汽车无线电应用系统中的软件设计

ford

在汽车信息娱乐系统中，优良的软件对于把无线电成功地集成到免提电话和个人音乐播放器中是至关重要的。

现代汽车是充满了电子技术的奇迹。事实上，汽车从设计到走上街道的开发周期长达几年，消费电子开发周期却仅有几个月，相比之下，汽车的开发就望尘莫及了。如此长的开发周期与汽车产品长的生命周期相比，未必是件坏事情，毕竟没人愿意要一款用了10年的蜂窝电话或者刚过了一年左右就老掉牙的汽车。

实际上，任何新技术—以无线技术为例—都要花几年时间才能在汽车应用中实现，目的是让该技术走向成熟，从而提供消费者非常需要的、具有更高可靠性和鲁帮性的产品，由此汽车才有比日用品采购高得多的售价。

尽管技术成熟度是值得期待的，但是，同一产品(汽车和汽车电子)开发周期的不一致意味着，汽车电子开发商很难规划未来的发展道路。通常难以预测消费者对个人电子技术选择或技术本身的偏爱和时尚需求，所以，设计工程师不得不设计足够灵活的汽车系统，以便随着时间的推移让汽车尽可能多地容纳新开发出来的汽车电子产品。

安全法令赋予蓝牙发展机会

除了消费市场的压力，汽车电子开发还受到安全立法和规则的严重影响。目前，汽车无线电发展的驱动力是美国有一半以上的州立法要求使用免提蜂窝电话。关于这一点，欧洲居于领先地位，大多数欧盟国家要求在车内使用免提电话进行通话。

由于消费电子领域开发出来的蓝牙无线电技术具有可用性，越来越多的汽车开发商将其作为关键的解决方案，为消费者的蜂窝电话和车载信息娱乐系统之间提供无线通信，但是，在采用这种集成之前，需要注意一些细节问题。

目前，通过后装市场的免提通话装置或在最新车型上开发的原始设备系统，蓝牙蜂窝电话被集成到汽车之中。尽管后装市场免提通话装置让现在的车主升级到可以采用配备蓝牙的电话，但是，开发商认为，为了连接两种类型的系统，软件的品质就很重要。系统算法还要执行回声消除、降噪和语音识别功能。

这样的功能对于免提电话装置是必需的，TI公司全球低功耗市场经理John Dixon说，因为这些车内功能采用不同的扬声器组(汽车音响系统的扬声器或耳机装置的扬声器)，而不是电话中的小型扬声器件。电话中的软件因此与车载系统所采用的软件无关。

与其它汽车电子产品类似，免提通话装置必须平衡成本和性能，在这种情况下，Dixon认为，平衡行为就是尝试“为马选跑道”。

“为了最有效地增强音效，你不得不平衡处理速度和板上存储器(很贵)，以便于你不必到芯片外花时间获取信息，”Dixon总结说，“处理功能太多或速度太快可能会消耗太多功率。”简言之，要平衡芯片的功能和软件。

独特的问题

Dixon说，优良的软件带来的是汽车内高品质免提电话的音频体验，让通话有面对面交谈的亲近感。智能软件还能节省蜂窝电话的电能，这种功能在让设计工程师解决独特的问题中是至关重要的。

例如，在口袋或钱包中的电话可能会因周围的金属物体而发生信号路径的改变，与此同时，随着驾驶员和汽车的运动它们也不断改变方向。

“信息必须及时从电话中取出来，”Dixon说，“运行在DSP上的算法根据增益/损耗的变化情况进行处理，并根据若干点取得的数据快速执行错误校正，所有这一切仅在一瞬间完成。”

在此，Dixon建议存储器必须适合处理器以容纳足够的软件。因此，没有平衡存储器的、最高性能的处理器未必是最佳的选择。

根据菲利浦半导体公司汽车电子高级总监Jack Morgan的观察，“你不能采用最新的硬件就算了，必须深入掌握平台和软件，”Morgan说，“在软件中的挑战更大，软件实现很精细，你要注意选择软件供应商，要考察那些已经取得成功的公司。”
你能听见我吗？

软件效用比信号完整性问题更重要，它确保在信号上跑的语音的品质。“除了工厂车间，车舱内是噪声最恶劣的环境，”Cambridge Silicon Radio公司副总裁Tom Houy说，他的公司位于英国剑桥，已经为其蓝牙核配备了Clear Voice Capture软件。

Houy介绍，算法将音频流分为64个频带并核查其中的语音定时模式，然后进行处理，“直接把噪声丢弃，根本不需要消噪处理，”他说道，Clear Voice Capture软件还将防止汽车扬声器系统发出的声音，如果采用语音输出的话—盖过后装市场免提通话装置的麦克风。

汽车噪声环境的特性表现在低频段，并且随着时间和车辆的速度而改变，声音处理软件提供商Acoustic Technologies公司的副总裁Greg Eslinger说道，Acoustic Tech公司的SoundClear算法适合于语音和消噪处理。

“算法会跟踪噪声，例如，当车窗落下时，噪声会改变，然后，算法特征也会相应地改变，”Eslinger举例说，“对高频噪声的处理更为严格。”该软件还识别噪声和语音的特征，以确保处理噪声的过程中不消掉任何语音。

Acoustic Tech还为后装免提通话装置的设计工程师提供声学设计方面的咨询。对于这些附加装置，Eslinger说：“要点是进行恰当的塑料外壳设计。”他指出，在免提通话装置的扬声器(如果不采用车载系统的话)及其麦克风之间，通过塑料外壳可能存在声音耦合。在这种情况下，两者之间的距离以及外壳材料的柔性必须与振动模式兼容。

有趣的时刻

为了把无线免提技术集成到现在和将来的汽车中，汽车信息娱乐系统工程师面临着诸多的困难，他们一定会说生活充满了乐趣。对于不了解研发方向的人来说，上述课题可能就是有趣的挑战，解决这些挑战，就可以把消费者的个人电子设备安装到汽车之中，而不论最终它们是怎么样的。