今天的汽車設計人員面臨著蘊含機遇的重大挑戰：客戶需要更多連接和圖形，而且顯然也愿意支付這筆費用。駕駛員和乘客自然是需要基本的操作信息，但他們也需要實時地圖、娛樂和信息。如果他們已經習慣并且事實上已經喜歡在家庭和辦公室環境中使用多個屏幕，那么在移動的汽車環境中怎么會不想要這些呢？

　　實際情況是，對于今天的年輕一代購車者，這種連接和顯示器已經從“可有可無”變成了“必需品”。無論您稱之為信息娛樂系統、智能驅動器接口、聯網汽車、汽車云連接，還是冠以其他任何叫法，這種趨勢都不會改變： 它正在成為除低端汽車外所有汽車的標準配件。

　　但我們還面臨一個技術問題。固定的家庭/辦公室環境中可管理的問題，在汽車環境中的情況卻截然不同。支持多個屏幕不僅是計算能力的問題。它還涉及復雜布線、連接器、散熱和信號完整性問題，所有這些問題錯綜復雜，嚴重制約汽車世界。

　　理論上，必須解決三個方面的問題： 圖形處理內核、多顯示器、圖形引擎和顯示器之間的高性能互連網絡。考慮在汽車上裝配儀表板、前座乘客側面顯示器、中央控制臺，可能還有平視顯示器［HUD］、后視攝像頭甚至后座監控攝像頭。最大的挑戰就是：如何有效利用單個集中設置圖形渲染和圖像處理的內核，支持四個、五個甚至更多顯示器和攝像頭？

　　明顯的解決方案是使用類似HDMI的大型標準PC電纜和接口，但出于多種原因，這種方法不能奏效。首先，這些電纜的布線工作量極大。其次，在嘈雜的汽車環境中，信號完整性也是一大難題，特別是在遠距離情況下。另外，銅纜布線的成本和重量也是問題，并且連接器本身過大，比較笨拙。在條件惡劣的汽車環境中，可靠性和性能也得不到保障。

　　幸運的是，有一種解決方案可以利用現有的大眾消費市場技術，通過調整經濟、有效的方式，使其適用于汽車應用和環境。首先提到的是，今天的視頻子系統能夠支持3D流視頻，左眼和右眼分別都能看到圖像。

　　但通過使用Inova Semiconductors和ADI公司等領先IC供應商的專有技術，利用立體聲視頻格式和HDMI接口，解決帶寬問題和物理連接問題。

　　該接口主干不使用19線HDMI電纜，而只需要一條4線電纜，通過兩個線對提供差分信號，采用“星絞型四心”結構，具有100Ω標稱阻抗。2007年推出的1 Gbps APIX鏈路（如圖1所示）被證明高效而且可靠。

　　圖1： 2007年推出的APIX千兆數據鏈路

　　當然，用戶永遠不會對速度滿足，因此第二代AIPX2的速度實現了3 Gbps（如圖2所示），它可后向兼容原始APIX1，已從去年開始投入生產。

　　圖2： 第二代APIX提供3 Gbps帶寬。

　　AIPX2并非只是一個構想的概念，它目前已用于公路上行駛的汽車中。在2012年11月的電子展覽會上，Inova公司便在ADI公司的展臺演示了這款產品，它通過單根4線屏蔽雙絞線電纜來傳輸兩路未壓縮高清視頻流、多聲道音頻和100MB/s以太網數據。本次演示內容包括標準以太網協議連接的視頻會議和遠程顯示器觸摸表面，以及使用HDMI連接智能電話的實時用戶界面和集成應用。

　　工作原理

　　APIX2以幀（微型數據包）為單位持續傳輸數據，并使用所謂的數據容器支持視頻、音頻和總線協議格式。（圖3）必要的高速時鐘由發送器件合成，并非來自圖形處理器或攝像頭的像素時鐘；這使得鏈路對于像素時鐘抖動具有高抗擾度，從而在相對較長的電纜上實現穩定可靠的傳輸。

　　圖3： APIX2幀包含兩個獨立視頻流，以及音頻和以太網數據。

　　該架構可以實現簡單、廉價的顯示器“菊花鏈”連接，利用分路器與各個顯示器連接。使用接口IC（例如ADI提供的ADV7680），系統可以提供總線與支持HDMI的GPU或CPU之間的連接。

　　APIX2的凈數據速率為2.8 Gbps（下行鏈路）和187.5 Mbps（上行鏈路）；這樣可以傳輸兩個獨立視頻流、多通道數字音頻和控制數據；此外，甚至還可以使用符合標準的獨立接口（MII）來傳輸以太網數據。此方法支持最長12米的電纜距離（足以滿足汽車需求），因為其內部算法會不斷調整數字濾波器，從而最大程度提高吞吐量和降低比特誤差率。

　　另一個汽車應用無法忽略的問題是嚴格的EMC（電磁兼容性）輻射限制。APIX2技術的持續串行流提供能量頻譜的均勻分布，整體輻射水平遠低于允許的最大值。

　　未來的汽車： 不同于我們的想象

　　關于未來的汽車，人們有過無數猜想： 靜音、飛行甚至自動駕駛。人們在自動駕駛領域取得了很大進展，例如Google就在從事這方面的工作，但這些預想家沒有想象到汽車會覆蓋如此密集的網絡，連接至“云”，并且安裝駕駛員顯示器和乘客信息娛樂系統。汽車正在變成既是裝配復雜儀器、大量數據和多臺顯示器的飛機駕駛艙，也是乘客甚至駕駛員的信息娛樂中心。

　　盡管如此，今天購車者（特別是習慣使用數字訪問和連接的新購車者）的期望，使這成為市場的發展方向。對于汽車供應商，特別是提供這些產品的IC供應商，這既是挑戰也是機遇： 挑戰是要以可接受的價格，滿足客戶對特性、功能和性能的期望，機遇則是為汽車增加有價值的內容，在增長市場上獲得可觀的利潤和投資回報。

——本文選自電子發燒友網4月《物聯網技術特刊》透視新設計欄目，轉載請注明出處，違者必究！