雙元結構原理

雙元結構方案的基本原理非常簡單，汽車的電子系統(tǒng)分成兩大部分：一部分負責汽車必不可少的基本電氣控制功能，如帶有報警技術和收音技術的汽車信息系統(tǒng)、語音控制系統(tǒng)和駕駛員視野中直接可以看到的主顯示屏；另一部分負責導航系統(tǒng)的收音設備的功能。

所有通訊和娛樂設施的系統(tǒng)和模塊，即相對車輛行駛無關的系統(tǒng)和電子模塊都納入到另一個被稱為“多媒體系統(tǒng)”的范圍內。在這一范圍內包括手持式的MP3播放器、移動電話和影碟播放設備等。在這一范圍內將會有大量的新產品出現(xiàn)在市場上。它們對與其他控制器的通訊能力、運算能力、圖像和網(wǎng)絡能力都提出了很高的要求。其中首要的是：它們的功能愈來愈多，而且最終消費者還希望能夠完全集成到汽車中，并通過中央控制器進行控制。

保證數(shù)據(jù)安全的防火墻

雙元結構在硬件和軟件的層次中將駕駛輔助系統(tǒng)的功能和車輛的基本功能與娛樂電子設備和通訊設備連接成為一個網(wǎng)絡。它有可能整體地、可靠地驅動整個汽車的所有電子設備，且兩大領域是相互分離的，而從開放式環(huán)境中進入到封閉式的汽車電子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流只有在防火墻的保護下才有可能。

汽車電子系統(tǒng)所希望的開放性給自己提出了很高的要求，需要付出極大的努力才能實現(xiàn)。為了實現(xiàn)開放性，必須設置大量的接口，如更新?lián)Q代的接口。在這些接口的幫助下汽車可以在其整個使用壽命周期內更換電子儀器設備，使它們保持在最新的技術水平，或者利用CD-ROM對軟件進行升級。這些接口也與車輛的舒適性有關，例如MP3播放器的接口，移動電話的接口或者利用藍牙技術與汽車電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。從技術的角度來講，所謂的接口就是電氣設備連接的插頭插座以及數(shù)據(jù)交換的通訊協(xié)議。在這些無線通訊中（如藍牙技術的通訊中），必須注意考慮電磁兼容性的問題。

另一個進行這樣全面技術改造的動力來自用戶對良好操作性能的愿望：手持式的MP3播放器只需簡單地插上就可以收聽，存儲在MP3中的數(shù)據(jù)文件可以通過汽車的音響系統(tǒng)播放出來，視頻文件也可以在汽車的顯示屏上顯示出來；而這一切的控制都可以利用方向盤上的按鈕進行操作。移動電話的使用同樣也力求簡單：手機座上有充電功能，有對講機的功能，同樣也可利用汽車的收音機和音響系統(tǒng)進行電話聯(lián)系。當有電話打進來的時候，汽車的收音系統(tǒng)自動靜音，汽車的擴音器與對講系統(tǒng)聯(lián)合起來為車載電話系統(tǒng)服務。駕駛員可以通過方向盤或者語音控制系統(tǒng)查詢所需的電話號碼。

“雙元結構”

在雙元結構的電氣系統(tǒng)中，用戶只需將他的電子儀器、設備簡單地插到插座中就可以使用了，通盤考慮的控制軟件技術自動地將設備與汽車電氣控制系統(tǒng)連接起來。標準接口大大方便了軟件-部件的更換。利用這種雙元結構保證了在更加開放的汽車電氣控制系統(tǒng)中有著最高的數(shù)據(jù)安全性，具有很低的故障源和簡單的連接技術。

雙元結構閉式系統(tǒng)的核心是集成的“龍”微處理器運算系統(tǒng)。它通過CAN局部總線系統(tǒng)和MOST-Bus多媒體數(shù)據(jù)傳送總線系統(tǒng)與汽車的各個零部件進行通訊聯(lián)系，協(xié)調著整個工作過程。通過這種方式，駕駛員可以隨時對車輛的行駛狀況進行監(jiān)控，掌握車輛狀況。有關車輛信息的數(shù)據(jù)、車輛控制儀表的數(shù)據(jù)、語言控制和導航控制的數(shù)據(jù)都在“龍”系統(tǒng)中運算。其中也包括音頻技術，它必須可靠地、直接地把報警消息，如車道識別系統(tǒng)的報警或者泊車輔助系統(tǒng)提出的報警消息以最高的優(yōu)先級及時報告出來。在主顯示屏上再現(xiàn)視頻圖像的功能，即在組合儀表盤或者平視顯示屏中再現(xiàn)視頻圖像的功能也在系統(tǒng)的這一控制范圍中。圖像的顯示應盡可能地不用駕駛員調控?！褒垺毕到y(tǒng)的軟件環(huán)境是封閉的，即只有汽車生產廠家可以利用專門的“進入許可”進入到軟件系統(tǒng)中，進行軟件系統(tǒng)的維護保養(yǎng)。

負責多媒體的微處理器被稱為“虎”。為了能夠與各種各樣的電子和通訊技術兼容 ，它配備了符合IEEE 1394（防火墻高速串行總線）標準、藍牙通訊標準和無線局域網(wǎng)（WLAN）標準的接口。軟件的環(huán)境為“開放式”；因此允許用戶為新的電子設備，如新型 MP3安裝驅動程序，或者用戶可以安裝新的從Blaupunkt公司的英特網(wǎng)站中下載的軟件版本?！盎ⅰ睅в幸粋€功能強大的圖形處理器，用于顯示三維圖像。它帶有各種視頻界面技術，可以精確地復原圖像信息。

“龍”與“虎”由PCI-Express-Bus總線系統(tǒng)連接在一起。它滿足了圖像處理時所需的高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。特殊設計的“防火墻”連續(xù)地對從開式系統(tǒng)進入閉式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，保證駕駛輔助系統(tǒng)和基本功能控制模塊不受病毒的侵害。

支持HAVi標準

與HAVi家庭視音頻網(wǎng)絡標準之間的應用通過所謂的“虛擬函數(shù)總線”（VFB）進行連接，這一總線系統(tǒng)是專門為車用電子視頻、音頻網(wǎng)絡而研發(fā)的專項技術標準。利用這一標準，可以實現(xiàn)電子娛樂設施跨總線系統(tǒng)（MOST、IEEE 1394、USB、WLAN等）的動態(tài)即插即用，可以利用一個遙控器對各種音頻、視頻播放器進行遙控。其中，高層次的功能，例如數(shù)據(jù)讀寫的清晰度、分辨率，保障操作設備服務質量（QoS-Quality of Service）所需的數(shù)據(jù)通訊帶寬都可以實現(xiàn)了。VFB虛擬函數(shù)總線的理念在于：在概念層中將通訊設施與各個真實的“物理”設備連接在一起，從而使已安裝的通訊系統(tǒng)和現(xiàn)有的設備可以使用，而且還允許新研發(fā)的成果集成到車輛系統(tǒng)之中。同樣，這也適用于標準的API應用程序編程接口。它提供了在現(xiàn)有系統(tǒng)中使用各種操作、控制器的可能性，也為現(xiàn)有的操作、控制器留下了使用今后新研發(fā)成功電子設備的可能性（具有再生能力）。

利用系統(tǒng)功能的分配和多媒體將可以保證在兩個運算領域中都有穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)運算處理能力。利用這種雙元結構實現(xiàn)“前后互不干涉”：汽車后排座椅上的孩子們在觀看DVD影碟中播放的故事片，而前排駕駛員的顯示屏中則顯示著衛(wèi)星導航系統(tǒng)的行駛路線。同樣地，系統(tǒng)的語音控制也不會對正在播放的故事片產生影響。

各級轎車中的系統(tǒng)

這種雙元結構的汽車電氣系統(tǒng)還允許在各個檔次的轎車中使用，比如其衛(wèi)星導航系統(tǒng)可以根據(jù)中檔轎車或高檔轎車設置不同的特性和功能。例如，在中檔轎車的系統(tǒng)中可以設置除導航模塊以外再加上UKW超短波和數(shù)字音頻功能，其圖像處理模塊提供了在對角線為17cm的TFT顯示屏（VGA：800×480像素）上顯示Pseudo-3D俯視圖的功能。其語音識別模塊存儲著8萬個詞匯，并具有TTS從文本到語音的功能，即可以閱讀文章。它的音頻系統(tǒng)能夠以很高的音質再現(xiàn)音樂和語言，并具有MP3/WMA音像文件的解碼和/或編碼功能。

在高檔轎車的導航系統(tǒng)中，配備的是對角線為17cm的TFT顯示屏（WVGA：1280×480像素）的顯示屏，可以顯示三維的衛(wèi)星地圖和航空測繪地圖（見圖5）。另外，還可以在平視顯示屏中播放保存在DVD影碟中數(shù)字格式（MPEG2）的導航信息和視頻圖像。

具有靈活對話管理功能的語言識別系統(tǒng)提供了非常好的操作舒適性，在音頻播放時，車內配置有“杜比環(huán)繞立體聲”系統(tǒng)。它保證了最新交通信息設備的安裝使用，例如GTTS全球電信傳送系統(tǒng)。

基于電子產品較短的使用壽命和連續(xù)的技術改進，尤其是消費者也對電子設備的集成化提出了最高的要求。雙元結構的汽車電氣系統(tǒng)已經可以驅動最近研發(fā)成功的雙視圖顯示。它允許同時在一個顯示屏中顯示兩幅圖像：駕駛員從他的視角方向看到的是GPS系統(tǒng)所接收的圖像，而副駕駛員則從他的視角方向看到的是 DVD影碟的文娛節(jié)目。由于系統(tǒng)極強的數(shù)據(jù)處理性能，使得“虎”可以將最新研發(fā)的電子產品應用于汽車之中。

汽車生產廠和消費者受益

研發(fā)這種雙元結構電氣系統(tǒng)的另一個目的是：在一個共同的操作界面中對所有功能進行操控，為用戶提供最方便的使用性能。這種雙元結構為汽車生產廠家?guī)砹巳缦潞锰帲?

□ 售后服務允許汽車生產廠定期更新雙元結構電氣控制系統(tǒng)的軟件版本，以便使汽車消費者可以使用最新的手機或者MP3播放器；

□ 分隔為兩大范圍之后，避免了不希望出現(xiàn)的橫向干擾，復雜的系統(tǒng)變得更加可靠；

□ 汽車行駛控制的微處理器與多媒體微處理器之間的工作相互無關。行駛控制的微處理器完全用于處理與車輛行駛有關的功能控制。視頻信息的解碼任務或者保存到硬盤的音頻數(shù)據(jù)的編碼任務等都由多媒體微處理器來完成；

□ 增加新的電子娛樂設施和無線通訊設施的工作也變得非常簡單。市場上新出現(xiàn)的電子娛樂和通訊設施只與開放式的系統(tǒng)連接即可工作，不會對汽車駕駛控制系統(tǒng)的功能產生任何影響。