基于车载信息娱乐系统的图层管理设计与实现

回姝 黄嘉桐 丁冠源 郑红丽

（中国第一汽车股份有限公司智能网联开发院，长春 130013）

主题词：车载信息娱乐系统 图层管理 图层叠加 界面交互

缩略语

IVI In-Vehicle Infotainment

DRM Direct Rendering Manager

GPU Graphics Processing Unit

OTA Over The Air Technology

RVC Rear View Camera

AVM Around View Monitor

APA Auto Parking Assist

AVP Auto Valet Parking

1 前言

目前汽车行业向着智能化趋势发展，对于汽车行业来说，电动化和智能化都将会是未来很长一段时间内不变的主题。智能座舱作为人车智能交互的桥梁和纽带，主要涵盖座舱内饰和座舱电子领域的创新和互动，是拥抱汽车行业发展新兴技术趋势、从用户应用场景角度出发而构建的人机交互体系。智能化为用户带来更多的娱乐方式，车载信息娱乐系统也随之成为大众关注的焦点，而座舱内的交互体验是用户感知汽车智能化变革最深刻的领域。面对日益丰富的交互场景，单一的图层管理已经不能满足用户对于智能网联汽车的期待与需求[1]。

为了应对用户日益增长的信息娱乐交互需求，本文建立了一种基于车载信息娱乐系统的图层管理设计，目的是通过图层管理策略，实现相同时间点多功能、多信息的智能显示，基于用户体验的优先级策略，图层互斥处理规则，带给用户更加直观、舒适以及个性化的交互体验[2]。

2 图层管理设计

2.1 方案设计

首先，基于虚拟化的车载信息娱乐系统，无论是何种类型应用，在显示时都会预先申请其所在的子系统的图层ID，仪表侧应用会进行Linux系统的图层申请，中控侧应用进行Android侧的图层申请。当显示图层申请成功后，系统会根据实际的用户场景判断当前图层与预显示图层之间的优先级关系，显示当前叠加界面优先级高的显示需求。

信息娱乐系统的图层ID申请流程框图如下图1所示。

图1中，直接渲染管理器（Direct Rendering Manager,DRM）显示驱动集成在Linux系统内，Android系统的中控屏和副驾屏kernel的DRM显示驱动通过Hypervisor的虚拟GPU连接Linux系统的coqos-virtiogpu。coqos-virtio-gpu内集成wayland client。中控屏和副驾屏是由同一个串行GMSL2 IC驱动的。仪表屏是由一个单独的GMSL2 IC驱动。因此中控屏、副驾屏和仪表屏都是由Linux系统的图层管理应用负责[3]。

图1 子系统内图层ID申请流程

当应用申请显示图层ID成功后，会进行应用间的优先级比较，此时根据应用类型和交互场景，需要将车载信息娱乐系统所需的图层种类进行区分，进而进行实际显示界面的优先级判断。

2.2 配置说明

因同种车型高低配置不同，往往在实际车型项目开发中，会使用一套软件进行车型差异适配，因此图层管理的设计第一步，需要预先配置车型的显示屏幕参数，以此区分子系统内的图层管理配置。以红旗车型E-HS9为例，低配车型仅有3块屏，即仪表屏幕、中控屏幕和空调屏幕作为显示区域，高配车型则有7块屏，除了仪表和中控外，还需进行副驾屏、后扶手屏，左座椅屏和右座椅屏的显示需求配置。

以仪表图层实例，其中配置代码如下：

mode0-output=HDMI-A-2;//output为输出接口（HDMI-A-1为中控屏,HDMI-A-2为仪表屏）；

mode0-z-order=4;//*-z-order为图层优先级配置，数值越大，图层优先级越高；

mode*-*为静态图层模式切换配置（mode0:正常显示模式，mode1:仪表备份显示模式，mode2:camera快速显示模式）。

图层模式的详细优先级[4]配置如下表1所示。

表1 图层模式的详细优先级配置表 级

Mode0：正常模式，中控屏显示Android画面，仪表屏显示仪表画面。

优先级最高：中控屏-centeropeningapp（优先级：10级），仪表屏-clusteropeningapp（优先级：10级）

Mode1：仪表备份显示模式，中控屏显示仪表画面，仪表屏显示Android画面。

优先级最高：中控屏-cluster（优先级：11级），仪表屏-Coqos-virtio-gpu（优先级：10级）

Mode2：camera快速启动模式，中控屏显示Android画面，仪表屏显示仪表画面。在Android启动过程中，进入RVC等camera功能时，camera影像显示图层显示在Android图层和开机动画图层上。Android系统启动完了后，模式从Mode2切换成Mode0。

优先级最高：中控屏-camera（优先级：11级），仪表屏-clusteropeningapp（优先级：10级）。

2.3 非触控图层关系设计

在信息娱乐系统的设计中，将应用分为3类：普通应用、特殊应用和图层类应用。其中整体优先级显示原则：图层、应用按照优先级排序，优先级低的层级不允许覆盖优先级高的层级，优先级高的层级退出，逐级向下寻找优先级低的应用，若是没有找到特殊应用，则回到进入应用前的界面[5]。

期间规则处理[6-7]如下：普通应用如音乐、空调、系统设置等，采取优先响应用户策略，用户点击即切换；对于特殊应用，如OTA升级、E-CALL、RVC/AVM/自动泊车/代客泊车、登录界面、激活界面、语音弹框、蓝牙电话工作界面、屏保界面[8]等，无法被普通应用覆盖，特殊应用间只存在退出切换关系。

对于图层类应用，非触控图层关系设计如下：当音量弹窗、系统异常弹窗、跨应用消息框（toast）系统图层已经出现，各普通应用随后出现时，不影响系统图层显示，且系统图层在应用之上显示[9]；当音量弹窗、系统异常弹窗、跨应用toast系统图层显示在此类层级界面上方时，大旋钮上下左右推动操作有效[10]。当雷达悬浮窗已经出现，如语音弹窗、消息中心等需要收起，显示雷达悬浮窗。

系统异常弹窗包括：高温过热提示。

跨应用toast包括[11]：

（1）无线充电相关提示：“移动设备正在充电”、“手机无线充电板有异物，请检查！”、“移动设备已充满”；

（2）“USB已断开”：断开USB时提示；

（3）“不支持该设备”：如连接USB对象外的设备（如USB鼠标、USB键盘等）；

（4）“设备无响应”：如连接的USB设备Pin接触不良或损坏等；

（5）“USB端口异常”：USB端口过流。

跨应用弹窗包括：蓝牙配对提示。

音量弹窗、系统异常弹窗、跨应用toast、雷达悬浮窗：不排优先级，后面触发的直接覆盖前面的，有计时退出的，各自倒计时退出[12]。

非控制图层关系设计见表2[13]。

表2 非控制图层关系设计表[13]

2.4 图层互斥处理规则设计

与普通应用、特殊应用等处理方式不同，当图层发生互斥关系时，需要制定一套特殊规则处理策略，以免在特殊使用场景时发生图层冲突问题。

图层类应用如下拉菜单、空调设置弹窗、推送消息（Toastmessage）、跨应用弹窗、普通应用对话框[14]等，需要根据不同叠加场景设计特殊的处理方式。其中根据用户使用场景模拟，将图层冲突处理方式分为3类：保持当前界面；优先级低的图层自动退出；图层覆盖显示。

具体功能场景[15]和处理规则如表3所示。

表3 图层互斥处理规则表[15]

3 结束语

本文提出了一种基于车载信息娱乐系统的图层管理设计方案，可适用于多功能交互场景时的图层切换，设计更贴合使用体验的图层交互策略，更符合用户对座舱智能化的需求，提升用户体验，充分发挥了汽车信息娱乐系统的易用性、舒适性和科技性优势。