이 글은 커넥티드 오토모티브 인포테인먼트 시스템의 개발을 이끌어 왔으며 앞으로 도입될 기술을 주도할 혁신과 발전에 대한 정보를 제공한다. 혁신이란 차량 내 시스템과 휴대형 전자기기의 통신을 위한 새로운 수단을 발명하는데 그치지 않는다.

글 )
매튜 왓슨(Matthew Watson), 오토모티브 인포테인먼트 프로세서 생산라인 매니저
스캇 링크(Scott Linke), 오토모티브 인포테인먼트 프로세서 시스템 및 아키텍처 매니저
텍사스 인스트루먼트

앤디 그릭(Andy Gryc), 오토모티브 제품 마케팅 매니저
QNX 소프트웨어 시스템즈


오토모티브 인포테인먼트 소비자들은 차량 내 커넥티비티가 단순히 인터넷에 연결되는 것을 의미한다고 생각할 수 있다. 이 기술의 정의는 놀라울 정도로 빠르게 변화하고 있다. CAN 통신을 첨단 기술이라고 생각하는 소비자는 많지 않지만, 현재 인포테인먼트 시스템에서 CAN, MOST, 이더넷(Ethernet), USB와 같은 내부 커넥티비티 프로토콜은 차량 내 주요 기능을 가능케 하는 중요한 기반을 제공한다. 한 때는 블루투스 기술이 차량 내 ‘무선’ 커넥티비티로 정의되기도 했다. 지금은 이러한 정의가 확대되어 스마트폰 테더링, 차내 Wi-Fi 액세스 포인트, 차량 간 통신(V2V), NFC(Near Field Communication) 등을 포함한다.
지난 10년간 TI와 QNX 소프트웨어 시스템즈(QNX Software Systems Limited)는 혁신적인 커넥티드 오토모티브 인포테인먼트 솔루션을 개발하기 위해 협력해 왔다. 이러한 시스템 중 다수는 현재 최신 자동차에 탑재된 시스템에 적용되고 있으나 개발 당시만 해도 획기적인 기술이었다. 이 글은 이러한 시스템의 개발을 이끌어 왔으며 앞으로 도입될 기술을 주도할 혁신과 발전에 관한 정보를 제공한다. 혁신이란 차량 내 시스템과 휴대형 전자기기의 상호작용을 위한 새로운 수단을 발명하는데 그치지 않는다. 시스템 비용, 크기, 소비 전력 감소와 같은 ‘화려하지 않지만’ 주요한 방법을 통해서도 혁신을 이룰 수 있다. 커넥티비티는 또한 차량 내 시스템과 외부 디바이스 모두에 대해 논의될 것이다.



OMAP™ 1 프로세서
2002년에 OMAP 1 프로세서가 출시되면서 TI는 풍부한 멀티미디어 경험(MP3, WMA, AAC 오디오 디코더를 지원하는 CD-DA, CD-ROM/DVD-ROM/USB/SD)을 위한 단일 칩 오토모티브 디바이스를 선보였다. 이 디바이스는 초기 블루투스 기술을 탑재한 핸드폰을 통해 차량 내에서 핸즈프리 통화를 할 수 있는 커넥티비티 기능을 제공하기도 했다. 이 제품은 지금도 생산되고 있으며 소비자에게 풍부한 기능을 갖춘 초보 단계의 인포테인먼트 경험을 제공하고 있다. QNX 소프트웨어 시스템즈와의 제휴를 통해 이뤄진 OMAP 1 프로세서는 멀티미디어 기능과 애플리케이션 기반 프로세서를 단일 SoC(System-on-Chip)에 통합시켰다는 점에서 혁신적이다. 이 기술은 TI의 C55x DSP(Digital Signal Processor)를 사용하는 오디오 코덱과 프로세싱을 가속화했고 통신을 조율하기 위해 ARM 사의 ARM926 범용 프로세서의 단순한 API를 DSP에 활용했다.

Jacinto 1-DDR의 강화된 멀티미디어와 SDR
OMAP 1 프로세서 관련 제품을 출시한 후, TI는 2006년에 인포테인먼트 통합을 한 단계 끌어올린 Jacinto 1 제품군을 선보였다. OMAP 1과 비교했을 때 Jacinto 1은 훨씬 낮은 비용으로 DVD나 로컬 USB/SD 저장소의 압축된 비디오 파일 재생, 애플 아이팟을 위한 블루투스 A2DP 오디오 스트리밍 지원, 디지털 지상파 무선 기저대역 복조(유럽에서는 DAB, 미국에서는 HD Radio™으로 지칭함) 등의 추가적인 기능을 구현했다. 또한 Jacinto 1-DDR 디바이스는 유저 인터페이스 또는 비디오 재생에 두 개의 고해상도 컬러 디스플레이를 사용해 OEM이 보다 유연하게 스크린에 정보를 배치할 수 있게 했다.
Jacinto 1 디바이스는 TI C64x+ 고정소수점 DSP로 C55x DSP를 대체하기도 했다. C64x+DSP의 성능을 통해 그래픽 가속, 압축 오디오 디코딩, 음성인식, 무선 복조를 동시에 실행할 수 있게 됐고, 이로 인해 단일 독립 ARM CPU로 수행할 수 있는 작업의 범위가 크게 확대됐다.
TI와 QNX 소프트웨어 시스템즈가 Jacinto 1을 통해 거둔 또 다른 주요 혁신은 DSP 링크 IPC(Inter-Processor Communication) 부품이다. 이 링크는 ARM CPU와 DSP를 하나로 묶어 DSP 가속과 함께 애플리케이션과 주변장치를 통제하는 오버헤드 없는 인터페이스를 가능하게 했다. DSP 링크 IPC 소프트웨어는 Jacinto 1 프로세서의 사촌격인 OMAP 1 프로세서로부터 한 단계 진화한 모습을 보였다. DSP 링크의 소프트웨어 메커니즘의 범위가 확장되어 정보 전송을 위한 몇 개의 상이한 기술을 지원할 수 있었고, DSP에서 오디오 코덱, 그래픽 가속, 무선 복조와 같은 이질적인 기능을 동시에 실행하고 ARM 소프트웨어가 사용자 애플리케이션으로부터 긴 지연 없이 이러한 기능을 매끄럽게 통제할 수 있게 됐다.
Jacinto 1 프로세서는 하드웨어가 카메라 또는 DVD와 같은 외부 디바이스로부터 디스플레이로 영상을 직접적으로 라우팅하고 처리할 수 있게 했다. 이전의 아키텍처는 소프트웨어 알고리즘을 통해, 또는 별도의 하드웨어 디바이스를 통해 UI(User Interface)를 따라 영상 피드를 라우팅 또는 다중화 할 수 있는 기능만을 제공했다. UI를 카메라 또는 비디오 오버레이와 조합하고, 슬라이드를 실행하거나 색상 공간 작업을 수행하기 위해 소프트웨어를 사용하면 소프트웨어 처리 오버헤드가 크게 높아질 수 있고 별도의 하드웨어 디바이스로 인해 BOM(Bill-of-Materials) 비용이 증가한다. Jacinto 1 디바이스는 색상 공간 변환 또는 알파 블렌딩과 같은 그래픽 조작을 위해 하드웨어 기능을 활용함으로써 이러한 문제를 해결했다. 이와 같은 개선으로 그래픽과 관련한 부담으로부터 자유로워져 ARM CPU를 OEM 차별화를 위한 추가적 소프트웨어 기능을 위해 사용할 수 있게 됐다.
QNX 소프트웨어 시스템즈는 디바이스의 기능을 지원하는 Jacinto 1 시스템에 소프트웨어 인프라 구성부품을 제공했다. 그 예로는 DSP 링크를 통해 접근할 수 있는 DSP 코덱을 이용한 멀티미디어 프레임워크와 서드파티가 제작한 DSP 가속된 그래픽 기능을 QNX 소프트웨어 시스템즈의 OpenGL ES 드라이버로 통합하는 것 등이 있다.




스마트폰 시대의 그래픽과 사용자 경험을 강화하는 Jacinto 3
TI는 2008년에 OMAP 3 프로세서와 Jacinto 3 디바이스를 출시했다. 이 두 가지 디바이스는 모두 ARM짋 Cortex™-A8 코어와 이매지네이션 테크놀로지스(Imagination Technologies)의 PowerVR™ SGX를 포함하고 있었다. 이 시스템은 Jacinto 1-DDR 솔루션과 동일한 커넥티비티 옵션을 제공했으나 풍부한 그래픽과 저 지연 터치스크린 지원 등의 측면에서 상당히 개선된 모습을 보였다.
소프트웨어를 통한 혁신적인 도약도 이루어졌다. Jacinto 3 디바이스를 사용하면 단일 칩에서 인포테인먼트 소프트웨어 전체를 실행할 수 있었다. 마침내 시스템을 구동하기 위해 별도의 CPU, GPU 및 DSP 부품을 몇 개씩이나 갖추지 않아도 되는 시대가 온 것이다. QNX 소프트웨어 시스템즈는 Jacinto 3의 기능과 지난 10년간의 오토모티브 기술 발전을 활용해 첫 번째 QNX CAR™ 애플리케이션 플랫폼을 개발했고, 이 플랫폼은 오토모티브 인포테인먼트 제품을 위한 초기 단계의 통합에 따른 어려움을 상당히 줄여줬다. QNX CAR 애플리케이션 플랫폼은 모든 별도의 소프트웨어 구성요소를 ‘현대적인’ 인포테인먼트 시스템에 필요한 모든 기능을 포괄하는 하나의 패키지로 통합했다. 모든 인포테인먼트 기능을 하나의 칩이 가지고 있는 단일 소프트웨어 아키텍처에 통합시킴으로써 프로젝트의 BOM 비용이 절감됐고 사전 통합 소프트웨어 구성요소는 개발비용을 감소시켰다.
이는 오토모티브 관련 1차 협력 업체들에게 전례 없는 성공이었다. 개념 설정에서 생산까지 소요되는 개발시간을 3년에서 14개월로 단축한 공급업체도 있었다.

Jacinto 4 및 5
2010년에 출시된 Jacinto 4와 5의 프로세서군은 풀 HD, 1080p 영상 디코딩/인코딩 및 디스플레이 등의 멀티미디어 기술을 한 단계 도약시켰다. 또한 DSP도 C674+ 부동소수점 DSP로 한 단계 업그레이드 됐다. 이 칩들은 현재 양산 차에 적용되고 있으며 사용자들에게 완전한 기능을 갖춘 커넥티드 인포테인먼트 경험을 저렴한 비용으로 제공하고 있다.
Jacinto 4와 5에서 이루어진 QNX와 TI의 혁신은 MOST MLB, 이더넷 AVB, PCIe, SATA와 함께 개선된 추가적인 커넥티비티를 제공함으로써 보다 광범위한 네트워크와 주변장치에 연결될 수 있게 하는데 중점을 뒀다. 또한 TI는 단일 칩 다중 표준 WiLink™ 7Q 콤보 커넥티비티 솔루션의 오토모티브 버전을 선보였다. 최초로 와이파이, 블루투스, GPS 기술이 단일 오토모티브 칩에 통합되어 Jacinto 프로세스에 인터페이싱 된 것이었다.
메인 CPU에서 분리하여 높은 인터럽트 부하가 실시간 레이턴시 요건이 따르는 소프트웨어 서비스에 전용으로 사용할 수 있는 듀얼 ARM Cortex-M3 CPU(전용 L1 캐시와 함께)는 Jacinto 4와 5에서 새롭게 추가된 기능이었다. 단일 Cortex-M3 코어를 통해 비디오 스트림 디코딩과 비디오 프레임 생산을 관리할 수 있기 때문에, 메인 CPU의 부하가 파일 입출력(SD 카드로부터 영화 파일 읽기)과 오디오 디코딩으로 줄어들었다. TI는 기존의 하드웨어 메일함 및 스핀락과 함께 Cortex-M3 코어(SYSLink)를 포함하도록 DSP 링크(ARM-DSP) 프로세서 간 커뮤니케이션 API를 개선함으로써 성능을 더욱 강화시켰다.
QNX CAR 애플리케이션 플랫폼이 거둔 성공을 발판으로 QNX 소프트웨어 시스템즈는 Jacinto 4와 OMAP 4 프로세서를 초기 하드웨어 플랫폼으로 사용하는 차세대 구현을 시작했다. QNX의 오토모티브팀은 SYSLink가 제공하는 새로운 기능을 최대한 활용하기 위해, QNX 멀티미디어 엔진을 위한 코덱을 도입해 엔진 성능을 개선했다.
QNX 소프트웨어 시스템즈는 인포테인먼트 소프트웨어 환경의 또 다른 진화인 QNX CAR 2 애플리케이션 플랫폼을 개발하기 위해 Jacinto 4의 기능을 활용했다. QNX CAR 2는 HTML5를 포함하는 다수의 사용자 인터페이스 기술을 지원하도록 설계된 모듈러 아키텍처를 사용한다. 기저 서비스는 서비스 레이어를 통합하는 지속적 발행/구독(Persistent Publish/Subscribe, PPS) 기술을 통해 보호되며, 이러한 모듈 방식은 오토모티브 인포테인먼트 시스템을 시장에 출시하기까지 소요되는 전반적인 개발시간을 단축시키고, 개발자에게는 엄격한 아키텍처 보다 더 다양한 맞춤 옵션을 제공한다.




차세대 커넥티드 인포테인먼트 솔루션
QNX 소프트웨어 시스템즈와 TI는 2016년도 신차와 그 이후를 바라보며 커넥티드 인포테인먼트 솔루션을 개발해 나갈 예정이다. TI는 OMAP 5 프로세서의 오토모티브 인포테인먼트용 최신 Jacinto 6 프로세서와 함께 ARM Cortex-A15을 이용한다. OMAP 5 아키텍처를 바탕으로 Jacinto 6는 기존 Jacinto 5의 CPU, 그래픽(Imagination Technologies의 PowerVR SGX544MP2를 사용), 멀티미디어, SDR에 비교했을 때 상당한 성능 개선을 보이며, HD 서라운드뷰 카메라, 다중 동시 HD 디스플레이, USB 3.0, PCIe2, SATA 지원 등 개선된 인터페이스를 추가적으로 제공한다.
QNX CAR 2 애플리케이션 플랫폼은 ARM Cortex-A15 디바이스에서 제공되는 최초의 종합 인포테인먼트 플랫폼으로서, 그 기능은 앞으로도 계속해서 진화하여 OMAP 5 플랫폼과 Jacinto 6 프로세서가 제공하는 하드웨어 기능을 지원할 수 있게 될 것이다.
Jacinto 6 플랫폼은 다중 카메라 입력과 적응형 순항 제어(Adoptive Cruise Control, ACC), 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning, LDW), 졸음운전 경고와 기타 다양한 기능에 사용되는 카메라를 포함하고 있어서 설계자가 ADAS(Advanced Driver Assistance and Safety) 기능을 지원하는 인포테인먼트 시스템을 개발할 수 있게 해준다. 여러 가지 버전의 QNX짋 Neutrino짋 RTOS가 신뢰도 높은 시스템에 대한 세이프티 인증을 획득했기 때문에 OMAP 5 프로세서, QNX 인포테인먼트, ADAS를 조합한 시스템은 업계의 요구조건을 충족하여 보다 진보된 멀티미디어 기능과 안전 기능을 통합함과 동시에 비용을 줄일 수 있을 것이다.
TI의 Jacinto 6 플랫폼과 QNX 플랫폼 솔루션을 통해 다음과 같은 커넥티비티 기능을 비용 효율적으로 강화할 수 있다.

· 차량 내 서브시스템을 연결하는 이더넷 AVB 및/또는 MOST MLB 150 멀티미디어 인터페이스
· 와이파이 인증 미라캐스트(Wi-Fi CERTIFIED Miracast™) 등의 표준을 지원(무선 스트리밍 및 프로젝티드 모드로)하는 디바이스를 위한 TI의 WiLink 7Q 및 WiLink 8Q 콤보 커넥티비티 솔루션을 통한 무선 커넥티비티. WiLink 8Q는 새로운 차원의 크로스 플랫폼(cross-platform) 확장성을 달성했고 하기 AEC-Q100 인증을 받았다.
- NFC
- GNSS(GPS + GLONASS)
- 블루투스/블루투스 저에너지
- Wi-Fi
· 다중 비디오 입력 또는 서라운드뷰 카메라 인터페이스 및 처리
· 멀티 인스턴스(multi-instance) 디지털 라디오 지원
· 다중 HD 디스플레이

미래
2018년, 2020년, 그리고 그 이후의 오토모티브 인포테인먼트 시스템이 보여줄 미래는 어떤 모습일까?
디바이스 통합과 기능 확대 추이는 앞으로도 계속될 것이며, 그 속도는 더욱 빨라질 것이다. 이러한 추세가 풀 칵핏(full cockpit) 디스플레이와 세이프티 및 인포테인먼트 기능의 융합을 실현할 가능성이 높다. 소비자의 혁신과 적응 속도에 보조를 맞추기 위한 오토모티브 기술에 대한 수요와 함께 개선된 디바이스 커넥티비티와 소프트웨어 개발기간의 단축에 대한 수요 또한 계속해서 증가할 것이다. 궁극적으로 완전히 자율 주행 차량을 향해가는 ADAS 기능의 발전은 일상생활에서 사용하는 기술을 운전 중에도 즐기고자 하는 소비자의 기대에 따른 자연스러운 결과이다.
확실한 사실 한 가지는 TI와 QNX 소프트웨어 시스템즈는 계속해서 최상의 성능과 비용 효율을 제공할 하드웨어와 소프트웨어를 정의하고 개발하기 위해 함께 도전해 나아갈 계획이라는 것이다.  ES