Infotainment mit »GENIVI« Das multimediale Auto

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einem massiven Wandel im Bereich Audio, Video und Multimedia. Die derzeitigen proprietären Multimedialösungen im Kfz können den aktuellen Innovationszyklen nicht mehr wirklich folgen, zu stark ist die Dominanz der externen Internet-Welt in der Definition neuer Anwendungen, so genannter Apps. Wer hätte vor einiger Zeit gedacht, dass handflächengroße Glasscheiben mit Metallrand als Tablets, Pods, Pads und Smartphones das Rad der Kommunikation beständig drehen und sogar diesen Markt für diejenigen Menschen erschließen, die dem Medium Computer bisher weniger aufgeschlossen waren.

Was liegt also näher, als sich im Bereich Automobil auch den gegenwärtigen Markttrends anzunähern und dabei die Gesichtspunkte Innovationskosten und Erweiterungsfähigkeit im Auge zu behalten? Zu diesem Zweck hat sich die »GENIVI«-Allianz mit dem Ziel gebildet, einen Standard und eine Referenzplattform für In-Vehicle-Infotainment (IVI) zu spezifizieren und im Markt einzuführen. Ziel für die Mitglieder ist es unter anderem, unterschiedliche Anforderungen anzupassen und abzugleichen, Referenzimplementierungen zu entwickeln und Zertifizierungsprogramme anzubieten.

Dazu bedient man sich insbesondere der großen Open-Source-Gemeinschaft rund um das Betriebssystem Linux, um bereits bestehende Entwicklungen zu verwenden oder gegebenenfalls anzupassen, was zu Kosteneinsparungen durch eine Verkürzung der Entwicklungszeiten für IVI-Software führen soll. Auch lässt sich die Benutzeroberfläche leichter individualisieren beziehungsweise an das Branding der Automobilfirma anpassen, wenn die darunter liegenden Softwaremodule praktisch unabhängig und wiederverwendbar sind.

Gegenwärtig sind sowohl der Markt in den USA als auch der asiatische Markt IVI gegenüber sehr aufgeschlossen - das bestätigen die zweistelligen Zuwachsraten -, wogegen Europa noch etwas verhalten reagiert. Die Firma ARM hat sich zum Jahresbeginn 2009 der GENIVI-Allianz angeschlossen, um ihre Erfahrung im Bereich Multimedia aus dem Mobil- und Smartphone-Sektor auch in IVI einzubringen und es Partnerfirmen und Lizenznehmern zu erleichtern, entsprechende Produkte anzubieten.

Auch sollte die Anzahl der von GENIVI unterstützten Architekturen erweitert werden, um eine größere Marktakzeptanz bei Zulieferern und OEMs zu erreichen, die eine Monopolsituation mehr als fürchten. Die gegenwärtigen ARM-Lizenzprodukte »Cortex«-A8/A9 (Bild 1) und der aktuelle Cortex-A15 eignen sich für den Bereich IVI, bieten sie doch angemessene Rechenleistung bei geringem Energieverbrauch in Kombination mit abgestuften Energiesparmodi, Konfigurierbarkeit und Multicore-Unterstützung.

Derzeit gibt es neben dem offiziellen ARM-Referenzboard für GENIVI bereits drei weitere Entwicklungen von Halbleiterherstellern und OEM-Zulieferern, die ebenfalls auf unterschiedlichen Cortex-A8-Designs basieren und die GENIVI-Referenzsoftware nebst Demonstrator implementieren. Dabei werden die Linux-Distributionen »MeeGo« und »Ubuntu« unterstützt. Auch eine eigene Entwicklungs- und Debug-Hardware ist bereits für GENIVI-Mitglieder verfügbar. Zusätzlich ist die Non-Profit-Firma Linaro mit der Allianz eine beratende Kooperation eingegangen, um die freie Unterstützung für die ARM-Architektur im Automobil-bereich für Middleware-Implementierungen und Low-Level-Treiber zu optimieren.

Mehr als Navigation

Die kürzlich im Rahmen der Consumer Electronics Show (CES) vorgestellten Infotainment- und Navigationssysteme für die automobile Oberklasse, die unter anderem auf Googles »Earth« und »Maps« basieren, sind eine interessante Entwicklung für die Zukunft. Sie zeigen eindeutig den Weg hin zur permanenten kommunikativen Einbindung des Wagens in leistungsfähige drahtlose Datenübertragungstechniken und zum Einzug von sehr hochwertigen grafischen Informationssystemen, die eine eigenständige GPU (Graphics Processing Unit, Grafikprozessor) benötigen.

Der Einstieg der ARM-Partnerfirma nVidia - hauptsächlich aus dem PC-Grafikkartenbereich bekannt - mit ihren auf dem Dual-Cortex-A9 basierenden »Tegra«-Produkten unterstreicht diesen Markttrend. Aber selbst in den unteren Fahrzeugklassen weichen die klassischen mechanischen Schalter im Armaturenbrett mittlerweile Touchscreens mit entsprechend einfach animierten Symbolen und Softkeys auf dem Bildschirm. Ein weiterer Trend in der Entwicklung der IVI-Software ist das weitere Fortschreiten der persönlichen Individualisierung der Automobilelektronik.

Hier schwappt die Unterhaltungselektronik mit ihren App-Stores ins Auto und eröffnet den Herstellern neue Geschäftsmodelle, um ihre Produkte zusätzlich aufzuwerten. So ist es durchaus denkbar, Funktionen nur zeitanteilig oder erst auf Anforderung zur Verfügung zu stellen. Ein Navigationssystem wird nur für die Geschäftsreise oder Urlaubsfahrt gebucht, das Parkhaus oder die Autobahnvignette per Knopfdruck bezahlt, das Licht vor der Garage und die Heizung gehen an, wenn ich bereits das Stadtviertel erreiche, und die gerade gespielte Single der Lieblingspopgruppe führt zum umgehenden Download des entsprechenden Albums.

Die entsprechende CPU-Performance ist bereits vorhanden. Derzeit etwas stiefmütterlich behandelt ist der Bereich der Sicherheit (Security) gegen Angriffe von außen. Entsprechende Konzepte finden sich noch nicht als integraler Bestandteil in der IVI-Software und/oder -Hardware, obwohl diese absolut unverzichtbar sind, sobald eine interne bidirektionale Schnittstelle (Gateway) zwischen Infotainment mit externer Verbindung zum Internet und den Kontrollfunktionen im Kfz und deren MCUs besteht.

Entsprechende Systeme zum Austausch von Zertifikaten zwischen Softwaremodulen und eine entsprechende Absicherung mittels Hardware über alle eingesetzten MCUs scheinen hier dringend gegeben, ein Gesamtkonzept für das Fahrzeug aus einem Guss ist gefordert, um die Lücken zu schließen. ARM bietet hier die »Trustzone«, die eine Absicherung mittels spezieller Implementierungen in Hardware realisiert.

Am Steuer

ARM ist mit seinen Cortex-M3/4 beziehungsweise Cortex-R4(F)-Produkten für den klassischen Under-the-Hood-Systemmarkt im Chassis- und Body-Bereich vorbereitet. So ist die Cortex-M-Familie durch ihre Ausstattung mit integriertem Interrupt-Controller in Kombination mit konstanten Interrupt-Latenzzeiten geeignet für Benutzerschnittstellen und Steuerungstechnik (Cortex-M3), einfache elektronische Motorsteuerungen (Cortex-M4) und den gesamten Bereich der Sensoren (Cortex-M0).

Vielen der dort heute verwendeten 8- und 16-Bit-Systeme fehlt die Rechenleistung für TDM-Kommunikationsstacks (Time-Division-Multiplex) und künftige AUTOSAR-MCAL-Software. Auch wird eine Zertifizierung für sicherheitsrelevante Anwendungen (Safety) kaum noch für 8- und 16-Bit-System durchgeführt, wogegen sie für Cortex-M3-CPUs durch eine zertifizierte Lösung der Firma Yogitech bereits existiert. Und die Nachfolger sind bereits in der Entwicklung.