解決車內的“智能表面”應用高集成的復雜設計挑戰(zhàn)，艾邁斯歐司朗OSP總線技術有何妙招？

對于智能汽車而言，在車輛照明、車內可視化和傳感等多個領域，都離不開光學傳感器和發(fā)射器的參與。

而說到說到光學方案，有多個部分構成：首先是光源、接收，中間還有光學器件，如光路控制、濾波器等等，最后還有傳感器的接口，各種傳感器的芯片，以及算法等。

在光學領域，艾邁斯歐司朗（amsOSRAM）是毫無疑問的領軍企業(yè)，對于智能汽車上的光學應用也是全面覆蓋。不僅是包含傳統(tǒng)成熟的應用，比如車的前、后靜態(tài)信號燈，環(huán)境光、雨量傳感器等光傳感器，車里面所有的內飾功能照明等等，從燃油車開始，已經(jīng)發(fā)展很多年。此外對于汽車智能化進程中，一些新的應用，譬如動態(tài)的高像素的頭燈、車內投影、駕駛員監(jiān)測、乘客監(jiān)測、疲勞監(jiān)測等也在從2D邁向3D技術。

艾邁斯歐司朗大中華區(qū)及亞太區(qū)汽車應用技術總監(jiān)白燕恭表示，人和車交互方式正在發(fā)生變化，車的屬性已從傳統(tǒng)的交通工具，變成現(xiàn)在帶著個人屬性的私人空間。這個交互方式的改變，會對所有的這些新的應用帶來新的增長和促進。

“智能表面”應用將成必然趨勢

隱藏式的電子按鍵替代機械式的按鍵，即“智能表面”，這一應用隨著汽車電子電氣架構的變化，將成為必然趨勢。

車的架構已從以前的分布式架構，到現(xiàn)在往集中式、中央式架構趨勢變化。它在變化過程中，所有功能都從分布式的方式往集中式方向發(fā)展，這樣的趨勢也要求功能要在局部有更多的集中。

智能表面就是這樣一個比較典型的例子。它的應用成長有很多方面的因素，比如成本。以前傳統(tǒng)按鍵非常復雜，首先材料非常貴，很多東西在組裝的階段就要做調整，各方面會非常昂貴?，F(xiàn)在用隱藏式電子按鍵，可以把這塊成本省下來，在電子屏上實現(xiàn)非常多的按鍵功能。

而且用電子實現(xiàn)按鍵，它的功能可以自定義，并不是說像傳統(tǒng)的做成一個按鍵是什么樣子就是什么樣子，不能變；而是所有的按鍵在將來的應用上可以通過后期的OTA升級等，來實現(xiàn)按鍵的靈活自定義。

其次，現(xiàn)在整個車里面的簡潔化設計趨勢，也希望把按鍵盡可能藏起來，在不需要的時候不占地方，這是非常直觀的客戶需求。

另外就是重量。所有電車的發(fā)展都有這樣的規(guī)律，都盡可能把每個部件做到輕量化。輕量化就意味著省電，續(xù)航時間就會長，大家就會少些焦慮。

“智能表面”應用高集成度帶來的設計難點

而要實現(xiàn)智能表面的應用，技術復雜度遠比想象的要大。據(jù)白燕恭分享，首先智能表面需要傳感器配合，在要用時喚醒，不需要的時候藏起來。智能表面的喚醒意味著要亮起來，需要照明的配合；喚醒后要做壓力的傳感，確認你有這樣的動作；產(chǎn)生這個動作之后，還要反饋，就跟機械按鍵一樣，需要給出振動做反饋，告訴你這個動作已完成了。 在這個基礎上才會有一些其他的，有可能是燈光，或其他方面的配合，這才算一個完整的動作?？梢哉f，聽上去好像很簡單的智能表面功能，其實里面包含了非常多的東西。

以一個智能中控屏舉例，里面要包含一個像素化的LED區(qū)域，用于燈光效果的個性化和信息交互；此外還有一個區(qū)域需要保護各種按鍵、滑動條和旋鈕等，這些交互都需要觸控和壓力檢測；最后，屏幕的亮度的明暗自動跟隨環(huán)境光變化，也需要光學傳感器的參與。

“所有這些方方面面，都需要在極小的空間里，把所有這些功能集合在一起，而想實現(xiàn)這點是非常難的?！卑籽喙Х窒淼健＠缱詈唵蔚牧炼日{節(jié)，在手機上調節(jié)非?？?，因為手機中有一個本地光傳感器。但現(xiàn)在車上一般只有一個中央的亮度傳感，想實現(xiàn)亮度調節(jié)功能，需要先向中央?yún)^(qū)發(fā)起請求，拿到亮度值再來調節(jié)。當外部環(huán)境變化的時候，這個過程中間會存在一些延遲，無法實現(xiàn)快速調節(jié)。如何將所有東西都糅合在一起，做流暢的配合，有沒有更好、更簡單的辦法？這是艾邁斯歐司朗思考的問題。

OSP總線技術，應對智能表面的復雜設計挑戰(zhàn)

要解決上述面臨的挑戰(zhàn)，需要從多個方向上一起入手。將問題分解來看，智能表面中包含光源和傳感器等。在光源方面，燈的數(shù)量越來越多，傳統(tǒng)上的氛圍燈之需要幾十顆，而現(xiàn)在多到甚至上千顆。要實現(xiàn)如此多數(shù)量LED的系統(tǒng)性靈活調節(jié)，就是一個挑戰(zhàn)。

此外，這么多的燈珠，一致性是一個最基本的要求。色點、亮度等各方面都會有更高的要求。從智能表面的應用落在燈上，光是燈本身就有這么多新的需求出來。

為解決多燈珠的系統(tǒng)性靈活調節(jié)和一致性難題，艾邁斯歐司朗推出了OSIRE E3731i。該產(chǎn)品看起來很常規(guī)，就是一個燈，但它跟普通的LED不同，是一個智能的燈，帶驅動，驅動里面還跑了一條OSP的總線。

據(jù)悉，OSP總線是一條串行總線，跑的是amsOSRAM自己開發(fā)的、開源的協(xié)議。對客戶來講，MCU側不需要其他的成本，只需要接口就可以接入。一條差分總線可以帶1000個節(jié)點，也就是1000顆燈。傳統(tǒng)上需要幾個甚至幾十個驅動去帶1000顆燈，現(xiàn)在只是兩根線的一條總線，就可以把這1000顆燈串在一起。

此外，該芯片內置驅動和溫度傳感器，在出廠的時候可以把客戶想要的色點，或者不同亮度條件下的所有溫度補償信息都放到芯片上。如果客戶有需求，amsOSRAM可以幫客戶提前在產(chǎn)線上針對他要求的色點、亮度、各種條件下的補償信息都提前寫在芯片里面。當客戶使用的時候，只需要通過這條總線把相應的參數(shù)讀出來，對相應的燈做補償就好了。這是這顆芯片獨到的地方。

而有了OSP總線之后，傳感的問題也可以迎刃而解。amsOSRAM在OSP上開發(fā)一個OSP Converter，通過這個轉換器將I2C的協(xié)議數(shù)據(jù)直接轉換成OSP的數(shù)據(jù)，從而讓傳感器也可以接入到OSP總線中來。

白燕恭表示，OSP總線技術對于設計人員的意義重大。設想一個開發(fā)場景，比如一個300顆燈的燈板，OEM說需要對燈板的亮度做控制，需要根據(jù)周圍環(huán)境光的亮度來調節(jié)。傳統(tǒng)做法只能在燈板外側設計了一個MCU，把傳感器做好，把傳感器物理上埋在燈板里面。如果有了OSP總線的話，就可以直接把已經(jīng)掛在OSP總線上的任意一個燈的節(jié)點去掉，換成OSP Converter，再把傳感器通過OSP Converter接到系統(tǒng)里面，所以系統(tǒng)設計會非常靈活。也就是，有任何OEM的需求都可以通過這樣的方式把傳感器的功能接入到燈板里面。

結語

對于智能表面應用，要想把像素化LED、按鈕、滑條、傳感的控制等等這么多功能集成起來，答案就是OSP總線。

“通過這樣一整套方式，可以把整個智能表面應用串起來。”白燕恭總結到，“當然這不限于智能表面，我相信在車內的應用里面會有很多的場景，不只是內飾，甚至外飾，只要有傳感和照明結合這樣的場景，我們的OSP概念和生態(tài)，都會給整個產(chǎn)業(yè)帶來無窮的潛力?！?