Automotive-Infotainment: Passiver Media Hub für ein aktives Fahrerlebnis

Autor / Redakteur: Hope Bovenzi* / Benjamin Kirchbeck

Lassen Sie sich von der Bezeichnung nicht irreführen: Ein passiver Media Hub ist ein aktiver Bestandteil Ihres Fahrerlebnisses. Die Gründe erklärt Ihnen dieser Beitrag.

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Ein passiver Hub ist meist ein entfernt angeordnetes Port-Subsystem ohne Logikschaltungen, während ein aktiver Hub eine integrierte Schaltung (IC) oder einen Mikrocontroller (MCU) enthält, um Features wie zum Beispiel USB On-the-Go (OTG) zu programmieren.
Ein passiver Hub ist meist ein entfernt angeordnetes Port-Subsystem ohne Logikschaltungen, während ein aktiver Hub eine integrierte Schaltung (IC) oder einen Mikrocontroller (MCU) enthält, um Features wie zum Beispiel USB On-the-Go (OTG) zu programmieren.
(Bild: TI)

Zu den wichtigsten Faktoren, die den Automotive-Infotainment-Sektor vorantreiben, gehört der Bereich der elektronischen Kleingeräte („Personal Electronics“). Smartphones, Tablets und Laptops sind nur wenige Beispiele für die Gadgets, die das Design der Benutzeroberfläche für die Mediennutzung im Auto geprägt haben. Die Trends auf diesem Markt können sich so schnell ändern, dass Automobilhersteller und Tier-1-Zulieferer gleichsam mit dem Rücken zur Wand stehen und die Designzyklen deutlich kürzer machen müssen, als es sonst in der Automobilwelt üblich ist.

Nach der Einführung von USB Typ-C und USB Power Delivery auf dem Personal-Electronics-Markt im Jahr 2014 musste sich der Automobilmarkt rasch anpassen. Der Absatz an USB-Geräten hat sich in den vergangenen Jahren stetig erhöht, und auch für die kommenden Jahre stehen die Zeichen eindeutig auf Wachstum. Nach Angaben des Marktforschungsunternehmens Strategy Analytics sollten 2017 etwa 23 Millionen USB-Ports für Automotive-Anwendungen abgesetzt werden, und für 2018, also das erste Jahr, in dem USB Typ-C in Automobilen zum Einsatz kommt, wird ein Anstieg auf über 25 Millionen erwartet.

Blockschaltbild des passiven Media-Hub-Systems.
Blockschaltbild des passiven Media-Hub-Systems.
(Bild: TI)

Das Wachstum der USB-Technik in Fahrzeugen sollte eigentlich nicht überraschen, denn den Konsumenten ist es wichtig, auch im Auto vernetzt zu bleiben. Der jüngste USB-Steckverbinder ist gleichzeitig der bisher vielseitigste: USB Typ-C unterstützt hohe Leistungen (bis 100 W) und hohe Datenraten (bis zu USB-3.1-Datenraten) und kann in beiden Lagen gesteckt werden. Ideale Voraussetzungen also für elektronische Kleingeräte und jetzt auch für den Einsatz im Auto.

Die erwartete steile Zunahme des Absatzes von USB-Ports im Auto bedeutet, dass deutlich mehr Bereiche im Fahrzeug mit USB-Ports ausgestattet werden. USB-Ports, die in Subsysteme integriert werden, die man als „Media Hubs“ bezeichnet, findet man üblicherweise an etwas entlegenen Orten wie etwa in Armlehnen, vor dem Schalthebel, im Handschuhfach oder an einem Rücksitz, um an komfortableren Stellen im Auto für die Verfügbarkeit von Strom und Daten zu sorgen. Diese Media Hubs sind in der Regel über ein 1 bis 3 Meter langes Kabel mit der Head Unit verbunden und können entweder als passiver oder als aktiver Hub ausgeführt sein. Welche Variante eignet sich am besten für Ihr Infotainment-System? Der wichtigste Unterschied ist folgender: ein passiver Hub ist meist ein entfernt angeordnetes Port-Subsystem ohne Logikschaltungen, während ein aktiver Hub eine integrierte Schaltung (IC) oder einen Mikrocontroller (MCU) enthält, um Features wie zum Beispiel USB On-the-Go (OTG) zu programmieren.

Es hat viele Vorteile, einen passiven Media Hub anstelle eines aktiven Media Hubs vorzusehen. Unter anderem sind weniger Redundanz und die kürzere Markteinführungszeit zu den Pluspunkten zu rechnen. Eine bessere Wahl ist ein passiver Media Hub auch deshalb, weil viele Head Units schon mit einer MCU oder einem USB-Hub-IC ausgestattet sind, mit denen sich die USB-OTG-Funktionalität steuern lässt. Der Verzicht auf einen zusätzlichen digitalen Controller im Subsystem reduziert die unnötige Redundanz. Das Design passiver Media-Hub-Subsysteme mithilfe einfach anzuwendender Referenzdesigns macht außerdem die Entwicklung einfacher und reduziert die Markteinführungszeit auf ein Minimum.

Bild 1 zeigt ein Referenzdesign, das an die Head Unit angeschlossen wird und als passives Media-Hub-System fungiert. In der Head Unit nimmt sich das USB-Hub-IC der USB-OTG-Funktionalität für beliebte Applikationen wie etwa Apple CarPlay oder Android Auto an. Bei aktiven Media Hubs ist dieses USB-Hub-IC möglicherweise in das entfernte Media-Hub-Subsystem integriert.

Das Referenzdesign verkörpert ein einzigartiges Konzept für Media-Ports, die nach Datentransfers verlangen. Das in der Abbildung dargestellte Referenzdesign ist eine flexible, passive Lösung, das dem System einen Rollentausch mit der Head Unit und das Laden sowohl von USB Typ-C- als auch von älteren Geräten mit einer kleinen, nur ca. 2,5 x 5 cm messenden Lösung gestattet. USB 2.0 kann über ein USB Typ-C-Port mit 15 W unterstützt werden.

Mit der Nachfrage der Konsumenten nach Stromversorgungs-Möglichkeiten für elektronische Kleingeräte in Fahrzeugen wird auch die Zahl der verbauten Media Hubs zunehmen. Das Design mit USB Typ-C kann zwar eine Herausforderung darstellen, doch die Ressourcen, die TI als Starthilfe für das Design passiver Media Hubs anbietet, helfen bei der Beschleunigung des Designs und der Eindämmung der Komplexität.

* *Hope Bovenzi ist Systems Engineer im Bereich Automotive Infotainment Systems bei Texas Instruments

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