2014年5月12日，上海讯 /美通社专电/ — 作为电子设计自动化领域的领军企业，Mentor Graphics公司近期推出了一份题为《车载安卓系统的实施方案与实施要点》的深度研究报告。该报告的中文完整版本可在Mentor Graphics官方网站上查阅和下载：http://automotive.cn.mentor.com/news-publications/mentor-android-automotive。
Andrew Patterson担任Mentor Graphics嵌入式软件业务发展总监，其专业领域聚焦于汽车市场。在加入Mentor Graphics之前，Andrew在电子设计自动化行业积累了超过25年的丰富经验，精通各类技术、汽车仿真模型开发、虚拟原型设计以及机电一体化等领域。目前，Andrew主要负责嵌入式软件战略规划，与运行在多种主机硅平台上的Linux、AUTOSAR等系统展开深度合作。Andrew毕业于英国剑桥大学，获得工程与电子科学硕士学位。
发展背景概述
由谷歌创立的开放手机联盟（OHA）成立至今已有七年历史，该联盟极大地促进了安卓（Android）操作系统在手机制造商中的普及应用。在其问世后的短时间内，安卓平台迅速发展成为主流智能手机和平板电脑操作系统，并开始向汽车和工业应用等新兴市场拓展。与此同时，苹果（Apple）的iOS和微软（Microsoft）的Windows CE等竞争对手的市场份额逐渐萎缩，而基于安卓系统的设备则占据主导地位。根据AppBrain 2014年1月的数据显示，可下载的安卓应用程序数量已达到近110万个。
基于安卓系统的消费电子设备用户期望在驾驶或乘坐过程中继续使用他们的应用程序和设备功能。对于致力于开发基于安卓系统的车载信息娱乐系统的设计师而言，存在多种实现路径：一种是对安卓操作系统进行全面定制后直接加载到芯片平台（即裸机运行），另一种是将智能手机与汽车基础架构进行便捷连接。本文将详细探讨这些不同途径的优缺点。
全文核心内容与结构安排如下：
车载安卓智能终端
近期，谷歌在2014年国际消费类电子产品展览会（CES）上宣布，开放汽车联盟（OAA）旨在推动安卓平台在汽车领域的应用。除了谷歌本身，开放汽车联盟的创始成员还包括奥迪（Audi）、通用汽车（GM）、本田（Honda）、现代（Hyundai）以及英伟达（nVidia）等企业。预计未来将有更多厂商加入该联盟，但目前关于安卓平台在汽车中的具体应用方式仍处于讨论阶段。部分制造商，如起亚（Kia）和雷诺（Renault），已将定制化的安卓系统应用于量产汽车，并允许用户在车内使用其精心管理的安卓应用库。下表对比了智能手机安卓系统与车载安卓系统在功能需求上的差异。
表1：智能手机安卓系统与车载安卓系统功能需求对比。
若开放汽车联盟能够建立一个统一的安卓基础平台，现有的实现方案将能够迅速发挥作用，因为任何经谷歌认证的新安卓操作系统都将有助于降低维护和支持成本。与早期安卓版本及车载设备的兼容性将成为关键考量因素，也是开放汽车联盟需要优先解决的问题。在整车使用寿命周期内，车主无法像智能手机用户那样频繁更新车载软件。谷歌大约每九个月发布一个新安卓版本（如图1所示），而安卓4.4“KitKat”版本正处于量产阶段。与智能手机市场不同，这些安卓版本在汽车中可能使用时间更长。
鉴于安卓的广泛普及性，驾驶员或乘客普遍拥有一部安卓智能设备已成为现实。在理想状态下，此类设备能够方便地与汽车基础架构的特定组件连接，整合深度取决于实际使用场景。最简单的整合方式是用户在驾车时为智能手机充电，而每辆汽车都配备有用于连接USB充电器的12V电源接口。较为复杂的是内置蓝牙配对功能，它允许智能设备的音乐通过车内音响系统播放。目前，大多数新款汽车已具备此功能（如图2所示）。
图2：智能设备整合水平与实施成本关系图。
不断涌现的新标准正在提升车内设备整合水平。汽车连接联盟（CCC）自成立以来一直致力于制定设备整合标准，实现智能手机应用程序在车载信息娱乐主机上的远程管理和显示。汽车连接联盟已规定使用通用即插即用（UPnP）装置控制车载应用的访问。另一项标准——虚拟网络计算（VNC）则允许智能手机显示屏上的信息复制到作为瘦客户机的信息娱乐主机上，使应用在智能手机上运行的同时在信息娱乐主机上可见。
目前，大多数整合通过USB连接线完成，但这种方式显得不够便捷且可靠性不足。部分车载信息娱乐主机已配备Wi-Fi功能，为智能设备整合提供了新的途径。
智能设备整合还能为信息娱乐主机提供漫游3G/4G/LTE连接，这为替代内置无线调制解调器提供了一种经济实惠的选择，并支持多种独立的资费和数据套餐。
在成本和集成规模方面，汽车制造商奥迪处于领先地位，该公司推出了一款专为车内设计的专用10.2英寸平板设备。“奥迪平板电脑”可访问专门的应用商店，并通过Wi-Fi连接车辆的导航和信息娱乐系统。这种方法的优点在于移动设备解决方案经过严格管理并高度集成，软硬件整合品质极高。安卓系统兼容架构设计
安卓系统与车辆整合的另一条途径是采用灵活且安全的多域软件架构。这些途径包括将安卓系统作为GuestOS运行，或设置在现有操作系统之上（如Linux Container方式），或作为并行GuestOS运行（如图3所示）。
在Linux Container（LXC）技术的支持下，安卓客户端的资源、访问控制和安全由主机Linux操作系统管理。对于关注安卓安全的系统设计师而言，这是一种在标准Linux平台上提供安卓应用访问权限并运行其他系统功能的有效方式。多核片上系统（SoC）平台使该架构更具吸引力，因为充足的Linux和安卓域资源可确保两者同时表现出色。除了中央处理器（CPU）资源外，内存、图形处理资源及其他外围设备均可实现共享。两个域的输出可重组为统一的人机界面（HMI），使用户能够从两个域中选择所需功能。
要在Linux Container内运行安卓系统，必须对支持该Container的Linux内核进行适当修改。在典型应用场景中，前端屏幕上的信息娱乐控制器可控制后座安卓系统的显示。支持安卓显示的硬件资源，如通过USB输入的触摸屏信息、音频和图形，需要经过虚拟化处理后再提供给使用后座显示器的用户。这将有助于最大程度地在车内重现“消费电子设备”的使用体验。
音频资源需要精细管理：前座信息娱乐用户需要访问导航指令、电话呼叫、系统警告、多媒体播放器等功能，并可优化声道和静音。后座用户则使用单声道音频，主要用于欣赏音乐/娱乐内容。
Linux Container的替代方案是采用完全嵌入式虚拟机管理程序，它可以管理可用的SoC硬件资源，并将其分配给多个域/操作系统。经过配置后，虚拟机管理程序可精确控制哪些资源分配给GuestOS（如安卓、Linux、AUTOSAR或其他操作系统），并允许域之间进行有限通信。Mentor Graphics近期展示了一款混合域系统，其中AUTOSAR数据来自车载电子控制单元（ECU），这些数据被传输到运行在单一硬件平台上的数字仪表板及信息娱乐系统中（如图4所示）。
图4：单一SoC上运行的AUTOSAR、仪表板和信息娱乐系统的混合车辆操作系统。
总结
安卓技术已取得显著进展。越来越多的智能设备用户期望在车内访问安卓应用程序。制造商拥有多种实施方案，可在成本、集成程度和功能上满足不同需求。谷歌的开放汽车联盟和汽车连接联盟等标准化倡议将加速车载安卓系统的发展。这些解决方案的供应商需要谨慎平衡广泛的Android APP选择与车内计算系统的安全性和完整性。汽车是否已准备好迎接被重新定义为“移动设备”的未来？答案或许不久将揭晓。