如今汽車——尤其是電動汽車的架構(gòu)，已從以前的分布式架構(gòu)，逐漸向集中式、中央式架構(gòu)變化。在這一變化過程中，所有功能都從分布式的方式往集中式方向發(fā)展，這樣的趨勢要求功能在局部進行更多的集中。2Wfesmc

智能表面就是一個比較典型的例子。所謂智能表面，直觀的理解就是隱藏式的電子按鍵，用來替代原來汽車上傳統(tǒng)的機械式按鍵。之所以發(fā)生這樣的變化，有多方面的必然性。2Wfesmc

智能表面為什么難做？

首先是成本。傳統(tǒng)機械按鍵非常復(fù)雜，原材料昂貴，很多模塊在組裝階段還要做調(diào)整，又會帶來額外的成本。而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。與機械按鍵做成什么樣最終就是什么樣不同，電子實現(xiàn)按鍵還可以實現(xiàn)功能自定義，所有按鍵在將來的應(yīng)用上可以通過后期OTA升級，來實現(xiàn)按鍵的靈活自定義。2Wfesmc

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其次，目前的整車內(nèi)部流行簡潔化設(shè)計趨勢，用戶往往希望在不需要使用時把按鍵盡可能藏起來，不占用寶貴的車內(nèi)空間。2Wfesmc

最后是重量。所有電動汽車的發(fā)展都遵循輕量化的規(guī)律，盡可能把每個部件做到最輕或用無線化來節(jié)省線束重量。輕量化意味著省電，帶來的續(xù)航時間增長能夠緩解電動車用戶的里程焦慮。2Wfesmc

但實現(xiàn)智能表面的應(yīng)用沒那么容易，看似簡單的功能，其實里面包羅萬象。2Wfesmc

“首先智能表面需要傳感器配合，在要用時喚醒，不需要時隱藏。喚醒意味著需要照明的配合，喚醒后要做壓力傳感，確認(rèn)有這樣的動作；產(chǎn)生動作后要反饋，與機械按鍵的觸感一樣，需要給出振動反饋，告訴用戶動作已完成。”在日前舉行的第11屆EEVIA年度中國硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng)趨勢展望研討會上，艾邁斯歐司朗（ams OSRAM）大中華區(qū)及亞太區(qū)汽車應(yīng)用技術(shù)總監(jiān) 白燕恭 以中控智能表面為例子，介紹了公司在車內(nèi)LED應(yīng)用的最新方案。2Wfesmc

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艾邁斯歐司朗大中華區(qū)及亞太區(qū)汽車應(yīng)用技術(shù)總監(jiān) 白燕恭2Wfesmc

中控屏是車內(nèi)典型的智能表面應(yīng)用，里面包含了多種元素。2Wfesmc

首先，像素化的LED區(qū)域。在未來車內(nèi)空間中，照明將不再是塊狀分布，而是點狀分布，因為需要在車內(nèi)空間實現(xiàn)各種燈光效果，例如根據(jù)不同的操作、配合不同的應(yīng)用條件來顯示不同的顏色或做像素化控制。2Wfesmc

第二，在這樣操控區(qū)域中，需要各種按鍵、滑動條、旋扭等，而所有這些操控都需要觸控、壓力檢測等。2Wfesmc

最后，由于屏幕亮度不是固定的，也不是簡單的明或暗，需要通過周圍環(huán)境光的亮度來調(diào)節(jié)。包括在很多場景下，可能需要先滅掉再喚醒。2Wfesmc

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白燕恭認(rèn)為，要在極小的空間內(nèi)把所有功能集合在一起，實現(xiàn)起來非常難——即便是最簡單的亮度調(diào)節(jié)。手機上亮度調(diào)節(jié)非?？焓且驗榇钶d了本地光傳感器，但目前車上一般只有一個中央亮度傳感器，想實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)功能，需要先向中央?yún)^(qū)發(fā)起請求，拿到亮度值再調(diào)節(jié)。當(dāng)外部環(huán)境變化時，這個過程會出現(xiàn)延遲，以致于無法實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。2Wfesmc

將來的汽車應(yīng)用中，很多功能會從以前分布式的場景，集成到不同域來集中管理，把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？白燕恭把這個問題分解成了光傳感器以及光源等幾個面。2Wfesmc

大家對LED的要求越來越高了

首先是光源部分。如今很多新款車型里都有氛圍燈，可實現(xiàn)呼吸、音樂律動等效果。但根據(jù)艾邁斯歐司朗從不同客戶獲得的反饋，用戶對氛圍燈的點亮還有非常多的需求，主要體現(xiàn)在幾個方面：2Wfesmc

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首先，燈的數(shù)量幾何倍增長。傳統(tǒng)一輛車內(nèi)的氛圍燈大致是10-40顆，但如今車倉內(nèi)一側(cè)就有80-180顆，隨著時間的推移這一數(shù)量還有可能翻倍，一輛車內(nèi)達(dá)到1000顆。“現(xiàn)在10顆、20顆有現(xiàn)成的方案，到了幾千顆的時候怎么才能組成系統(tǒng)跑起來，并實現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)？” 白燕恭拋出了一個很現(xiàn)實的問題。 2Wfesmc

第二，對燈的亮度要求越來越高。過去大家對氛圍燈的要求，是在晚上駕駛的時候閃各種效果，因為晚上會比較明顯；但現(xiàn)在的要求是在白天也能看到燈光模式的效果，由于白天場景環(huán)境光更亮，所以對燈本身的亮度提出了更高要求。2Wfesmc

第三，LED要耐高溫高壓。據(jù)介紹，智能表面的終極發(fā)展，跟一項名為IME (In-Mold Electronics)的模內(nèi)電子技術(shù)相關(guān)。IME屬于一次注塑成型技術(shù)，經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)比較成熟，但想通過一次注塑成型實現(xiàn)智能表面，用壓印方式一次把智能表面的所有電子電路印好，對LED本身也提出了更高要求。2Wfesmc

最后，燈數(shù)量越來越多后，大家對燈還有一個更基本的要求——顯色一致性。比如全車內(nèi)有800顆燈，要求顯示綠色，實際上卻是這邊深綠那邊淺綠，這是不能接受的。2Wfesmc

智能表面應(yīng)用中僅僅是關(guān)于燈的，就有這么多新的需求冒出來，可見其實現(xiàn)難度不小。“光是想把LED放在具體應(yīng)用中去實現(xiàn)，除了剛才提到的應(yīng)用需求，又會出現(xiàn)一些與燈屬性相關(guān)的問題。” 白燕恭說到。2Wfesmc

首先，每家OEM廠家對于燈的色點要求不一樣，有的喜歡這樣的藍(lán)，有的喜歡那樣的綠，因此對LED出廠時的色點校準(zhǔn)就有不同要求。2Wfesmc

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第二，即使是一個廠家供應(yīng)的燈，在不同的電流驅(qū)動、溫度、使用時間等條件下，本身的色點、亮度等都會有變化。LED燈在安裝后的整個生命周期中，都需要做補償，并不是說產(chǎn)線上一次校準(zhǔn)后續(xù)就不用管了。2Wfesmc

最后，RGB燈是由不同顏色混出來的，混色時不同的燈放在不同的位置、角度，都會導(dǎo)致最終混色的效果差異巨大。這對燈本身的靈活性提出了要求，放在不同的位置、不同條件下，要有足夠的可編程性。2Wfesmc

一種省MCU的多LED燈串行總線方案

這又回到剛才白燕恭拋出的問題——如何管理好數(shù)據(jù)巨大的LED燈？2Wfesmc

艾邁斯歐司朗推出了一款產(chǎn)品OSIRE® E3731i，表面上看起來是一款常規(guī)的LED燈，但實際上它是一種自帶驅(qū)動的智能燈。更值得一提的是，它的驅(qū)動里采用了一條特殊的OSP總線。“結(jié)合上述那么多對燈的要求和需求，我們希望通過這種方式，解決剛才提到的問題。”2Wfesmc

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據(jù)介紹，OSP總線是一條串行總線，上面跑著艾邁斯歐司朗自己開發(fā)的、開源的協(xié)議。白燕恭表示，對客戶來說，采用這種總線架構(gòu)后，MCU側(cè)不再需要其他的成本，只需要接口就可以接入。“一條差分總線可以帶1000個節(jié)點，可以理解成1000顆燈。我們以前需要幾個甚至幾十個驅(qū)動去帶1000顆燈，現(xiàn)在只需要兩根線的一條總線，就可以把這1000顆燈串在一起。”2Wfesmc

談到開發(fā)OSP總線的原因，白燕恭表示有幾方面。2Wfesmc

首先，原生需求來自現(xiàn)在車倉內(nèi)的燈數(shù)量越來越多。艾邁斯歐司朗將OSP協(xié)議擴展后，目的是除了燈之外，還能接入更多的傳感器。2Wfesmc

其次，市面上有一些類似概念的方案，但面對復(fù)雜的照明系統(tǒng)，想把所有東西接進來，需要用非常復(fù)雜的協(xié)議來做應(yīng)用，也需要更多的維護。“現(xiàn)在其它市面上的方案，相當(dāng)于把總線里的一些東西變成黑盒子，想用的時候要掏錢付費，再幫你把功能集成進來。” 白燕恭說到，“而我們想做的OSP就是開源的，希望把這套東西免費開放給所有的開發(fā)者，而且對整個系統(tǒng)側(cè)要求非常低，只需要你MCU的SPI接口就可以接入。”2Wfesmc

至于這個總線在后面怎么應(yīng)用，把什么東西接進來，艾邁斯歐司朗支持開發(fā)者自由發(fā)揮，但也會在OSP的條件下擴充生態(tài)。“未來不僅是我們自己的產(chǎn)品，包括整個業(yè)界所有友商的產(chǎn)品，只要在車?yán)锩鎽?yīng)用都會逐步支持，建立生態(tài)。”他補充道。2Wfesmc

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據(jù)介紹，E3731i這款燈珠自帶驅(qū)動和溫度傳感器，在出廠時可以把客戶想要的色點、不同亮度條件下的所有溫度補償信息都放到上面。當(dāng)客戶想用這款燈做校準(zhǔn)時，針對他要求的色點、亮度、各種條件下的補償信息都已提前寫在芯片里，使用時只需通過OSP總線把相應(yīng)參數(shù)讀出來，對相應(yīng)的燈做補償即可。2Wfesmc

白燕恭表示，通過這樣的方式，可以把前面提到的復(fù)雜系統(tǒng)在燈的層面先進行簡化。2Wfesmc

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如上圖所示，RGBi代表的是E3731i這顆燈珠，通過一條OSP總線最多可以連1000個點。這樣的好處是整個系統(tǒng)側(cè)只需要在最左邊安排一顆Gateway MCU，除此之外整個系統(tǒng)里不需要多余的MCU，因為所有燈的數(shù)據(jù)都可以通過總線匯聚到Gateway MCU側(cè)。而以前的方式是，每一路燈都要有一顆MCU，再加上燈的驅(qū)動讓整個系統(tǒng)非常復(fù)雜。2Wfesmc

傳感器也能接入，大大降低系統(tǒng)集成難度

智能表面的應(yīng)用，除了燈以外，傳感器也是亟待解決的問題之一。既然有了OSP總線，能不能把傳感器也接進來？2Wfesmc

考慮到現(xiàn)在大多數(shù)在車內(nèi)用傳感器都是I2C接口，艾邁斯歐司朗的做法是在現(xiàn)有的方案基礎(chǔ)上增加 OSP 轉(zhuǎn)換器（Converter），通過它把I2C協(xié)議數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換到OSP協(xié)議。如此一來，除了可以把燈接上去，還可以通過轉(zhuǎn)換器把相關(guān)傳感器接進來。2Wfesmc

“沒有真正做過設(shè)計的人，可能還體會不到這種做法的意義。” 白燕恭設(shè)想了一個場景：設(shè)計了一款300顆燈的燈板，OEM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(diào)節(jié)。傳統(tǒng)做法只能在燈板外側(cè)加一顆MCU，把傳感器做好，再把傳感器物理上埋在燈板里。而有了OSP總線，就可以直接把已經(jīng)掛在總線上的任意一顆燈節(jié)點去掉，換成OSP Converter，再把傳感器通過OSP Converter接到系統(tǒng)中。2Wfesmc

據(jù)介紹，OSP總線已實現(xiàn)多RGB燈控制，OSP Converter也將很快推向市場。通過這樣的方式，艾邁斯歐司朗希望發(fā)揮在光源、傳感、芯片、光路上的技術(shù)優(yōu)勢，通過實現(xiàn)這樣一套OSP總線協(xié)議，把整個系統(tǒng)集成難度進一步降低，從而提高系統(tǒng)集成性。2Wfesmc

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如上圖所示，基于OSP總線架構(gòu)，在整車中不同的燈板中，可在橙色部分埋入需要的傳感器2Wfesmc

結(jié)語

再回到最開始提的問題，對于智能表面應(yīng)用，要把像素化LED、按鈕、滑條、傳感的控制等這么多功能集成，白燕恭認(rèn)為最佳答案就是OSP總線?；谶@條OSP總線，艾邁斯歐司朗推出了相應(yīng)的智能RGB LED，以及把傳感器接入到OSP總線的轉(zhuǎn)換器。通過這樣一整套方案，可以把整個智能表面應(yīng)用串起來。“當(dāng)然，這不僅限于智能表面，我相信在車內(nèi)的應(yīng)用會有很多場景，從內(nèi)飾到外飾，只要有傳感和照明結(jié)合的場景，OSP概念和生態(tài)都會給整個產(chǎn)業(yè)帶來無窮的潛力。”2Wfesmc

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