大家最熟悉的Android系統(tǒng)應該是手機和平板設備上的，大部分人可能沒想過Android系統(tǒng)和汽車有什么關系。但實際上，Android系統(tǒng)在四年前就在布局汽車這個平臺。我最近對相關內容做了一些了解。下面將我所了解到的信息分享給大家。

1 Android Auto

Android Auto是一個Android端的App，是專門為駕駛環(huán)境而設計的。

運行Android Auto需要Android 5.0或更高版本的系統(tǒng)，并且還需要Google地圖和Google Play 音樂應用。

Android Auto可以用來將Android設備上的部分功能映射到汽車屏幕上。

Android Auto在2014的Google I/O上首次亮相。相應的App：Android Auto在2015年3月19日發(fā)布。

當Android Auto接到汽車屏幕上其界面看起來是下面這個樣子：

當然，也可以不連接汽車，直接在手機上使用，其界面是下面這個樣子：

1.1 核心功能

在2014的Google I/O大會上，Google在介紹Android Auto時，首先就是以安全性為引入點的：很多人在開車會使用手機，這就造成大量的交通事故。所以我們應當理解，汽車上的軟件功能并非越多越好。某些手機上很受歡迎的功能和軟件，它們未必適合車載系統(tǒng)，例如：瀏覽器網頁，閱讀，玩游戲，看視頻等等。

從上面的兩幅圖中可以看到，無論是汽車屏幕還是手機屏幕，界面底部包含了四個相同的按鈕（雖然位置不同）。

以手機界面的按鈕順序，這四個按鈕的功能依次是：

• 回主界面

• 地圖功能

• 通話功能

• 音樂功能

1.1.1 Google Assistant

2007年，iPhone的發(fā)布宣示了觸摸交互方式的興起。在這之后，觸摸手勢徹底代替了物理鍵盤。

當時的運營商無法想象一個沒有物理鍵盤的手機會被大家喜歡。而在十年之后，曾經能夠生產最好的物理鍵盤手機的制造商，例如黑莓和諾基亞都早已被市場淘汰。

因此我們可以想象，新一代的平臺和電子產品有可能會引入新的交互方式，或者是讓某個原先不太流行的交互方式成為主流。而對于汽車來說，語音無疑是比觸摸更好的交互方式。

在駕駛環(huán)境中，語音交互存在如下優(yōu)勢：

• 用戶不用改變自身的物理姿勢，所以這種交互方式不影響對于駕駛的操控。

• 有些需要多次觸摸手勢的交互，可能一條語音就可以完成。

• 語音交互不存在入口的層次嵌套，數據更加扁平。

• 優(yōu)秀的語音系統(tǒng)可以利用對話的上下文完成任務，避免用戶重復輸入。

除此之外，在駕駛環(huán)境中，對于語音功能的實現(xiàn)也更有利。因為，駕駛艙的空間較小，便于語音數據的捕獲；駕駛艙座位的相對位置固定，系統(tǒng)更方便判斷發(fā)出語音的角色，例如區(qū)分發(fā)出語音指令的是駕駛員還是乘客而采取不同的處理。

這就不奇怪Google將Google Assistant集成到Android Auto中了。

當語音系統(tǒng)能夠獲取到用戶的基本信息的情況下，很多操作會變得非常便利。例如，直接告訴系統(tǒng)：”我要回家“。而不用先打開地圖，然后搜索自己家的地址，然后再點擊導航按鈕：

當系統(tǒng)有了更多的用戶的數據以及外部服務之后，可以做的事情將超遠我們現(xiàn)在看到的。例如：在導航至某個餐館的途中直接幫忙預訂座位（今年的Google I/O上，Google已經展示了通過AI完成的電話預訂：Google’s AI Assistant Can Now Make Real Phone Calls）。

當然，Google Assistant 不僅僅是為Android Auto設計的，它支持非常多的設備。不過這部分內容已經超過本文所要說明的。

1.2 兼容的車型和應用

現(xiàn)代汽車是首個支持Android Auto的汽車制造商。2015的Hyundai Sonata是第一個支持Android Auto的汽車型號。

到目前為止（2018年7月），支持Android Auto的汽車品牌已經很多，包括：奧迪，別克，凱迪拉克，雪佛蘭，福特，本田，吉普，林肯，奔馳，馬自達，大眾，Volvo等超過50家汽車制造商，超過500種汽車型號。

詳細的品牌和型號請參見下面這個鏈接：Android Auto - The right information for the road ahead 。

目前，支持Android Auto的應用比較少。雖然2018年的Google I/O上宣稱這類應用數量正在高速增長，但目前Google Play上支持Android Auto的應用也只有數千款，這與Google Play上的三百多萬應用相比，就顯得很可憐了。

可以通過這個鏈接瀏覽支持Android Auto的應用：Apps for Android Auto。

1.3 App

1.3.1 開發(fā)

Android Auto目前僅支持兩類第三方的應用：

• 音頻應用：允許用戶瀏覽和播放汽車中的音樂和語音內容。

• 消息應用：通過text-to-speech朗讀消息并通過語音輸入回復消息。

為了聲明應用支持Android Auto，需要在/res/xml/新建一個XML文件來進行描述。

例如，假設我們創(chuàng)建的文件是automotive_app_desc.xml，其內容是：

"media"/>

• media：該應用使用Android框架API在車輛中播放音樂。
• notification：該應用在汽車的主屏幕中顯示消息通知，允許用戶選擇要朗讀的消息，并讓他們通過語音輸入進行響應。

...
"com.google.android.gms.car.application"
android:resource="@xml/automotive_app_desc"/>

• Provide audio playback for Auto
• Provide messaging for Auto

1.3.2 設計

• Android Auto上的互動步調必須由駕駛員控制。
• 汽車界面上的觸摸目標必須足夠大，以便可以輕松地瀏覽和點按。
• 適當的色彩對比可幫助駕駛員快速解讀信息并做出決定。
• 應用必須支持夜間模式，因為過高的亮度可能會干擾注意力。
• Roboto字體在整個系統(tǒng)中用于保持一致性并幫助提高可讀性。
• 通過觸摸來進行分頁應該用來作為滑動翻頁的補充。
• 謹慎和有選擇地使用圖像。
• 有節(jié)制的使用動畫來描述兩個狀態(tài)之間的變化。

這些指導原則也值得其他車載的交互系統(tǒng)借鑒

1.4 無線

2 Android Automotive

• Volvo’s native Google integration is the next level for Android Auto
• For Google, it’s full speed ahead with Android Automotive, but not so much with Android Auto

從這一點來講，AliOS是完全領先Android Automotive的。因為內置AliOS的榮威RX5早就已經量產了。

2.1 版本演進

2.2 源碼與架構

• Car App：包括OEM和第三方開發(fā)的App
• Car API：提供給汽車App特有的接口
• Car Service：系統(tǒng)中與車相關的服務
• Vehicle Network Service：汽車的網絡服務
• Vehicle HAL：汽車的硬件抽象層描述

2.3 Car App

# Automotive specific packages
PRODUCT_PACKAGES += 
    vehicle_monitor_service 
    CarService 
    CarTrustAgentService 
    CarDialerApp 
    CarRadioApp 
    OverviewApp 
    CarLensPickerApp 
    LocalMediaPlayer 
    CarMediaApp 
    CarMessengerApp 
    CarHvacApp 
    CarMapsPlaceholder 
    CarLatinIME 
    CarUsbHandler 
    android.car 
    libvehiclemonitor-native 

這個列表中，首字母大寫的模塊基本上都是汽車系統(tǒng)中專有的App。

這些App的源碼都位于/platform/packages/services/Car/目錄下。

當然，OEM廠商可以添加更多的App。

你也可以在/platform/packages/services/Car/目錄下通過find . -name AndroidManifest.xml確認哪些文件中包含了Car App。

2.4 Car API

源碼：/platform/packages/services/Car/car-lib

開發(fā)汽車專有的App自然需要專有的API。這些API對于其他平臺（例如手機和平板）通常是沒有意義的。所以這些API沒有包含在Android Framework SDK中。

下面這張大圖列出了所有的Car API：

從這個圖中我們可以看到Car API主要包括：

• android.car：包含了與車相關的基本API。例如：車輛后視鏡，門，座位，窗口等。

  • cabin：座艙相關API。

  • hvac：通風空調相關API。（hvac是Heating, ventilation and air conditioning的縮寫）

  • property：屬性相關API。

  • radio：收音機相關API。

  • pm：應用包相關API。

  • render：渲染相關API。

  • menu：車輛應用菜單相關API。

  • annotation：包含了兩個注解。

  • app

  • cluster：儀表盤相關API。

  • content

  • diagnostic：包含與汽車診斷相關的API。

  • hardware：車輛硬件相關API。

  • input：輸入相關API。

  • media：多媒體相關API。

  • navigation：導航相關API。

  • settings：設置相關API。

  • vms：汽車監(jiān)測相關API，見下文。

2.5 Car Service

源碼：

• Car service

Android Automative中的Car Service集中在一個App中?？梢韵胂?，這個App需要非常高的權限，所以這是一個系統(tǒng)App。其Manifest開頭如下：

"http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:androidprv="http://schemas.android.com/apk/prv/res/android"
package="com.android.car"
coreApp="true"
android:sharedUserId="android.uid.system">

publicICarImpl(ContextserviceContext,IVehiclevehicle,SystemInterfacesystemInterface,
CanBusErrorNotifiererrorNotifier){
mContext=serviceContext;
mHal=newVehicleHal(vehicle);
mSystemActivityMonitoringService=newSystemActivityMonitoringService(serviceContext);
mCarPowerManagementService=newCarPowerManagementService(
mHal.getPowerHal(),systemInterface);
mCarSensorService=newCarSensorService(serviceContext,mHal.getSensorHal());
mCarPackageManagerService=newCarPackageManagerService(serviceContext,mCarSensorService,
mSystemActivityMonitoringService);
mCarInputService=newCarInputService(serviceContext,mHal.getInputHal());
mCarProjectionService=newCarProjectionService(serviceContext,mCarInputService);
mGarageModeService=newGarageModeService(mContext,mCarPowerManagementService);
mCarInfoService=newCarInfoService(serviceContext,mHal.getInfoHal());
mAppFocusService=newAppFocusService(serviceContext,mSystemActivityMonitoringService);
mCarAudioService=newCarAudioService(serviceContext,mHal.getAudioHal(),
mCarInputService,errorNotifier);
mCarCabinService=newCarCabinService(serviceContext,mHal.getCabinHal());
mCarHvacService=newCarHvacService(serviceContext,mHal.getHvacHal());
mCarRadioService=newCarRadioService(serviceContext,mHal.getRadioHal());
mCarNightService=newCarNightService(serviceContext,mCarSensorService);
mInstrumentClusterService=newInstrumentClusterService(serviceContext,
mAppFocusService,mCarInputService);
mSystemStateControllerService=newSystemStateControllerService(serviceContext,
mCarPowerManagementService,mCarAudioService,this);
mCarVendorExtensionService=newCarVendorExtensionService(serviceContext,
mHal.getVendorExtensionHal());
mPerUserCarServiceHelper=newPerUserCarServiceHelper(serviceContext);
mCarBluetoothService=newCarBluetoothService(serviceContext,mCarCabinService,
mCarSensorService,mPerUserCarServiceHelper);
if(FeatureConfiguration.ENABLE_VEHICLE_MAP_SERVICE){
mVmsSubscriberService=newVmsSubscriberService(serviceContext,mHal.getVmsHal());
mVmsPublisherService=newVmsPublisherService(serviceContext,mHal.getVmsHal());
}
mCarDiagnosticService=newCarDiagnosticService(serviceContext,mHal.getDiagnosticHal());

...

2.6 Car Tool

2.6.1 VMS

源碼：

• vehicle_monitor_service

• libvehiclemonitor/

servicevms/system/bin/vehicle_monitor_service
classcore
userroot
grouproot
critical

onboot
startvms

這是一個Binder服務，并提供了C++和Java的Binder接口用來供其他模塊使用。

2.6.2 EVS

源碼：

• evs

Android 8.0包含一個汽車 HIDL 硬件抽象層（HAL），可用于在 Android 啟動過程的初期提供圖像捕獲和顯示，并在系統(tǒng)啟動后繼續(xù)運行直到系統(tǒng)終止。HAL包含外部視景系統(tǒng) (Exterior View System，簡稱EVS) 堆棧，通常用于在具有車載信息娛樂（IVI）系統(tǒng)（基于 Android）的車輛中支持后視攝像頭和環(huán)繞視圖顯示。EVS 還支持在用戶應用中實現(xiàn)高級功能。

EVS 包括以下系統(tǒng)組件：

• EVS應用：該應用負責從EVS管理器請求視頻幀，并將用于顯示的已完成的幀發(fā)送回EVS管理器。EVS和汽車服務可供使用后，它便立即由init啟動。OEM可視需要修改或替換EVS應用。

• EVS 管理器：EVS管理器可提供 EVS 應用所需的編譯塊，以實現(xiàn)從簡單的后視攝像頭顯示到6DOF多相機渲染的任何功能。它的接口通過 HIDL呈現(xiàn)，并被編譯為接受多個并發(fā)客戶端。其他應用和服務（特別是汽車服務）可以查詢 EVS 管理器狀態(tài)，以了解EVS系統(tǒng)何時處于活動狀態(tài)。

• EVS HIDL接口：在 EVS 系統(tǒng)中，相機和顯示元素均在 android.hardware.automotive.evs 程序包中進行定義。用于實踐接口的示例實現(xiàn)（生成合成測試圖像并驗證圖像進行往返的過程）在/hardware/interfaces/automotive/evs/1.0/default 中進行提供。

• 內核驅動程序：支持EVS堆棧的設備需要使用內核驅動程序。OEM無需創(chuàng)建新驅動程序，他們可以選擇通過現(xiàn)有相機和/或顯示硬件驅動程序來支持EVS所需的功能。重復使用驅動程序可能會有好處，對于圖像呈現(xiàn)可能需要與其他活動線程協(xié)調的顯示驅動程序來說尤其如此。

2.6.3 ODB2

源碼：

• obd2-lib

ODB全稱是On-Board Diagnostics。這是一種裝置于車中用以監(jiān)控車輛運行狀態(tài)和回報異常的系統(tǒng)，可于車輛的子系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，產生故障代碼和提醒訊號通知車主和車廠診斷維修。1980年車上診斷系統(tǒng)發(fā)明后，早期僅能以指示燈形式回報故障發(fā)生與否。隨著計算機技術的進步，目前已經能回報各式各樣的實時數據和標準化故障代碼（diagnostic trouble codes，DTC），使得汽車故障診斷維修方法發(fā)生翻天覆地的變化。

美國是最早規(guī)定車輛必須裝配車上診斷系統(tǒng)的國家，之后歐盟與日本也陸續(xù)采行。臺灣自2008年起實施。中國大陸部分地區(qū)則自2006年起陸續(xù)對新車推出了裝置車上診斷系統(tǒng)的要求。

OBD-II是基于OBD-I的基礎上，增加了資料容量并將其標準化。OBD-II明確定義了連接器型式、腳位、可用通訊協(xié)定以及訊息格式。OBD-II同時也提供額外可監(jiān)控汽車參數清單以及編碼方式說明。

AOSP中的ODB2庫是以一個Java靜態(tài)庫的形式存在的。

它支持多種命令。這些命令按照類型實現(xiàn)在不同的文件中：

2.7 Vehicle Network Service

源碼：

• vehicle_network_service

• libvehiclenetwork

Vehicle Network Service的結構和VMS的結構是類似的，也是一個可執(zhí)行文件（vehicle_network_service）加一個庫（libvehiclenetwork）的形式。

libvehiclenetwork中既包含了C++的庫，也包含了Java語言的庫。對于需要跨語言訪問的數據結構，使用Protocol Buffers 格式描述：libvehiclenetwork/proto/。

Protocol Buffers是Google開發(fā)的另外一個工具。它語言中立，平臺中立，具有可擴展的機制，用于序列化結構化數據。類似XML，但更小，更快，更簡單。

vehicle Network Service的主要作用是通過它來設置HAL屬性（見下文HAL）。這些屬性在VehicleNetworkConsts.java中已經全部列出：

publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INFO_VIN=0x00000100;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INFO_MAKE=0x00000101;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INFO_MODEL=0x00000102;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INFO_MODEL_YEAR=0x00000103;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INFO_FUEL_CAPACITY=0x00000104;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_PERF_ODOMETER=0x00000204;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_PERF_VEHICLE_SPEED=0x00000207;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_ENGINE_COOLANT_TEMP=0x00000301;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_ENGINE_OIL_TEMP=0x00000304;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_ENGINE_RPM=0x00000305;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_GEAR_SELECTION=0x00000400;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_CURRENT_GEAR=0x00000401;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_PARKING_BRAKE_ON=0x00000402;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_DRIVING_STATUS=0x00000404;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_FUEL_LEVEL_LOW=0x00000405;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_NIGHT_MODE=0x00000407;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_FAN_SPEED=0x00000500;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_FAN_DIRECTION=0x00000501;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_TEMPERATURE_CURRENT=0x00000502;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_TEMPERATURE_SET=0x00000503;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_DEFROSTER=0x00000504;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_AC_ON=0x00000505;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_MAX_AC_ON=0x00000506;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_MAX_DEFROST_ON=0x00000507;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_RECIRC_ON=0x00000508;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HVAC_DUAL_ON=0x00000509;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_ENV_OUTSIDE_TEMPERATURE=0x00000703;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_ENV_CABIN_TEMPERATURE=0x00000704;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_RADIO_PRESET=0x0000801;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AUDIO_FOCUS=0x00000900;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AUDIO_VOLUME=0x00000901;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AUDIO_VOLUME_LIMIT=0x00000902;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AUDIO_ROUTING_POLICY=0x00000903;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AUDIO_HW_VARIANT=0x00000904;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AP_POWER_STATE=0x00000A00;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_DISPLAY_BRIGHTNESS=0x00000A01;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_AP_POWER_BOOTUP_REASON=0x00000A02;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_HW_KEY_INPUT=0x00000A10;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INSTRUMENT_CLUSTER_INFO=0x00000A20;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_CUSTOM_START=0x70000000;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_CUSTOM_END=0x73ffffff;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INTERNAL_START=0x74000000;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INTERNAL_END=0x74ffffff;
publicstaticfinalintVEHICLE_PROPERTY_INTERNAL_AUDIO_STREAM_STATE=0x74000000;

"VEHICLE_PROPERTY_ENV_OUTSIDE_TEMPERATURE"value="0x00000703">
"AID_SYSTEM"access="r"value="1000"/>


"VEHICLE_PROPERTY_ENV_CABIN_TEMPERATURE"value="0x00000704">
"AID_SYSTEM"access="r"value="1000"/>


"VEHICLE_PROPERTY_RADIO_PRESET"value="0x0000801">
"AID_SYSTEM"access="rw"value="1000"/>


"VEHICLE_PROPERTY_AUDIO_FOCUS"value="0x00000900">
"AID_SYSTEM"access="rw"value="1000"/>
"AID_AUDIOSERVER"access="r"value="1041"/>

2.8 HAL

源碼：

• hardware/libhardware/include/hardware/vehicle.h

• hardware/libhardware/modules/vehicle/

2.8.1 HAL接口

• vehicle_prop_config_t const *(*list_properties)(..., int* num_properties)列出車載 HAL 所支持的所有屬性的配置。車輛網絡服務只會使用受支持的屬性。
• (*get)(..., vehicle_prop_value_t *data)讀取屬性的當前值。對于區(qū)域屬性，每個區(qū)域都可能具有不同的值。
• (*set)(..., const vehicle_prop_value_t *data)為屬性寫入相應值。寫入的結果是按屬性進行定義。
• (*subscribe)(..., int32_t prop, float sample_rate, int32_t zones)監(jiān)視屬性值的變化，回調見下文。
• (*release_memory_from_get)(struct vehicle_hw_device* device, vehicle_prop_value_t *data)釋放從 get 調用分配的內存。

• (*vehicle_event_callback_fn)(const vehicle_prop_value_t *event_data)通知車輛屬性值的變化。
• (*vehicle_error_callback_fn)(int32_t error_code, int32_t property, int32_t operation)返回全局車載 HAL級錯誤或每個屬性的錯誤。全局錯誤會導致HAL重新啟動，這可能導致包括應用在內的其他組件重新啟動。

2.8.2 屬性與區(qū)域

enumvehicle_zone_type{
VEHICLE_ZONE_TYPE_NONE=0x00,
VEHICLE_ZONE_TYPE_ZONE=0x01,
VEHICLE_ZONE_TYPE_SEAT=0x02,
VEHICLE_ZONE_TYPE_DOOR=0x04,
VEHICLE_ZONE_TYPE_WINDOW=0x10,
VEHICLE_ZONE_TYPE_MIRROR=0x20,
};

2.8.3 處理區(qū)域屬性舉例

下面是獲取HVAC溫度的調用過程。

下面是設置HAVC溫度的調用過程。

圖中縮寫說明如下：

• CS：CarService

• VNS：VehicleNetworkService

• VHAL：Vehicle HAL

最后，我們以Android系統(tǒng)在汽車行業(yè)上的發(fā)展小結一下車載系統(tǒng)的特點：

• 保持駕駛安全永遠是第一重要，任何新功能的增加都必須先考慮這個原則。

• 車載系統(tǒng)不是手機系統(tǒng)的簡單移植，手機上的應用大部分也不適合車載系統(tǒng)。

• 車機硬件差異太大，平臺需要處理好差異性。

• 交互方式需要用心對待，以便讓用戶更容易操作。

• 界面設計上也需要通過色彩或控件大小以突出重點，讓用戶更容易辨識。

• 語音將是車載系統(tǒng)上很重要的交互方式。

• 導航，多媒體，消息將是車載系統(tǒng)上最主要的應用類型。

• 無線通信是未來，隨著硬件傳輸速度的提升，各種線纜將盡可能的減少。

• 車載系統(tǒng)將脫離手機，內置的原生系統(tǒng)能獲得更好的體驗。

下一個版本的Android，即Android P很快就會發(fā)布。新的版本將迎來哪些變化，我們一起拭目以待。

審核編輯 ：李倩