一种智能座舱多屏信息传输系统设计方案*

胡 阳，刘 钦，张小波，罗 炜，张 宾，赵能卿

（江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330001）

随着汽车行业技术的快速发展，现代汽车不断向智能化和网联化的方向发展。作为车辆信息显示功能的主要载体，车载信息娱乐系统和组合仪表之间的多屏互动是智能网联汽车的重要组成部分。在日常的汽车应用场景中，用户根据需要会使用音频、电话、电话簿、导航等各种娱乐功能；当汽车处于行驶状态下时，用户操作车载信息娱乐系统往往是一种危险的驾驶行为，对行车安全带来了极大的风险。因此，提出设计一种智能座舱多屏信息传输系统。

1 系统组成

如图1所示，智能座舱多屏信息传输系统主要由车载信息娱乐系统（以下简称IVI）和组合仪表（以下简称IC）组成。由于智能座舱娱乐相关功能的信息传输数据量大、实时性要求高，为了避免影响基础车身功能且降低CAN总线的负载率，IVI和IC通过Body CAN和Infotainment CAN两条CAN总线连接并通信。其中，Body CAN为公共的车身CAN总线，承载基础车身功能；Infotainment CAN为私有的信息娱乐CAN总线，承载多屏信息传输功能。

图1 智能座舱多屏信息传输系统

2 系统方案总述

系统所有信息传输信号都定义为事件型信号，信号的交互方式采用以下类似于UDS诊断的问答式交互逻辑。

当IVI接收到事件触发指令后（如有电话或音频接入），发送第1帧控制帧，待IC反馈流控制帧30 00 00 00 00 00 00 00后，IVI以10ms的周期发送数据帧，各类型数据按照ID顺序发送。每当IVI发完一组类型的数据后，需要再次发送控制帧后并得到IC流控制帧反馈后才能继续发送下一组数据，以此类推并循环发送各类型数据。如果IC不反馈流控制帧，超时时间定义为25ms，事件触发时IVI保持100ms周期发送当前的控制帧。

当数据源状态或者数据源发生变化时，IVI需在当前数据类型发送完毕后直接从ID顺序最高的数据类型开始循环发送，如当前歌曲暂停时，数据类型直接从最高的0x01歌曲名/节目名开始循环发送。如果当前发送的数据类型内容出现变化时（如歌曲播放名更换），IVI需等待当前数据发送完毕后，再重新发送该数据类型的新数据。

当有设备接入，但无任何数据需要传输时（如电话信号数据源状态处于0x01无来电，0x07通话结束），控制帧中长度值应等于控制帧中的数据长度，代表后续无数据帧传输，IVI按照100ms周期循环发送这种无数据的控制帧报文，IC无需反馈流控制帧。当控制帧的数据源状态从其他任意状态切换到数据源状态=0x00（无手机连接/无音源/无电话簿状态，即代表无设备接入），事件触发停止时，IVI发送3帧100ms控制帧后停发报文。

控制帧的数据长度按照定义包含所有的控制类型状态和数据（除了数据长度所在字节和数据帧帧序号所在字节），如果IVI最终发送的数据与控制帧的长度不符，则发送的数据视为无效，IC反馈负响应7F 13。数据帧的数据类型标志需与控制帧的数据类型标志保持一致，如不一致，则IVI发送的数据视为无效，IC反馈负响应7F 73。当IVI 发完控制帧，IC的数据帧的等待时间是50ms，如果超时，则反馈负响应7F 37。若IVI收到IC的负响应反馈，则需要重新发起控制帧。详细的负响应代码如表1所示。

表1 负响应代码列表

2.1 音频信息传输

音频信息传输控制帧和数据帧格式如表2所示，控制帧中的数据源状态、数据源、数据类型的具体定义如表3所示。数据帧中数据内容对于歌曲名/节目名、歌手名/节目出处采用UNICODE编码格式，对于广播信息、总时长、播放时间采用ASCII编码格式。

表2 音频信息传输控制帧和数据帧格式

表3 音频控制帧数据源状态、数据源、数据类型定义

IVI当前在音源播放状态时，若IC请求IVI切换至某个无音源的数据源（如未插入U盘时的“USB”），IVI无需更新当前传输音频信息的控制帧给IC，依然继续传输上一刻的音频信息；若IVI当前正在播放的音源断开，则需立刻更新控制帧给IC，如USB音乐播放状态下U盘被拔出，则IVI发送控制帧的数据源状态为无音源，数据源为USB。

2.2 电话信息传输

电话信息传输控制帧和数据帧格式如表4所示，控制帧中的数据源状态、数据类型的具体定义如表5所示。数据帧中数据内容对于通话人采用UNICODE编码格式，对于电话号码采用BCD编码格式，对于通话时间采用ASCII编码格式。通话人数据长度在20个字符以内，电话号码长度在16个字符以内，通话时长显示需要精确到秒。

表4 电话信息传输控制帧和数据帧格式

表5 电话控制帧数据源状态、数据类型定义

2.3 电话簿信息传输

电话簿信息传输控制帧和数据帧格式如表6所示，控制帧中的数据源、联系人ID的具体定义如表7所示。每触发一组电话簿信号，IVI发送3次（每一次按0x01～0x04的数据源顺序发送完所有联系人信息），电话簿无更新后停止发送，当电话簿出现更新时再重新触发发送（也需发送完所有联系人信息）。手机连接状态下用户对电话簿进行清空/删除操作时也视为电话簿出现更新，IVI也需要重新依次对所有电话簿信号发送3次。IC对电话簿进行存储，无手机连接时需清除已存的电话簿。

表6 电话簿信息传输控制帧和数据帧格式

表7 电话簿控制帧数据源、联系人ID定义

2.4 导航信息传输

导航信息传输控制帧和数据帧格式如表8所示，控制帧中的数据源状态的具体定义如表9所示。IC以接收到的第1帧来自IVI的控制帧（其中数据源状态为0x01导航信息）作为导航功能激活的标志，开始显示导航信息相关内容；IC以接收到的最后一帧来自IVI的控制帧（其中数据源状态为0x00无导航信息）作为导航功能退出的标志，停止显示导航信息相关内容。

表8 导航信息传输控制帧和数据帧格式

表9 导航控制帧数据源状态定义

3 总结

通过定义IVI和IC之间音频、电话、电话簿和导航功能的信息传输协议，智能座舱多屏信息传输系统实现了智能座舱中多个显示屏的娱乐信息共享与同步，极大地提升了用车便利性。该系统在满足用户娱乐功能使用需求的同时，使用户在行车过程中将注意力更多地集中在视野前方的组合仪表显示屏，以保障行车的安全。同时，通过网段隔离的方式，相关事件型信号只在私有CAN总线上交互，既保障了多屏信息传输的实时性，也降低了公共CAN总线的网络负载率。因此，该系统具有良好的应用前景。