CN108040214B - 一种通过FPD-Link III中的SPI通道实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过FPD‑Link III中的SPI通道实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构，包括车载娱乐处理器、仪表处理器、车载娱乐系统端的SPI控制器、仪表端的SPI控制器、FPD‑Link III线束、LVDS编码器DS90UB949、LVDS解串器DS90UB940，所述车载娱乐系统端的SPI控制器与车载娱乐处理器相连，所述LVDS编码器DS90UB949与车载娱乐系统端的SPI控制器相连，所述仪表端的SPI控制器与仪表处理器相连，所述LVDS解串器DS90UB940与仪表端的SPI控制器相连，所述LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940通过FPD‑Link III线束相连。本架构能够有效满足车载娱乐系统与仪表之间双屏互联时应用数据及图片、文字等信息的快速传输，保证用户操作响应的实时性。

Description

一种通过FPD-Link III中的SPI通道实现车载娱乐系统与仪 表双屏互联的架构
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及到车载娱乐系统与大屏或全液晶仪表之间实现双屏互联的架构，具体地说是涉及一种用于通过FPD-Link III线束中的SPI通道实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，汽车仪表与车载娱乐系统的功能越来越丰富，两者之间进行信息交互的需求也越来越多，尤其是将车载娱乐系统中的数据信息传输至仪表中进行显示。现有技术中通常是在车载娱乐系统与仪表之间设置LVDS及IIC信号线，这样车载娱乐系统可通过LVDS信号线传输视频以及通过IIC信号线传输专辑图片/歌手照片/联系人照片等信息给仪表。然而这种方式存在IIC信号线传输图片速率满足不了歌曲切换的速度，以及歌曲发生切换时，与歌曲相关的图片等信息未能及时跟随切换。另外，IIC信号线的传输速率比较低，例如20KB的图片(20*8＝160Kb)以IIC信号线通用的100Kb/s的速率传输时，其耗时约为160/100＝1.6s，并且，如果IIC信号线中数据校验出错而请求重发的话，其传输耗时将翻倍。然而实车上歌曲发生切换时，基本200ms就能够发生一次切换，因此，采用IIC信号线传输方式下的1.6s远远满足不了实车需求。由此可见，现有的车载娱乐系统与仪表之间的连接架构存在仪表既要显示导航和歌曲/收音机/蓝牙电话时，车载娱乐系统无法同时将两个画面通过LVDS信号线同时传输给仪表的缺陷，这样就影响产品的使用效果而导致用户体验度差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过FPD-Link III中的SPI通道实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构，该架构中采用FPD-Link III线束将车载娱乐系统与仪表进行连接，并通过FPD-Link III线束的SPI通道传输数据和图片。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种通过FPD-Link III中的SPI通道实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构，包括车载娱乐处理器、仪表处理器、车载娱乐系统端的SPI控制器、仪表端的SPI控制器、FPD-Link III线束、LVDS编码器(serializer)DS90UB949、LVDS解串器(deserializer)DS90UB940，所述车载娱乐系统端的SPI控制器与车载娱乐处理器相连，所述LVDS编码器DS90UB949与车载娱乐系统端的SPI控制器相连，所述仪表端的SPI控制器与仪表处理器相连，所述LVDS解串器DS90UB940与仪表端的SPI控制器相连，所述LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940通过FPD-Link III线束相连。
作为本发明的一种改进，所述FPD-Link III线束采用低成本的双绞线或同轴电缆，能够在传输高清视频信号的同时传输控制信号，因此在汽车电子行业大量采用。所述FPD-Link III线束的数量为2路，一路传输高清视频信号，另一路传输高速SPI信号。
作为本发明的一种改进，所述LVDS解串器DS90UB940输出SPI、IIC以及LVDS三路信号至仪表处理器。其中，LVDS作为视频流传输通道，SPI作为歌曲/收音机/蓝牙电话等相关图片和文字的传输通道。然后在仪表处理器中重构歌曲/收音机/蓝牙电话的画面和效果。
作为本发明的一种改进，所述车载娱乐系统端的SPI控制器和仪表端的SPI控制器的FIFO缓存器的容量为256字节，设置SPI控制器传输的SPI数据帧和FIFO缓存器的容量相同，亦为256字节。
作为本发明的一种改进，所述LVDS编码器DS90UB949还通过三路GPIO信号线连接车载娱乐处理器，所述LVDS解串器DS90UB940也通过三路GPIO信号线连接仪表处理器。三路GPIO信号线中的一路GPIO信号线作为帧传输完成通知(frame_ready)，另外两路GPIO信号线作为传输反馈(reply_clk、reply_dat)。
本发明所提出的双屏互联架构所采用数据传输方法，包括如下步骤：
(1)车载娱乐处理器通过车载娱乐系统端的SPI控制器发送完整的1帧数据，待1帧所有数据全部传出后，车载娱乐处理器通过三路GPIO信号线通知仪表端的SPI控制器读取SPI FIFO数据；空闲时，车载娱乐处理器驱动frame_ready管脚为高电平，帧数据传输完成后，车载娱乐处理器驱动frame_ready管脚产生负脉冲(下降沿)；
(2)通过LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940的GPIO透传功能，仪表处理器能够检测到frame ready管脚的下降沿，并产生接收中断，在中断处理函数中将SPIFIFO数据读取到内存中；仪表处理器校验当前帧数据的完整性，并将校验结果通过两个GPIO管脚(定义为reply_clk管脚、reply_dat管脚)反馈给车载娱乐处理器；空闲时，仪表处理器驱动reply_clk管脚为高电平，如果校验通过，仪表处理器设置reply_dat管脚为高电平后，再驱动reply_clk管脚产生负脉冲(下降沿)；如果校验不通过，仪表处理器设置reply_dat管脚为低电平后，再驱动reply_clk管脚产生负脉冲(下降沿)；
(3)通过LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940的GPIO透传功能，车载娱乐处理器能够检测到reply_dat管脚的下降沿，产生中断，在中断处理函数中读取reply_clk管脚的状态；如果reply_dat管脚为高电平，该帧接收成功，车载娱乐处理器开始发送下一帧；如果reply_dat管脚为低电平，该帧接收失败，车载娱乐处理器开始重复发送当前帧。
相对于现有技术，本发明所提出的一种通过FPD-Link III中的SPI实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构整体结构设计巧妙，成本低，由于所使用的LVDS编码器DS90UB949经过LVDS解串器DS90UB940的解串操作后具备SPI、IIC以及LVDS三个通道，从而能够通过LVDS通道高速传输视频信号，而通过SPI通道传输歌曲/收音机/蓝牙电话等相关图片和文字，能够有效满足车载娱乐系统与仪表之间双屏互联时应用数据及图片、文字等信息的快速传输，保证用户操作响应的实时性；另外，所采用的LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940能够透传SPI和GPIO信号，可实现车载娱乐系统和仪表之间的SPI和GPIO的“虚拟电路”连接，使得车载娱乐系统传输给仪表的歌曲/收音机/蓝牙电话等相关图片和文字信息可通过FPD-Link III线束的SPI通道传输，因此大大节省了硬件成本，同时也能够有效保证车载娱乐系统传输过来的歌曲/收音机/蓝牙电话的视频画面能同仪表的UI风格统一。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构框图。
图2为本发明优选实施例的结构示意图。
图3为本发明优选实施例的LVDS编码器和LVDS解串器的SPI透传时序图。
图4为本发明优选实施例的车载娱乐系统和仪表的通信时序图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图1和2所示，给出了一种通过FPD-Link III中的SPI实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构，包括车载娱乐处理器、仪表处理器、车载娱乐系统端的SPI控制器、仪表端的SPI控制器、FPD-Link III线束、LVDS编码器DS90UB949、LVDS解串器DS90UB940，所述车载娱乐系统端的SPI控制器与车载娱乐处理器相连，所述LVDS编码器DS90UB949与车载娱乐系统端的SPI控制器相连，所述仪表端的SPI控制器与仪表处理器相连，所述LVDS解串器DS90UB940与仪表端的SPI控制器相连，所述LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940通过FPD-Link III线束相连。
其中，所述FPD-Link III线束的数量为2路，将一路线束传输高清视频信号，将另一路线束传输高速SPI信号。所述LVDS解串器DS90UB940输出SPI、IIC以及LVDS三路信号至仪表处理器，其中，LVDS作为视频流传输通道，SPI作为歌曲/收音机/蓝牙电话等相关图片和文字的传输通道。然后在仪表处理器中重构歌曲/收音机/蓝牙电话的画面和效果。
另外，为了最大限度的提高通讯速率和可靠性，并且降低软件开销，使能所述车载娱乐系统端的SPI控制器和仪表端的SPI控制器的硬件FIFO(即FIFO缓存器)，SPI控制器能够保证一帧的传输全部由硬件完成，不需要软件干预，大大减轻仪表处理器软件处理开销，并且减少因为软件干预带来的各种时序问题。
所述车载娱乐系统端的SPI控制器和仪表端的SPI控制器的FIFO缓存器的容量为256字节，设置SPI控制器传输的SPI数据帧和FIFO缓存器的容量相同，亦为256字节。因此，当一副图片大于256字节，需要拆分成多个帧进行依次发送。
所述LVDS编码器DS90UB949还通过三路GPIO信号线连接车载娱乐处理器，所述LVDS解串器DS90UB940也通过三路GPIO信号线连接仪表处理器。三路GPIO信号线中的一路GPIO信号线作为帧传输完成通知(frame_ready)，另外两路GPIO信号线作为传输反馈(reply_clk、reply_dat)。
如图3-4所示，采用上述架构进行车载娱乐系统与仪表之间的收音机/歌曲/蓝牙电话信息互联。
涉及的数据内容包括如下几个方面：
收音机：FM/AM,频率，搜索状态
歌曲：歌手名，歌曲名，专辑图片，专辑名，歌曲总时长，当前播放时长，歌曲总数，当前歌曲序号，播放/暂停
蓝牙电话：来电/接听/挂断状态，联系人姓名，联系人头像，通话时间，电话号码
所采用的FIFO数据帧格式如下：
车载娱乐系统向仪表传输上述数据的流程具备包括如下步骤：
(1)车载娱乐处理器通过车载娱乐系统端的SPI控制器发送完整的1帧数据(0x550xAA……)，待1帧所有数据全部传出后，车载娱乐处理器通过三路GPIO信号线通知仪表端的SPI控制器读取SPI FIFO数据；空闲时，车载娱乐处理器驱动frame_ready管脚为高电平，帧数据传输完成后，车载娱乐处理器驱动frame_ready管脚产生负脉冲(下降沿)；
(2)通过LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940的GPIO透传功能，仪表处理器能够检测到frame ready管脚的下降沿，并产生接收中断，在中断处理函数中将SPIFIFO数据读取到内存中；仪表处理器校验当前帧数据的完整性，并将校验结果通过两个GPIO管脚(定义为reply_clk管脚、reply_dat管脚)反馈给车载娱乐处理器；空闲时，仪表处理器驱动reply_clk管脚为高电平，如果校验通过，仪表处理器设置reply_dat管脚为高电平后，再驱动reply_clk管脚产生负脉冲(下降沿)；如果校验不通过，仪表处理器设置reply_dat管脚为低电平后，再驱动reply_clk管脚产生负脉冲(下降沿)；
(3)通过LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940的GPIO透传功能，车载娱乐处理器能够检测到reply_dat管脚的下降沿，产生中断，在中断处理函数中读取reply_clk管脚的状态；如果reply_dat管脚为高电平，该帧接收成功，车载娱乐处理器开始发送下一帧；如果reply_dat管脚为低电平，该帧接收失败，车载娱乐处理器开始重复发送当前帧。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种通过FPD-Link III中的SPI实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构，其特征在于：包括车载娱乐处理器、仪表处理器、车载娱乐系统端的SPI控制器、仪表端的SPI控制器、2路FPD-Link III线束、LVDS编码器DS90UB949、LVDS解串器DS90UB940，所述车载娱乐系统端的SPI控制器与车载娱乐处理器相连，所述LVDS编码器DS90UB949与车载娱乐系统端的SPI控制器相连，所述仪表端的SPI控制器与仪表处理器相连，所述LVDS解串器DS90UB940与仪表端的SPI控制器相连，所述LVDS解串器DS90UB940输出SPI、IIC以及LVDS三路信号至仪表处理器，所述LVDS编码器DS90UB949还通过三路GPIO信号线连接车载娱乐处理器，所述LVDS解串器DS90UB940也通过三路GPIO信号线连接仪表处理器，其中，LVDS作为视频流传输通道，SPI作为歌曲/收音机/蓝牙电话相关图片和文字的传输通道，三路GPIO信号线中的一路GPIO信号线作为帧传输完成通知frame_ready，另外两路GPIO信号线作为传输反馈reply_clk和reply_dat，所述LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940通过FPDLinkIII线束相连，一路所述FPD-Link III线束传输高清视频信号，另一路所述FPD-Link III线束传输高速SPI信号；所述车载娱乐系统端的SPI控制器和仪表端的SPI控制器的FIFO缓存器的容量为256字节，设置SPI控制器传输的SPI数据帧和FIFO缓存器的容量相同，亦为256字节。
2.如权利要求1所述的通过FPD-Link III中的SPI实现车载娱乐系统与仪表双屏互联的架构采用的数据传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）车载娱乐处理器通过车载娱乐系统端的SPI控制器发送完整的1帧数据，待1帧所有数据全部传出后，车载娱乐处理器通过三路GPIO信号线通知仪表端的SPI控制器读取SPIFIFO数据；空闲时，车载娱乐处理器驱动frame_ready管脚为高电平，帧数据传输完成后，车载娱乐处理器驱动frame_ready管脚产生负脉冲；
（2）通过LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940的GPIO透传功能，仪表处理器能够检测到frame ready管脚的下降沿，并产生接收中断，在中断处理函数中将SPI FIFO数据读取到内存中；仪表处理器校验当前帧数据的完整性，并将校验结果通过两个GPIO管脚反馈给车载娱乐处理器；两个GPIO管脚为reply_clk管脚和reply_dat管脚，空闲时，仪表处理器驱动reply_clk管脚为高电平，如果校验通过，仪表处理器设置reply_dat管脚为高电平后，再驱动reply_clk管脚产生负脉冲；如果校验不通过，仪表处理器设置reply_dat管脚为低电平后，再驱动reply_clk管脚产生负脉冲；
（3）通过LVDS编码器DS90UB949和LVDS解串器DS90UB940的GPIO透传功能，车载娱乐处理器能够检测到reply_dat管脚的下降沿，产生中断，在中断处理函数中读取reply_clk管脚的状态；如果reply_dat管脚为高电平，该帧接收成功，车载娱乐处理器开始发送下一帧；如果reply_dat管脚为低电平，该帧接收失败，车载娱乐处理器开始重复发送当前帧。
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