處理層，在軟件或硬件中實現鏈路層，在硬件中實現物理層。

圖2：IEEE1394協議堆棧

1394汽車技術與競爭技術對比

了解1394汽車技術的最簡便方法是將其與替代技術進行對比。跟1394技術相比，MOST150（MOST速度最高的版本）和千兆位級以太網的劣勢很明顯，如下所述。這些劣勢包含在市面上的網絡標準和IC實現。

MOST150的劣勢

缺乏DTCP

內容保護是汽車數字多媒體網絡必須具備的特性，并且數字傳輸內容保護（DTCP）是實現這種功能的主要技術。由于MOST150產品缺乏這種特性，所以MOST網絡需要其它器件來實現內容保護（圖3）。

圖3MOST150沒有DTCP在存儲媒體的內容保護

缺乏內容保護導致了硬件成本和其它軟件支持成本的增加。并且，即使使用外部DTCP器件，也只能在網絡而不是存儲媒體（HDD等）上保護MOST150系統中的多媒體內容。

相反，1394汽車IC具有內置式DTCP。這種方法可將硬件和軟件成本最小化，同時還能保證全面保護數據。

總線速度低

MOST150網絡只能夠實現150Mbps的速度，這只是當今的1394汽車器件的800Mbps總線速度的一小部分。將來，1394器件的總線速度預計會加倍。

需要外部數據壓縮

為了補償總線速度低的不足，MOST150網絡可以通過使用數據壓縮將數據吞吐量提高到可以與1394汽車網絡相媲美的水平。這種方案需要外部編解碼器來壓縮和解壓縮多媒體數據，從而產生了2個問題。

首先，實現多媒體壓縮和解壓縮（如MPEG2-TS）需要典型器件，而這些器件會使延遲大幅增加–可能高達400ms。因此，驅動器會發現視野照相機視頻中出現了顯著延遲。在用戶快進DVD時，壓縮/解壓縮延遲還會導致重大延遲（圖4）。

圖4：外部多媒體編解碼器導致MOST150網絡發生重大延遲

第二個問題是使用外部編解碼器產生的成本問題。伴隨編解碼器的是設計需要外部幀存儲器來緩沖視頻。事實上，MOST150設計需要的芯片器件可能多達8個。

由于1394汽車網絡的總線速度高得多，所以根本無需壓縮。然而，如果預期的帶寬要求極高，設計則可以利用內置到富士通1394汽車器件中的編解碼器來實現低延遲和低成本。我們認為，這些內置式編解碼器可以將延遲保持在4ms，并且只需2塊芯片即可實現設計。

1394汽車和MOST150所需的器件數量對比見圖5。

圖5：器件對比

軟件

由于少數公司控制著MOST技術，所以只有少量的公司掌握著該多媒體總線的軟件專業知識。因此，MOST系統的軟件開發成本較高，并且系統集成商也只能控制有限的軟件。

千兆位級以太網的劣勢

缺乏集成式DTCP

與MOST一樣，以太網控制器缺乏集成式DTCP功能。用于實現外部DTCP功能的其它元件增加了成本，并且損害了存儲器件內的數據保護。

可能的外部編解碼器

雖然千兆位級以太網的帶寬比MOST150的高得多，但是不斷增加的帶寬需求（如用于高清晰度視頻）最終可能會迫使以太網使用數據壓縮。由于以太網控制器缺乏集成式編解碼器，所以會要求使用外部元件，因此增加了所需芯片的數量和成本。

無內在服務質量（QoS）

以太網標準不包含QoS規定。要實現與1394汽車網絡同等的QoS水平，以太網需要其它軟件開銷、存儲器緩沖器和時間戳電路。要保證實現可靠的視頻和音頻數據通信，這些是必須的。

分立PHY和LINK器件的成本

大多數以太網媒體訪問控制器需要外部PHY芯片。雖然這些芯片不貴，但系統總成本仍然高于1394汽車網絡。

高CPU要求的成本

由于以太網不具備固有多媒體功能，所以外部CPU必須提供大量輔助功能。特別是，CPU必須截取和分析來自于網絡的數據包，并將它們發送給適當的器件來將數據轉化成音頻和視頻。這種處理顯著提高了通過以太網提供多媒體支持的CPU要求。

軟件成本

跟以太網需要大量CPU支持來處理多媒體內容一樣，網絡標準需要大量軟件來可靠地實現這些功能。提供許多以太網軟件，但是由于需要獲得使用權，所以極大地增加了許可成本。

MB88395：主要特性

富士通推出的最新1394汽車串行總線控制器–MB88395–符合IEEE標準1394b-2008的要求。芯片將PHY和LINK層整合到了單芯片解決方案中，并且具有2個用于實現1394電纜連接的端口。它還整合了DTCP協議。基于IDB-1394車載多媒體網絡協議，能夠實現高清（HD）（1，280點×720行）視頻傳輸，還能同時在汽車上傳輸多個流，例如從Blu-RayDVD傳輸高清視頻、數字電視、音頻和汽車導航圖片。而能實現這些功能，是因為此款芯片利用了高速800Mbps物理層（1）及具有富士通自主知識產權的SmartCODEC（能夠高速壓縮）進行高清視頻傳輸，無顯著滯后，從而不僅為后座乘客帶來了豐富的高清體驗，還降低了車載多媒體網絡的系統成本達30%，同時還使線束（電纜）數量減少70%，進一步減輕了車身重量，提高了燃油效率。

如圖6所示，器件具有MPU/DMA或用于實現主控制的串行接口。跟早期的1394控制器一樣，新芯片所有功能的硬件加速允許將低MIPSMCU用作主處理器來控制器件。為同步和異步數據提供了2條內部通道。同步通道如圖6下半部分所示。

圖6：MB883951394汽車控制器

新型控制器的關鍵性能在于其物理層能夠兼容1394Automotive的800Mbps規格（這是以往產品速度400Mbps的兩倍），而且在于其SmartCODEC視頻壓縮編解碼器版本具有更高的壓縮速度，能把視頻壓縮至原先容量的1/4，而以往產品僅能壓縮至1/3。SmartCODEC由富士通實驗室開發，并用于基于IEEE-1394的BT.601傳輸（2）標準。它能在2“3ms內壓縮/解壓縮高分辨率視頻，而且在前后座顯示器觀看同一內容不會產生任何時間滯后或者內容不同步問題。

產品的關鍵性能使其具有能夠傳輸Blu-RayDVD、數字電視的高清視頻及高分辨率導航圖片，而且不會產生任何顯著的時間滯后，從而成為世上首款基于1394Automotive處理多個高清視頻流和導航圖片的芯片。例如，Blu-RayDVD上已解壓縮的高清視頻流（1，280點×720行）的處理速度為885Mbps。使用SmartCODEC可以把容量壓縮為原先的1/4，速度變為249Mbps，所以兩路信道可以在800Mbps的帶寬上傳輸，而不能在400Mbps產品上進行。

SmartCODEC框圖見圖7。該功能模塊利用預測編碼相鄰像素相關技術來進行視頻壓縮。

圖7：SmartCODEC框圖

關于IDB1394在汽車娛樂系統中的應用

圖8MB88395應用于汽車娛樂系統

結論

我們認為，1394汽車標準的帶寬、靈活性、經濟性和技術特性都滿足現在和將來信息娛樂網絡的要求。富士通MB88395控制器代表了1394為汽車行業帶來的所有優勢，并且還提供了大量新增功能，簡化了系統集成，實現了成本最小化。

注：

（1）物理層：OSI基本參照模型所定義的7層傳輸功能的第一層。物理層是網絡硬件的重要組成部分，可以傳輸位數組。

（2）基于IEEE-1394的BT.601傳輸：由1394貿易協會發布的傳輸協議，用于基于IDB-1394發送BT.601視頻流（如YUV、RGB等）。

責任編輯：gt