Peter Hall, Analog Devices, Inc.
מאמר זה מתאר טכנולוגיית רישות לרכב מהירה המסוגלת לתמוך בתצוגות מרובות ופונקציות אחרות שהמשתמשים מצפים להם, תוך הימנעות מסוגיות החיווט והמחברים ביישומי רכב.
כיום למתכנני רכב יש הזדמנות הנובעת מאתגר עיקרי: הלקוחות רוצים יותר קישוריות וגראפיקה – ונראה שהם מוכנים לשלם עבורה. נהגים ונוסעים כאחד רוצים מידע תפעולי בסיסי, כמובן, אך הם רוצים גם מפות בזמן-אמת, בידור ומידע. אם הם למדו לחיות עם המסכים המרובים בסביבת ביתם ומשרדם ולמעשה אוהבים אותם, למה שלא ירצו אותו דבר בעולם הרכב הנייד שלהם? המציאות היא שסוג זה של קישוריות ותצוגה הפך מ-“נחמד להיות” ל-“חייב להיות” אצל הקונים הצעירים יותר של היום. לא משנה אם אתם קוראים לזה מידע-בידורי, ממשק לנהג החכם, רכב מרושת, קישוריות רכב דרך הענן או כל דבר אחר: הוא הופך לאביזר תקני בכל המכוניות חוץ מהזולות ביותר.
אולם קיימת בעיה טכנית. סוגיות שניתן לטפל בהן במצב של בית/משרד נייח, הן מאוד שונות בעולם הרכב. תמיכה במסכים מרובים איננה רק עניין של “כוחות-סוס” ממוחשבים. היא גם מביאה לחיווט מורכב, מחברים, פיזור חום ודאגות לשלמות האות – כולם חשובים ביותר ומחייבים ביותר בעולם הרכב.
מבחינה טכנית, יש שלושה תחומים שיש לטפל בהם: ליב(ו)ת העיבוד הגראפי; התצוגות המרובות; ורשת הקישורים האיכותית בין המנוע הגראפי והתצוגות. יש לשקול שלרכב יהיה קלסטר מכשור, תצוגה ליד הנוסע הקדמי, קונסולה מרכזית, אולי תצוגה מעל הראש (heads-up display – HUD), מצלמת גיבוי אחורית ואפילו מצלמת ניטור של המושב האחורי. האתגר העיקרי הוא זה: איך אתה תומך ביעילות בארבע, חמש או יותר תצוגות ומצלמות מתוך ליבה יחידה מרכזית המספקת גראפיקה ועיבוד תמונות?
הפיתרון הברור של שימוש בחיווט וממשקי מעגלים תקניים גדולים דוגמת ה-HDMI לא יעבוד, בשל מספר סיבות. ראשית כל, ישנו הגוש הברור של ניתוב כבלים אלה. שלמות האות בסביבה הרועשת של הרכב היא בעיה, בעיקר לאורך המרחקים. בנוסף, ישנם העלות והמשקל של חיווט הנחושת, והמחברים עצמם הם גדולים ומסורבלים מידי. האמינות והביצועים בסביבת הרכב הקשה הם גם לא מתאימים.
למרבה המזל, יש פיתרון הממנף את טכנולוגיית שוק הצריכה ההמוני הקיימת, על-ידי התאמתה בדרך יעילה לעלות ולביצועים עבור יישומי הרכב וסביבתם. הוא מתחיל ביכולת של תת-מערכות הוידיאו של היום לתמוך בוידיאו זורם D, בעל תמונות נפרדות עבור עין שמאל ועין ימין.
אולם על-ידי מינוף פורמט הוידיאו הסטריאו וממשק ה-HDMI תוך שימוש בטכניקה קניינית, Inova Semiconductors
() בשיתוף עם משווקי מעגלים משולבים מובילים דוגמת . (Norwood, MA), פותרת הן את סוגיית רוחב-הפס והן את הקישוריות הפיסיקלית. במקום 19 המוליכים של כבל ה-HDMI, תשתית ממשקים זו דורשת רק כבל אחד בעל ארבעה גידים, עם איתות הפרשי דרך שני זוגות, המסודרים כ-“star quad” בעל עכבה נומינלית של 100o. הקישור APIXAIPX בעל 1-Gbps הושק ב-2007,
(איור 1), והוכח כיעיל ואמין.
כמובן, נראה שלמשתמשים לא תהיה אף פעם די מהירות, כך שה-AIPX2APIX2 מהדור השני מגיע ל-3Gbps (איור 2); הוא תואם לאחור עם ה-APIXAIPX המקורי ונמצא בייצור מאשתקד.
AIPX2APIX2 איננו רק רעיון מופשט. הוא נמצא בשימוש ברכבים הנמצאים בדרכים כיום. הוא הוצג ב-Electronica בנובמבר 2012 על-ידי Inova בביתן של Analog Devices, שם הוא שידר שני זרמי וידיאו לא-דחוסים בעלי רזולוציה גבוהה, שמע מרובה-ערוצים ונתוני Ethernet 100Mbits/s דרך כבל יחיד בעל 4 זוגות מוליכים שזורים, מסוככים. ההצגה כללה ועידת וידיאו ושטחי-מגע בתצוגות רחוקות דרך פרוטוקולי Ethernet תקניים ושילוב של ממשקי משתמשים בזמן-אמת ויישומים המשתמשים בקישוריות HDMI לטלפונים חכמים.
כיצד זה עובד
APIX2 משדר ברציפות נתונים בנגזרות – חבילות מיקרו-נתונים – ותומך בפורמט וידיאו, שמע ופרוטוקולי אפיק במה שמכונה מיכלי נתונים (איור 3). השעון המהיר הדרוש מסונתז על-ידי התקן השידור, ולא מופק משעון הפיקסלים של המעבד הגראפי או המצלמה; דבר זה הופך את הקישור לחסין במידה גבוהה לריצוד שעון-הפיקסלים, ומביא לשידור יציב ואמין דרך כבלים ארוכים יחסית.
הארכיטקטורה מאפשרת “שרשרת-דייזי” קלה וזולה של תצוגות, עם מפצלים לשם ממשק עם התצוגות הפרטניות. על-ידי שימוש בממשקי מעגלים משולבים דוגמת ה-ADV7680 של Analog Devices, המערכת יכולה לספק את הקישור בין האפיק ו-GPU או CPU תואמי HDMI.
קצב הנתונים הנקי של ה-APIX2 הוא
2.8Gbps (בירידה) ו-187.5Mbps (בעליה); דבר זה מאפשר שני זרמי וידיאו עצמאיים, שמע דיגיטלי רב-ערוצי ונתוני בקרה; יתרה מזו, תוך שימוש בממשק תווך תואם-תקנים (media independent interface – MII), ניתן להעביר אף נתוני Ethernet. גישה זו תומכת באורך כבלים עד 12 מטר (יותר ממספיק עבור רכב) מאחר שהאלגוריתם הפנימי שלו מכוון ברציפות את המסננים הדיגיטליים לתפוקה מרבית וממזער את קצב שגיאות הביט.
סוגיה אחרת שיישומי רכב אינם יכולים להתעלם ממנה היא גבולות הקרינה האלקטרו-מגנטית המחמירים. הזרם הטורי הקבוע של גישת ה-APIX2 מספק פיזור יחיד של ספקטרום האנרגיה, עם רמות קרינה כוללת הרבה מתחת למרב המותר.
מכונית העתיד: שונה ממה שחשבו
היו אין-ספור תחזיות אודות מכונית העתיד: שקטה, טסה או אף נוהגת בעצמה (עצמאית). ובעוד נרשמת התקדמות יפה בנושא אחרון זה – Google לדוגמה, מבצע עבודה מעניינת – רוב העתידנים הללו לא חזו מכונית אשר תהיה מרושתת כה חזק, מחוברת ל”ענן”, וטעונה בתצוגות הן של הנהג ומידע בידורי של הנוסעים. המכונית הפכה לשילוב של תא טייס מוטס מתוחכמת ובעלת נתונים ותצוגות כבדים, בתוספת מרכז מידע בידורי עבור הנוסע (ואולי אף עבור הנהג).
בכל זאת, זהו הכיוון אליו צועד השוק, בגין התחזיות של הקונים כיום, במיוחד אלה החדשים יותר, עבורם גישה וקישוריות דיגיטליים היוו תמיד את המציאות שלהם. עבור מוכרי הרכב, ובמיוחד עבור מוכרי המעגלים המשולבים המספקים אותם, זהו גם אתגר וגם הזדמנות: האתגר להיענות לתחזיות של התכונות, התפקידים והביצועים במחירים סבירים, אך עם ההזדמנות להוסיף תוכן איכותי של הרכב עם רווח מופק והחזר השקעות בשוק המתפתח.
על המחבר: Peter Hall הוא מנהל שיווק של קישוריות הרכב ב-.Analog Devices, Inc
