一種手機與智能座艙視頻交互的硬件設計方案

【摘" 要】在萬物互聯的時代背景下，汽車與手機的聯動愈發迫切且重要。目前，聲音交互模式已發展成熟，在乘用車市場得到了廣泛應用，然而視頻與畫面的交互方式卻成了近年來影響客戶智能座艙體驗的關鍵痛點?；诖耍恼乱罁脩魣鼍?，提出一種針對手機到智能座艙視頻交互功能的核心板硬件設計方案。該方案以SUNPLUS SPHE8368-U芯片以及藍牙/無線模組為核心組件，能夠實現接收并處理手機視頻數據，隨后將其傳輸至由底板驅動的座艙屏幕，最終達成手機到座艙屏投屏的系統設計，為提升智能座艙用戶體驗開拓了新途徑。

【關鍵詞】智能座艙；手機；視頻交互；核心板

中圖分類號：U463.675" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0006-03

A Hardware Design Scheme for Video Interaction Between Mobile Phones and Intelligent Cockpits

LI Jianhai

（Dalian ZEWIN Technology Co.，Ltd.，Dalian 116000，China）

【Abstract】In the era of the Internet of everything，the linkage between cars and mobile phones has become urgent and indispensable. At present，the sound interaction mode has matured and has been widely used in the passenger car market，and the interaction between video and screen has become a key pain point that customers need to solve in terms of intelligent cockpit experience in recent years. According to the user scenario，this paper proposes a core board hardware design to realize video interaction function from mobile phone to smart cabin. Equipped with two core components，SUNPLUS SPHE8368-U chip and Bluetooth/wireless module，the video data of mobile phone can be received and processed，and transmitted to the cockpit screen driven by the bottom plate. Finally，the system design of projecting screen from mobile phone to cockpit screen is realized. To improve the user experience of the intelligent cabin，open up a new path and method.

【Key words】intelligent cockpit；cell phone；video interaction；core plate

0" 前言

隨著汽車新四化的深入發展，消費者對智能座艙的期望不斷攀升。整車車企與供應商也在持續推出新穎功能和先進技術。智能座艙域控制器在車載娛樂系統（IVI）基礎上，整合多個獨立控制單元。伴隨圖形處理半導體性能提升與HMI交互技術的發展，智能座艙的視頻交互功能成為必然趨勢。本文將介紹一種手機與智能座艙視頻交互的硬件系統架構與設計方案，核心功能是實現手機視頻及畫面內容投屏至座艙中控屏。

1" 手機與智能座艙的硬件交互架構

本硬件方案在傳統智能座艙域控制器基礎上，搭載一塊手機視頻交互核心板。該核心板配備一顆專門處理手機數據的SOC，與智能座艙底板SOC構成雙SOC架構。核心板通過藍牙/無線方式接收視頻/畫面數據，經處理后通過數據線將數據傳輸給座艙底板，再由底板連接的中控屏實時顯示手機內容。

手機與座艙視頻交互適用于多種用戶場景。首先，導航和娛樂是主要應用場景。通過車機與手機連接，用戶能在車載屏幕上直接操作手機應用，如用手機地圖導航或觀看視頻，顯著提升便捷性與安全性。

其次，辦公和生產力工具也是重要場景。用戶在停車場或休息區泊車時，可在車載屏幕上處理工作郵件、瀏覽文檔、使用辦公軟件等，提高工作效率與座艙屏幕利用率。

此外，安全輔助功能不可或缺。車機與手機連接可實現更多安全功能，如利用手機攝像頭進行盲區監測、借助手機GPS地圖精準定位等，增強行車安全性。?

2" 系統功能概述

搭載手機視頻交互核心板的座艙系統具有以下主要功能。

1）屏幕鏡像：可以將手機屏幕實時投屏到智能座艙顯示屏上，支持iOS和Android等主流手機系統提供高清畫質和流暢的視覺體驗。

2）應用控制：可以在智能座艙屏幕上直接操控手機上的應用程序，支持導航、音樂、視頻等常用應用，提供大屏幕的操控便利性。

3）核心板主要資源如下：SOC為SUNPLUS 8368U，系統軟件為Linux；具備無線通信功能，藍牙V4.2/5.3，WIFI 2.4GHz/5GHz；支持2路USB2.0；支持2路音頻DAC通道模擬輸出，可當作一組雙聲道模擬音頻輸出；支持1路MIC音頻輸入專用，通道最大可以提供40dB模擬增益；支持二選一的模擬CVBS輸入；適當引出I2C與GPIO功能。

3" 硬件方案

硬件方案示意如圖1所示。本系統硬件設計基于SUNPLUS SPHE8368-U的車載信息娛樂應用核心板，整板裝載V2.0無線+藍牙模組，并通過插針連接方式引出音頻、攝像頭、麥克風、USB等接口。這種核心板設計使功能可移植，用戶二次開發時僅需關注上層應用，降低開發難度與時間成本，便于快速進行產品方案評估與技術預研。

SUNPLUS SPHE8368-U（簡稱8368U）是一款基于ARM Cortex-A7的高度集成的車載信息娛樂應用芯片系統。8368U支持USB光驅和AV數據處理后端，可以支持DVD和CD播放。其特點是MPEG1 /MPEG2/MPEG4-SP/H.264視頻解碼器，可以解碼全高清視頻流。SPHE8368-U SIP集成了1Gb的DDR2，采用先進的硅工藝，提供更高的CPU性能和更多的DRAM帶寬。此SOC還包括一個強大的音頻數字信號處理器，可以完全支持各種聲音效果。SPHE8368-U憑借其先進的技術和豐富的功能，已成為下一代具有成本效益的車載信息娛樂系統的核心。

該系統設計難點之一在于以手機視頻交互功能為核心，充分考慮用戶應用場景，結合兩顆SOC的硬件資源，梳理劃分核心板的功能責任。

3.1" 手機交互部分

手機與座艙的交互通過藍牙/無線模組實現。該模組高度集成藍牙控制器、多種數據接口、WLAN基帶和射頻芯片，能滿足高吞吐量數據流，尤其適用于物聯網設備場景。

對于模組與8368U的通信，藍牙語音交互通過模組PCM傳輸至8368U，藍牙數據通過UART接口傳輸，無線數據通過SDIO接口傳輸。對于模組與移動設備的通信，設計時建議藍牙與WiFi使用獨立外置天線，避免共用天線產生同頻干擾。

1）WiFi聯網的信息交互。在AP模式下，車內人員視角中，智能座艙作為Wifi熱點，由車內移動設備連接智能座艙實現局域互聯。從產品視角看，是無線模組分配IP地址，并提供DHCP（動態主機配置協議服務器）和DNS（域名服務器）服務，實現核心板獲取手機屏幕內容，再通過USB傳輸到座艙底板，最終投屏到座艙屏。在STA模式下，車內人員視角里，智能座艙作為WiFi終端，由智能座艙連接移動設備，進而訪問互聯網，實現汽車屏幕操作的上網服務。WiFi連接可實現更高速率數據傳輸，讓用戶在車內享受更流暢的在線服務。

2）兩顆SOC WiFi連接的狀態交互。8368U將WiFi連接信息上報給IMX.8，并將IMX.8界面的回控命令傳遞給WiFi交互模塊。

3.2" 手機與座艙的視頻流傳輸

視頻數據通過USB由核心板傳輸至智能座艙底板IMX.8，采用NCM模式實現視頻流從8368U的封裝模塊單向交互至座艙底板IMX.8的解封裝模塊。其中，編碼模塊可通過CarLife App實現圖像編碼，核心板通過實時傳送協議傳輸視頻碼流，座艙底板接收視頻碼流后，由視頻處理單元解碼成顯示數據，將手機屏幕內容投射到座艙屏上。CarLife生態兼容性廣泛，產品可支持iOS和Android兩大操作系統，同時支持眾多第三方應用，對國產硬件產品更具便利性。

為簡化SOUCE切換的邏輯復雜性，壓縮核心板獨立承擔的多媒體功能啟動時間，在USB NCM通信模式中，采用核心板8368U做HOST，底板IMX.8做OTG Device的方式。

3.3" 手機與座艙的音頻混音設計

1）手機視頻聲音接入涉及座艙底板IMX.8相關APP聲音與8368U投屏視頻聲音的響應與混合方案。

2）手機視頻聲音通過藍牙模組輸入至8368U，經內置DSP模塊處理后，由內置Audio DAC模擬輸出通道輸出聲音，作為座艙揚聲器音源之一。另一路音源為底板IMX.8所應用APP的聲音，將兩路模擬音頻輸出接入具有混音功能的芯片，最終輸出一路疊加處理后的音頻。

3）可根據用戶使用場景，在應用層程序中通過混音芯片獨立調節兩路聲音的音量，以捕獲音頻焦點。

3.4" 電源設計

核心板采用兩級電源結構，通過接插件由底板提供5V供電。第1級采用DCDC同步降壓轉換器，將外部5V直流電源降至3.3V，再由其他2級電源芯片將3.3V進一步輸出為DDR2 Power 1.8V、Core Power 1.15V、PHY Power 3.3V。各電源需滿足系統電壓范圍要求和SOC上電、掉電時序要求。

3.5" 系統升級功能

雖然手機視頻交互核心板功能相對固定，但考慮后期性能優化，需預留用戶升級的硬件方式。一種是IMX.8向8368U傳輸軟件升級包，但軟件方式并非絕對可靠，一旦通信傳輸的發送或接收模塊出現問題，就會導致升級失敗。本文推薦另一種硬件方式。

核心板對外預留2路USB通道：USB0在底板接TYPE A母座，用于燒寫程序、升級及為外部設備預留；USB1通過接插件/連接器連接到IMX8板，用于雙SOC通信。對于8368U，用戶升級具備獨立軟件升級功能，可將拷貝有升級Bin文件的U盤插入底板母座，配合用戶界面Set Up Menu升級選項按鈕操作，點擊后即可通過USB對核心板進行獨立升級。程序燒寫完成后，完成狀態通過GPIO2通知底板MCU。

4" PCB方案

本產品以核心板形式搭載在座艙底板上，在確保具備必要功能資源的前提下，成品外形需小巧精致，便于安裝和底板用戶應用設計。這帶來PCB空間受限、布局緊湊的難題，同時要保證內部高速信號及射頻信號通暢，需對Layout進行充分規劃。

首先，為確保核心板尺寸小巧，根據核心板功能職責及信號完整性，劃分出留在核心板上的必要電路，其余外圍電路可考慮布置在底板。除8368U與藍牙/WiFi模組核心部分外，梳理出核心板的必要電路：①8368U運行所需電源電路；②存儲器Flash芯片；③初始化與刷寫程序所需的上電復位芯片；④藍牙/WiFi模組電源電路（考慮電源完整性與上電時序，采用獨立電源）。

其次，考慮PCB的空間結構規劃，規劃TOP面為芯片面，BOT面為插件面。芯片面主要布置8368U、Flash、藍牙/無線模組及其天線同軸連接器底座；插件面因插針有一定高度，與底板裝配組裝后高度空間相對充足，故布置包含電感的電源模塊等。

最后，考慮固定器件與裝配工序，為節省核心板元器件布局空間，采用貼片式接插件?？紤]座艙底板裝配精度，核心板貼裝插針，底板貼裝排母。為確保安裝后的穩定性，在核心板四角預留貼片螺母孔。先確定貼片插針的規格型號，計算出與底座裝配后的高度，再據此高度選型底板的支撐螺柱型號，同時注意下方元器件的高度控制。核心板3D模型示意圖如圖2所示。

5" 結束語

本文圍繞手機與智能座艙視頻交互展開研究，詳細闡述了相關硬件系統架構與設計方案。在汽車新四化浪潮推動下，智能座艙視頻交互成為必然趨勢。通過構建雙SOC架構的硬件交互體系，借助藍牙/無線模組實現手機與座艙多場景下的視頻、音頻交互。從系統功能上，實現屏幕鏡像與應用控制，為用戶帶來便捷體驗。硬件方案中，核心板基于SUNPLUS SPHE8368-U設計，在手機交互、視頻流傳輸、音頻混音、電源設計及系統升級等方面均有獨特設計。PCB方案則針對核心板尺寸、布局與裝配進行優化，解決了空間受限等難題。此設計方案充分考量用戶需求與使用場景，有效解決視頻交互中的關鍵問題，為智能座艙技術發展提供了切實可行的路徑，有望大幅提升用戶體驗，推動汽車智能化發展邁向新高度。

參考文獻

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（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2024-10-19

作者簡介：李建海，男，助理工程師，主要從事動力總成電控系統、智能座艙等相關工作。