Author:
Adriaan van den Brand is softwarearchitect bij Centric TSolve en werkte als lead engineer/lead softwarearchitect bij klanten als NXP en Visteon aan automotive-infotainmentproducten en -platforms. Binnen Centric TSolve is hij verantwoordelijk voor het opbouwen, borgen en uitdragen van automotivecompetenties op software- en systeemniveau.
Reading time: 6 minutes
Voorbij is de tijd dat auto‘s een uitsparing in het dashboard hebben waar je zelf een autoradio kunt inschroeven. In plaats daarvan bieden de meeste merken een scala aan geïntegreerde systemen, van eenvoudige radio-cd-combinaties tot aan een luxe infotainmentnetwerk met een aanraakgevoelig (kleuren)scherm en navigatiesystemen. Welke technologie gaat er schuil achter dat scherm en wat kunnen we hier de komende jaren verwachten? Adriaan van den Brand van Centric TSolve geeft antwoord.
De trend van losse autoradio‘s naar geïntegreerde systemen is al een tijd aan de gang. Achter de schermen zijn steeds meer functies van de radio gekoppeld met de rest van de auto. Voor de gebruiker is dit bijvoorbeeld zichtbaar in een snelheidsafhankelijke volumeregeling. Daarvoor moet de radio toegang hebben tot de snelheidsmeter en dus aansluiten op het netwerk in de auto. Ook optionele functies zoals een carkit zijn vaak als modules op het netwerk uitgevoerd. Er komen steeds meer features bij, van Ipod-aansluiting tot digitale radio en van een centrale HMI tot aan schermpjes in de hoofdsteunen. Een groot deel van de oude vertrouwde radio maakt onder de naam Audio Head Unit (AHU) deel uit van het infotainmentnetwerk.
De gebruikersinterface vormt een belangrijk variatiepunt tussen verschillende merken en modellen auto‘s en diverse marktsegmenten: een afweging tussen grootte, beeldkwaliteit, functionaliteit en prijs. Een centrale HMI maakt de bediening van de vele functies eenvoudiger en voorkomt een wildgroei aan knoppen en displays. Bovendien kan het theoretisch meegroeien met nieuwe functionaliteit. Wel vereist dit dat alle apparaten ook goed via een netwerk zijn te bedienen en dat de HMI met alle combinaties van apparaten kan omgaan. Het liefst zelfs met apparaten die nog niet bestaan op het moment dat de auto van de band afrolt.
Audi A8
In de auto-industrie wordt de ’autoradio‘ veelal aangeduid met Audio Head Unit (AHU). Hiermee omzeilen we de ambiguïteit van de term ’radio‘ (product, transmissiemedium, bron). De AHU is verantwoordelijk voor radio-ontvangst, weergave van interne en externe media (cd, USB-stick, SD-kaart, Ipod) en audioverwerking. In de komende jaren mogen we hier een sterke opkomst van digitale radio verwachten: DAB+ en DRM in Europa en HD Radio in de Verenigde Staten. Spannend is nog wat de datadiensten van deze standaarden aan nieuwe applicaties binnen de auto gaan brengen. Als een AHU geen gebruikersinterface bevat, spreken we wel van een silver box.
De audioverwerkfunctionaliteit voor autotoepassingen stelt speciale eisen. Enerzijds moet de belabberde akoestiek van de auto worden gecompenseerd. De frequentiekarakteristiek is namelijk afhankelijk van het model en zelfs van de bekleding. Daarnaast zijn er heel veel bronnen, ieder met hun eigen dynamische bereik en samplefrequentie. Plotselinge volumesprongen zijn uit den boze in de auto, dus moet de AHU de verschillen netjes compenseren.
Een Audio Head Unit biedt steeds meer interfaces naar de rest van de auto. Het navigatiesysteem krijgt TMC-verkeersinformatie, die via RDS met het radiosignaal wordt uitgezonden. In het dashboard worden lampjes en piepjes uitgebreid met gesproken waarschuwingen, terwijl bedrade knoppen steeds vaker plaats maken voor netwerkkoppelingen. Tekst wordt omgezet naar spraak (text to speech) zowel voor sms als voor verkeersinformatie. En doordat er zoveel interfaces beschikbaar zijn, is ook netwerkgatewayfunctionaliteit onmisbaar. Denk maar aan de koppeling tussen Bluetooth, Can en Most. Zo raakt het product steeds verder met de auto verweven en gaat de functionaliteit veel verder dan alleen radio-ontvangst. Alleen zouden verschillende auto‘s nu nog een soortgelijke interface moeten aanbieden.
Een Audio Head Unit biedt steeds meer interfaces naar de rest van de auto. Het navigatiesysteem krijgt TMC-verkeersinformatie, die via RDS met het radiosignaal wordt uitgezonden. In het dashboard worden lampjes en piepjes uitgebreid met gesproken waarschuwingen, terwijl bedrade knoppen steeds vaker plaats maken voor netwerkkoppelingen. Tekst wordt omgezet naar spraak (text to speech) zowel voor sms als voor verkeersinformatie. En doordat er zoveel interfaces beschikbaar zijn, is ook netwerkgatewayfunctionaliteit onmisbaar. Denk maar aan de koppeling tussen Bluetooth, Can en Most. Zo raakt het product steeds verder met de auto verweven en gaat de functionaliteit veel verder dan alleen radio-ontvangst. Alleen zouden verschillende auto‘s nu nog een soortgelijke interface moeten aanbieden.
Most scheidt controle (en gebruikersinterface) strikt van functie. Nodes op de Most-bus implementeren een of meer gestandaardiseerde functieblokken. Deze bieden operaties en attributen aan op het netwerk. De gebruikersinterface vertaalt de attribuutstatus naar een representatie en de gebruikersinput naar operaties in de functieblokken. Een gevolg hiervan is dat de HMI wel kennis moet hebben van de blokken die hij moet bedienen, maar niet meer van de specifieke implementatie. Nieuwe apparaten kunnen worden ondersteund na een software-upgrade van de HMI.
De functionele interface is in de Most-standaard beschreven in combinatie met het gebruikte netwerk. Jammer, want de gestandaardiseerde functieblokken zouden ook geschikt zijn als logische interface op andere netwerken (buiten de audio- en videostromen). Op deze manier zou standaardisatie stapsgewijs en technologieonafhankelijk kunnen worden ingevoerd.
Tomtom
Een recente ontwikkeling is het Bedien- und Anzeigeprotokoll (Bap), een initiatief van met name Duitse autofabrikanten verenigd in de Herstellerinitiative Software (His). Bap splitst de HMI op zodat de bedieningslogica los komt te staan van de invoer en weergave. Een Model-View-Controller-architectuur dus (zie Figuur 2), waarbij verschillende apparaatfuncties over ECU‘s kunnen zijn verspreid en door meerdere partijen kunnen worden ontwikkeld.
Het Bap-protocol is onafhankelijk van het transportmedium. Natuurlijk moet je wel een implementatie hebben om Bap op Can of Most te kunnen gebruiken. De applicatie ziet hier echter (bijna) niks van, buiten timingverschillen. Ook de bufferstrategie zal op een snel netwerk (Most) optimaler kunnen dan op een trage infrastructuur (Can). De bedoeling van Bap is dat de bediening en weergave van functionaliteit onafhankelijk wordt van automerk en implementatie, zodat je in een BMW en een Volkswagen dezelfde carkit kunt gebruiken of een HMI kunt toevoegen aan een netwerk zonder de andere componenten aan te passen. Zowel protocollen als logica (bijvoorbeeld menu‘s) zijn formeel vastgelegd in XML. Het dynamisch gedrag wordt apart gespecificeerd in de vorm van overgangsdiagrammen. Op dit moment is Bap een gesloten standaard waartoe alleen autofabrikanten en toeleveranciers toegang hebben.
Of het nu Most of Bap is, de HMI wordt steeds meer gescheiden van de functionaliteit. Hard geprogrammeerde logica maakt stap voor stap plaats voor XML-definities. Dit geeft de autofabrikant veel meer controle over de look and feel en verkort de ontwikkeltijd. Deze ontwikkelingen maken het ook mogelijk om codegeneratie toe te passen en om automatisch te testen. Dit is een groot verschil met de traditionele manier van werken. Bij de laatste generaties van producten zijn de kosten exponentieel gestegen en teamgroottes van vijftig tot honderdvijftig mensen waren geen uitzondering. Een nieuwe, toolondersteunde manier van werken moet dit significant terugbrengen.
Systeem- en softwarearchitectuur winnen aan belang om de overgang naar de volgende generaties producten snel te kunnen maken. Dit vraagt ook om andere ontwikkelmethodieken (component- en modelgebaseerd) en andere besturingssystemen. Zelfs de rollen van de autofabrikant en zijn leveranciers veranderen. Een product komt niet langer uit de koker van één bedrijf, maar is een doorlopende integratie tussen meerdere partijen op basis van afgesproken protocollen en standaarden. Deze veranderingen zijn een kans voor de regionale industrie. Medewerkers van diverse softwarehuizen helpen achter de schermen mee met de techniek en de processen om dit mogelijk te maken.
Door de integratie met het voertuig is de Audio Head Unit nauw verbonden met de auto. Voor losse radio‘s is eigenlijk geen plaats meer. Wanneer de standaardisatie doorzet, moet het wel mogelijk worden om extra modules aan de auto te koppelen zodat bijvoorbeeld een Tomtom informatie van de auto kan blijven krijgen. Voor ontwikkelaars betekenen de ontwikkelingen dat prototype hardware op het bureau plaatsmaakt voor modellen in de computer. Waar enige jaren geleden hele productontwikkelingen steunden op enkele ’helden‘, ontstaat nu een echte software-engineeringdiscipline met moderne tools.
