USB e Automotive: Qualcosa di più di un PC

USB e Automotive: Qualcosa di più di un PC
By (Brian Ellis, Product Marketing Manager, Cypress Semiconductor Corp.)
Sommario
La soluzione host embedded EZ-Host di Cypress Semiconductor rappresenta un’architettura chiavi in mano che consente di
ridurre il time-to-market e di facilitare la personalizzazione per tutte le piattaforme di infotainment.
Introduzione
Universal Serial Bus (USB) è da anni lo standard più diffuso per la connettività periferica dei PC. Da qualche tempo, l’USB si è
affacciato anche nel mercato automotive, soprattutto nell’elettronica di “infotainment” – quali impianti stereo con supporto
MP3, DVD player e sistemi avanzati di navigazione GPS - progettata per fornire ai passeggeri “informazione” e
“intrattenimento”.
Equipaggiare le nostre vetture con questi gadget high-tech implica la presenza di sofisticate – ma contemporaneamente
semplici – forme di comunicazione, ruolo che USB sta giocando sin dalla sua nascita.
Le applicazioni media all’interno delle automobili hanno seguito le stesse orme dell’elettronica consumer. Dai riproduttori a
otto tracce, alle cassette, fino ai moderni CD, è ormai chiaro come il prossimo passo sarà verso l’MP3.
Ben oltre 150 milioni di utenti dispongono oggi di un iPod o di un prodotto MP3: i trasmettitori FM o gli adattatori iPod presenti
oggi nei sistemi automotive rappresentano semplicemente una soluzione temporanea, fino a quando tali sistemi non
disporranno di una connessione diretta.
L’infotainment contempla anche gli apparati di navigazione touch-screen, gli schermi video a scomparsa e i sistemi di
comunicazione vivavoce mobili. Improvvisamente, l’auto è diventata un PC su ruote. Con l’incremento delle opportunità di
comunicazione tra elettronica di consumo e unità di infotainment è sempre più evidente l’esigenza di una forma di connettività
standard capace di operare praticamente con tutti i dispositivi. Lo stesso dilemma, affrontato dal mercato PC oltre dieci anni
fa, ha portato alla nascita di USB.
Proprio per questo l’industria automotive si trova in condizione di non dovere reinventare l’acqua calda: per molte delle proprie
funzionalità (per esempio scaricare gli MP3 o le fotografie) quasi tutta l’elettronica consumer dipende in qualche modo dal PC
e la connessione più diffusa è USB. L’industria automotive quindi, dispone già di uno standard “universale”.
Vantaggi e svantaggi dei progetti di Infotainment basati su USB
Per utilizzare l’USB all’interno di un’automobile, sia il dispositivo consumer portatile sia il sistema di infotainment devono
contenere un host USB capace di controllare il flusso dei dati. L’host USB di questi dispositivi non è il classico host controller
USB presente in un PC ma piuttosto un ASIC ottimizzato o un IC embedded orientato specificamente all’elettronica consumer
portatile. I sistemi di infotainment di fascia alta (navigazione GPS avanzata, stereo complessi) spesso contengono un ASIC
personalizzato capace di eseguire alcune funzioni dedicate. Poiché questi ASIC vengono normalmente costruiti partendo da
librerie di proprietà intellettuale, essi integrano spesso un blocco IP relativo all’host USB destinato a supportare le periferiche
USB. I sistemi più semplici (stereo base, portatelefoni mobili) non richiedono quantità rilevanti di potenza di calcolo e possono
orientarsi pertanto su un ASIC base o su un normale processore embedded. In questi casi è possibile aggiungere un host
USB utilizzando un IC discreto con host embedded. L’uso di un host embedded consente di ridurre la complessità dell’ASIC,
contenendo spazi e costi e continuando a supportare egregiamente le comunicazioni USB. Un host embedded discreto
permette anche di velocizzare il time to market. Che scelga una soluzione integrata o discreta, il progettista deve sempre
prevedere uno stack USB host. In pratica, lo stack host è il cervello dell’host controller che abilita tutte le funzionalità USB
presenti all’interno di un’applicazione consumer. Uno stack host tipico contiene l’API (application programming interface), un
sistema operativo in tempo reale (RTOS - real-time operating system) e i driver del core USB.
Quando si integra un host USB in un sistema di infotainment, il tipo di applicazione e di utilizzo dettano le specifiche di banda.
Per la maggior parte delle applicazioni automotive è sufficiente una banda USB full-speed (12 Mbps). Tale considerazione è
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dettata dal fatto che per esempio un MP3 medio è compresso tra 128 Kbps e 192 Kbps; gli MP3 di qualità più elevata arrivano
a 320 Kbps, ma sempre ben al di sotto dei 12 Mbps supportati dall’USB full-speed. Nel range dell’USB full-speed cadono
comodamente anche i file WAV non compressi proveniente da un trasferimento CD al massimo data rate di 1.5 Mbps. L’USB
high-speed (480 Mbps) deve essere preso in considerazione solo se il sistema dispone on-board di una capacità di
memorizzazione di almeno 1 GB o se esegue lo streaming di video ad alta risoluzione.
I sistemi di infotainment automotive devono essere pronti per operare con le condizioni di temperatura più estreme. Per
garantire un’operatività adeguata di tutti i dispositivi automotive in tutte le situazioni, l’Automotive Electronics Council (AEC) ha
definito una specifica - nota col nome AEC Q100 – che impone ai componenti automotive di funzionare in un intervallo di
temperatura da -40 gradi Celsius a 150 gradi Celsius, fissando in questo arco vari range operativi. Alcuni costruttori chiedono
che tutti i componenti di un sistema di infotainment siano conformi a un determinato range tra quelli definiti nella norma AEC
Q100. Per ulteriori informazioni, è possibile visitare il sito AEC all’indirizzo www.aecouncil.com.
La soluzione USB
Data la numerosità delle specifiche e delle esigenze da considerare, scegliere la soluzione USB più adatta può rappresentare
una vera sfida. La soluzione host embedded EZ-Host (CY7C67300) di Cypress Semiconductor offre un dispositivo qualificato
AEC e un supporto completo. Insieme al progetto di riferimento CY4645, Cypress propone un’architettura chiavi in mano che
consente di ridurre il time to market e di facilitare la personalizzazione per tutte le piattaforme di infotainment. La totale
disponibilità del firmware, degli schemi, degli stack host e della documentazione garantiscono al progettista il totale controllo
sullo sviluppo. Per ulteriori informazioni visitate il sito www.cypress.com.
Figura 1. Car Radio with MP3 USB ports
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