车载信息娱乐系统优化探究
随着国内外OEM对智慧车辆逐渐达成共识，赋予汽车新 的使命，也丰富了车辆的应用场景，用户与车辆的直接对话 越来越多，使用场景的增加给车载信息娱乐系统的正常运行 带来越来越多的挑战。通过对系统关键元器件负荷分析，引 导工程师对核心元器件进行选型，并通过软件策略的优化来 提升系统的流畅性，符合市场用户需求。
1. 系统架构组成
1.1 硬件框图
参考某OEM的一款中控车机硬件架构简图（图1）。
中控 影音娱乐系统的架构主要包含主CPU、触摸屏、MCU、DSP、 功放、WIFI模块、BT蓝牙模块、GPS天线模块、收音机AM辕FM模块、CAN收发器、USB接口等，各独立功能芯片主要参 与信号收发、解析及优化，对系统的流畅性影响较小，主要 由核心处理器对用户及外界输入信号进行综合处理，主处理器的性能对系统运行速率影响较大。通过测试主处理器的负载及 各应用的内存占用状态选取合适的元器件，减少设计漏洞，同 时避免资源浪费，有效控制成本。
1.2 应用工作原理
图2为应用工作原理。Linux系统在启动时，从ROM中加 载系统基本信息，通过引导程序启动系统主程序，在应用被唤醒时，从L1 /L2缓存数据中寻找应用数据，发现所需数据，则快速启动应用；反之，则通过运行内存从存储内存中调用 并运行应用数据。
由于缓存模块封装在主处理器内部，通常一个应用从唤 醒到运行的整个过程中，主要参与的硬件模块有：功能模块芯片、CPU、运行内存、储存内存。功能模块芯片接收原始 信号后转换成A/D信号输入给CPU，由CPU底层软件驱动显 示屏进行显示及功放发声，鉴于功能模块较多，本篇不作深 入研究，主要从CPU、运行内存、存储内存3个维度来探讨系统的优化方案。
2. CPU运行负荷
2.1 CPU的负荷分布
同一个应用在不同的场景，CPU的负载也不一致，全功 能样机上输入指令：adb shell top -m 10 -s cpu，测得每 个应用最大CPU负载的数据及对应场景如图3所示。
根据以上数据统计，综合用户使用习惯，以下两种常见 使用场景中，会出现CPU负载过高现象。
1）收音机+导航+语音助理+双屏互动，负载79%。
2）导航+日历+语音助理+双屏互动，负载86%。
通常系统底层软件运行监控也会占用少量资源（<2%）， 在负载过高时，调用其他应用，例如点击多媒体按键板、高清媒体源播放、蓝牙来电等，都会造成CPU资源不足，系统不流畅。
2.2 CPU优化
在项目策划阶段，需要对车载应用进行统计，根据试验测得应用的最大CPU负荷、成本及后期OTA升级需求来对 CPU进行选型，CPU优化通常从以下两点进行考虑。
1）当CPU处于一个较高的负载工况时 渊CPU占用90%冤， 若一个20%CPU占用的应用被激活，正常情况下，该应用从唤醒到启动需1s，则会因为CPU资源不足，导致应用程序调 用时间增倍为2s，实际体验就能感受到延迟，后继虽然可通 过代码架构适当优化，但不能从根本上解决系统不流畅的问 题。因此，在进行硬件选型时，需估算CPU的最大负载，选 择处理器。
2）目前业内普遍CPU的负载设计不超过70%，在确定CPU型号后，需保证CPU平稳工作。生产工艺、硬件电路、结构散热等都会对CPU工作造成影响，长时间工作会使主机内部局部温度偏高，造成CPU降频，运算能力下降，可通过合理的机械结构及硬件电路布局优化CPU散热，保证CPU良 好运行。
3. 系统运行内存
3.1 运行内存负载分布
同CPU负载类似，在全功能样机上调用adb指令直接看 每个模块的内存占用，输入指令：adb shell dumpsys mem原 info，模拟测得每个应用的内存占用如图4所示。
某系统设计运行内存为2G（2048M），用adb指令运行模 拟应用启动时占用的实际内存为931M，选用1G（1024M）内存即可满足系统需求，但内存预留不足，后继程序升级时 容易出现内存容量不够，系统运行卡顿的情况，因此需综合成本及当前内存占用状态来选取合适的内存大小。
3.2 运行内存优化
当前市面上车载DDR3内存大小与价格参考如下：1G内 存96元，2G内存130元。
综上所述，考虑到后期OTA升级，应用更新优化，结合当前内存的市场报价，选取2G运行内存既满足当前设计方案，又可支持后期迭代升级，为最优性价比方案。
4. 系统存储内存
4.1 存储内存负载分布
应用数据通常保存在eMMC（Embedded Multi MediaCard）存储器中，在车机系统中通常保存系统应用数据、 高德离线地图数据、科大讯飞 辕 百度语音包数据、常规系统应用数据及测试LOG文件等，某车载主机存储内存参考见图5。
在硬件架构设计时，一般会将存储器划分为系统区及用户区，系统区一般预留部分空间用于系统更新优化及系统数据临时缓存，某项目系统应用实际数据大小为3.18G，预留4G；用户区高德离线地图占用7.19G，科大讯飞离线语音包占用0.48G，系统常规应用一般占用较小，主要由酷我音乐等第三方APP及调试LOG数据占用。
在系统硬件方案确定前，地图数据及语音数据虽占用较大，但是一般浮动较小，而系统常规应用数据占用很小，因 此在设计优化时需注意LOG接口数据及第三方下载数据，避 免系统存储空间不足，影响系统运行。
4.2 存储内存优化
对于功能模块LOG接口数据，可从软件架构上对打印权 限进行限制，当某个功能模块需要开发调试时，需申请权 限，同时主程序对内存状态进行监控，通过浮动窗口实时显示内存状态，在内存使用超出阈值时通过弹窗进行报警。
第三方应用目前在车载多媒体中应用越来越多，大部分都没有对用户下载进行限制，采取的优化方式有两种：①参照手机，当下载数据超过内存阈值时，系统弹窗提醒清理内存，并显示每个应用下载占用状态；②第三方软件自优化， 以酷我APP为例，当用户下载的曲目数量达到设定量（100首）或内存使用超过阈值时，再次下载时默认滚动覆盖最早下载的曲目。
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