【導讀】對于埃隆·馬斯克將大屏植入到特斯拉的中控區，消費者抱有截然不同的兩種態(tài)度。認同的人覺(jué)得這樣才夠酷，才是高科技汽車(chē)該有的樣子；不認同的人覺(jué)得這塊豎起的大屏太突兀了，破壞了汽車(chē)內飾原有的穩重大氣。
時(shí)至今日，這樣的爭論仍然持續著(zhù)。不過(guò)，當我們將目光投向車(chē)市，不難發(fā)現大屏在汽車(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CINNO Research的統計數據，2021年前三季度中國市場(chǎng)新能源乘用車(chē)中控顯示屏總銷(xiāo)量中，12寸以上占比達到48%，8寸-10寸占比為20%。同時(shí)段內，中國傳統的燃油車(chē)也有25%是搭載12寸以上中控屏幕的。
細想也能夠理解，汽車(chē)數字化意味著(zhù)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雜許多，且科技感明顯不足?；叵胫悄苁謾C的發(fā)展，汽車(chē)選擇大屏也是數字化時(shí)代的大勢所趨。
與此同時(shí)，大屏作為汽車(chē)數字化的典型特征之一，也就意味著(zhù)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，以及更穩定的產(chǎn)品性能。今天，我們就來(lái)聊聊數字化和大屏給汽車(chē)帶來(lái)的變化，以及隨之而來(lái)的相關(guān)挑戰，并從貿澤電子上的相關(guān)器件中挑選幾款推薦給大家，幫助大家實(shí)現更好的汽車(chē)數字化方案。
車(chē)載大屏是數字座艙的表象
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(guān)不同，但兩者背后都是汽車(chē)數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Omdia的統計數據，2020年全球汽車(chē)顯示屏出貨量達1.27億片，其中大多數為中控顯示屏，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的預計，到2030年車(chē)載顯示屏的出貨量將達到2.38億片。
基于大屏實(shí)現汽車(chē)數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(zhù)汽車(chē)功能越來(lái)越豐富，傳統操作桿/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，數字化+大屏成為優(yōu)質(zhì)的替代方案，這套組合在信息傳達方面更直接，支持多任務(wù)執行和系統扁平化，減少了駕駛人員的視線(xiàn)轉移。
其次，數字化+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，比如手勢控制、眼球捕捉、系統風(fēng)格自定義等，給駕乘人員帶來(lái)更好的體驗。
此外，數字化+大屏也為汽車(chē)功能部署贏(yíng)得了更多的物理空間。
面向未來(lái)，數字化+大屏對于未來(lái)汽車(chē)創(chuàng )新有著(zhù)重要的意義。從觀(guān)感來(lái)看，這樣的實(shí)現方式讓汽車(chē)更具科技感；從用戶(hù)體驗來(lái)看，數字化+大屏能夠更好地滿(mǎn)足普通消費者對于娛樂(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。
當然，要兌現數字化+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，還需要功能強大且極具智能化的中控系統。作為系統核心，主控芯片要有強大的功能，以支持各種程序和功能的運轉，同時(shí)也要做好對全車(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(xiàn)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等功能。
此外，包括屏幕在內的整個(gè)中控系統都安裝在汽車(chē)復雜的電子環(huán)境中，需要滿(mǎn)足汽車(chē)對可靠性的高要求。相較于智能手機或者平板電腦的使用場(chǎng)景，車(chē)載設備所處的環(huán)境更加復雜、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。在這些嚴峻的考驗下，黑屏、死機等問(wèn)題是不被允許的，同時(shí)設備損壞的更換成本也很高昂，非常影響消費者對于品牌的忠誠度和信任度。在這方面，高可靠性驅動(dòng)芯片是必不可少的，它為車(chē)載屏幕更好地運行提供了一份保障。此外，車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)器件以及傳感器等同樣需要滿(mǎn)足這些高要求。
因此，實(shí)際上車(chē)載大屏只是表象，背后是傳統汽車(chē)座艙向數字座艙進(jìn)化的大趨勢。對于開(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，背后需要性能更強的軟硬件系統，以實(shí)現穩定可靠的數字化功能，開(kāi)發(fā)者需要重新構思系統設計，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、機器學(xué)習等。
下面，我們就從貿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)現車(chē)載大屏的高性能，同時(shí)也能夠應對汽車(chē)內復雜嚴苛的應用環(huán)境。
輕松實(shí)現系統多合一的MPU
在實(shí)現數字化+大屏的過(guò)程中，主控芯片是系統的靈魂?；谝豢畛錾腗PU，設計者可以更好地實(shí)現貫穿屏設計或者一芯多屏設計，可以支持更加智能的算法，實(shí)現更好的交互功能。并且，一款強大的MPU還擁有豐富的外設接口，讓車(chē)載通信和多功能融合都不在話(huà)下。我們今天要推薦的第一款器件便是這般強大的MPU，來(lái)自制造商NXP Semiconductors，貿澤電子上的制造商編號為MIMX8QM6AVUFFAB，大家可以搜索此編號快速找到這款器件。
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方案體驗不同的i.MX 8系列應用處理器。
我們今天介紹的MIMX8QM6AVUFFAB屬于i.MX 8QuadMax系列，該系列應用處理器搭載八個(gè)內核（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、支持4K H.265的VPU，為多任務(wù)運算、系統控制和圖形顯示等汽車(chē)數字化以及大屏需要的核心功能提供強力支撐。
通過(guò)豐富的內核配置，i.MX 8QuadMax系列應用處理器可以幫助開(kāi)發(fā)者將娛樂(lè )系統無(wú)縫地遷移到汽車(chē)上，并允許不斷完善該系統，包括提供用戶(hù)的自主定制化選項，以及視覺(jué)輔助、視覺(jué)跟蹤和對象檢測等基于視覺(jué)的高級HMI系統。
在方案設計上，i.MX 8QuadMax系列應用處理器為數字汽車(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計，包括獨立的多合一中控大屏設計，抬頭顯示、數字儀表、中控等一芯多屏設計。出色的圖形化能力讓沉浸式座艙體驗成為可能。
i.MX 8QuadMax系列應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，利用多攝像機輸入、數字拼接和VX視覺(jué)擴展，能夠為駕駛者提供360°擴展視野。并且，器件內部提供16個(gè)獨立的運行時(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行多個(gè)操作系統，確保關(guān)鍵顯示信息的穩定運行。同時(shí)，還需要特別指出的是，該系列應用處理器滿(mǎn)足SafeAssure? ASIL-B標準，具有針對任何顯示器的故障轉移功能，進(jìn)一步確保了重要信息正常、穩定的顯示。
圖3：i.MX 8QuadMax系列應用處理器系統框圖
（圖源：NXP）
此外，i.MX 8QuadMax系列應用處理器集成了高級安全技術(shù)和標準，包括加密引導、橢圓曲線(xiàn)加密和安全密鑰存儲，支持AES、SHE及其他汽車(chē)安全標準，為系統運行、網(wǎng)絡(luò )連接和OTA升級提供必要的安全保護。同時(shí)，該系列處理器利用FDSOI提高系統可靠性，改善MTBF（平均故障間隔時(shí)間）并降低軟錯誤率。
更高精度的汽車(chē)監控電路
雖然本文已經(jīng)多次提及，但是我們還是要再一次強調車(chē)載功能器件的特殊性，那就是對穩定性有非常嚴苛的要求，而除了主控芯片本身具有的穩定機制，外圍的輔助電路同樣也有著(zhù)重要作用。
我們都知道，屏幕、控制芯片等都是對電壓要求較高的精密器件，一款高性能的穩壓器能夠以更高精準度自動(dòng)調節系統電壓，將波動(dòng)較大或者達不到器件要求的電源電壓調整到設定范圍內，保障器件安全穩定地工作。下面我們?yōu)榇蠹彝扑]貿澤電子上銷(xiāo)售的一款帶有電壓檢測器的超低靜態(tài)電流穩壓器，來(lái)自制造商Nisshinbo，其1.2V電壓輸出版本貿澤電子上的制造商編號為R5112S121B-E2-KE。
圖4：R5112系列電壓穩壓器
（圖源：Nisshinbo）
R5112系列電壓穩壓器具有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中任意選擇并內部固定，輸出電壓精度以及電壓檢測器的閾值檢測器精度均為±0.6%，具備高精度電壓檢測特性。除了作為基本的穩壓器，R5112系列產(chǎn)品還包括一個(gè)輸出短路保護電路、一個(gè)過(guò)流保護電路和一個(gè)熱關(guān)斷電路。
圖5：R5112系列電壓穩壓器系統框圖（1）
（圖源：Nisshinbo）
圖6：R5112系列電壓穩壓器系統框圖（2）
（圖源：Nisshinbo）
下圖7是R5112系列電壓穩壓器的典型應用電路，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)生負電壓，這可能對負載設備造成損害，肖特基二極管（D1）的存在避免了這種潛在危害。
圖7：R5112系列電壓穩壓器的典型應用電路
（圖源：Nisshinbo）
此外，還需要向大家說(shuō)明的是，R5112系列電壓穩壓器是Nisshinbo汽車(chē)監控電路產(chǎn)品組合的一部分。除了電壓檢測相關(guān)產(chǎn)品，該產(chǎn)品組合還包括看門(mén)狗定時(shí)器，當設備因為系統噪聲、誤差等原因進(jìn)入死機狀態(tài)時(shí)，看門(mén)狗定時(shí)器能夠產(chǎn)生一個(gè)復位信號或請求中斷服務(wù)，讓系統自動(dòng)恢復重新運行，不會(huì )影響系統整體的進(jìn)程。對于數字化汽車(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)監控電路產(chǎn)品組合都具有附加功能，比如手動(dòng)復位引腳、SENSE引腳、上電復位、過(guò)壓和欠壓檢測等，可用于增強系統功能安全。
讓車(chē)聯(lián)網(wǎng)更穩定的汽車(chē)開(kāi)關(guān)
在實(shí)現數字化+大屏的過(guò)程中，車(chē)聯(lián)網(wǎng)是底層技術(shù)，增強了汽車(chē)信息共享能力和協(xié)作能力，進(jìn)一步提升了車(chē)內用戶(hù)的使用體驗。為了確保在惡劣環(huán)境下提供穩定的聯(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等有源元件的測試標準，通過(guò)這些嚴苛測試的器件能為汽車(chē)帶來(lái)更穩定的網(wǎng)絡(luò )傳輸。
當然，一款性能出色的汽車(chē)RF開(kāi)關(guān)，不僅是讓網(wǎng)絡(luò )傳輸更穩定，還能夠增加車(chē)聯(lián)網(wǎng)的設計冗余度，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Nisshinbo，是一款汽車(chē)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，可用于Wi-Fi?、BLUETOOTH? 和UWB應用，貿澤電子上的制造商編號為NJG1801BKGC-A-TE3。
圖8：NJG1801BKGC-A汽車(chē)級SPDT開(kāi)關(guān)
（圖源：Nisshinbo）
對于NJG1801BKGC-A而言，其第一個(gè)顯著(zhù)的產(chǎn)品優(yōu)勢就是通過(guò)了AEC-Q100 1級標準測試，工作溫度在-40 ~ +125℃，為車(chē)載RF應用提供穩定可靠的產(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（AOI）標準，不僅能夠用于遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)（RKE）系統，對于2.4GHz頻段和5GHz頻段的WiFi應用，以及UWB應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，穩定可靠的NJG1801BKGC-A能夠應對汽車(chē)惡劣的應用環(huán)境，并通過(guò)高隔離特性減少路徑傳輸的干擾，為高性能車(chē)聯(lián)網(wǎng)賦能。
在更嚴苛的條件下實(shí)現數字化
以大屏為表象的汽車(chē)數字化實(shí)現了各種各樣的車(chē)載智能應用，其中包括智能座艙、智能后視鏡等等，而實(shí)現這些的前提是要滿(mǎn)足汽車(chē)嚴苛的元器件測試標準，需要有更穩定可靠的性能表現。大屏和數字化對于用戶(hù)而言意味著(zhù)更舒適便捷的乘車(chē)體驗，對開(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)的有機結合，而貿澤電子上銷(xiāo)售的車(chē)規級元器件是將其串聯(lián)在一起的橋梁，幫助大家在更嚴苛的條件下實(shí)現汽車(chē)數字化。
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