CN102231076A

CN102231076A - 一种汽车人机界面系统及其运作方法

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Publication number: CN102231076A
Application number: CN2011101861235A
Authority: CN
Inventors: 姚劲; 刘孔祥; 王平
Original assignee: SAIC Chery Automobile Co Ltd
Current assignee: Chery Automobile Co Ltd
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2031-07-05
Also published as: CN102231076B

Abstract

本发明涉及一种汽车人机界面系统及其运作方法，包括高速CAN，身控制器BCM，人机交互接口控制器HMI，音响导航系统控制器RRM，空调控制器CLM和仪表控制器ICM，所述车身控制器BCM、人机交互接控制器口HMI、音响控制器RRM、空调控制器CLM和仪表控制器ICM作为网络节点由高速CAN连接构成一个通讯网络，其中人机交互接口控制器HMI包括多功能操作旋钮，其与其他各个控制器的电控单元通过CAN总线连接起来。

Description

一种汽车人机界面系统及其运作方法

技术领域

本发明涉及汽车自动化领域，主要表现在网络总线通讯及多功能人机交互界面操作实现策略方面，具体涉及一种汽车人机界面系统及其运作方法。

背景技术

随着汽车行业越来越重视汽车安全、环保等问题，大大促进了新技术的开发运用，越来越多的电子技术应用到汽车上。大量的传感器、控制器在汽车上的应用，极大地改善了汽车的安全、环保、舒适等性能，提高了汽车的整体性能和水平。为了减少线束的使用，实现系统之间的快速通讯和数据共享，现代汽车广泛采用网络技术。汽车技术发展到今天，可以说网络技术的应用是一次革命，是高新技术在汽车上应用的最好体现。作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN BUS已被广泛应用到各个自动化控制系统中。例如，在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域，CAN BUS都具有不可比拟的优越性。

现代汽车工业的不断发展，使得人们对汽车的舒适性和操作的便利性要求越来越高。车载信息娱乐和信息通信系统给汽车提供了更多的舒适性、娱乐性和更容易的操控性能，包括多媒体的(DVD或者CD)的控制、车身电子的控制及空调的控制等等。电子设备的增加，也意味着汽车的仪表板上会有更多的按键，包括音响、空调、GPS、定速巡航等。这么多的按键，对操作的便利性有着很高的要求。但是现在的汽车的这些控制开关是相互独立的，一个开关(按键或者旋钮)只能控制一个参数，不能通过统一的多功能人机交互调节开关来调节所需的各个参数，且在行车过程中利用多个开关来进行设置的话会分散驾驶员的注意力，导致行车安全隐患。人机交互系统的诞生，有效的简化了操作的步骤和过程，提供驾驶的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用CAN总线的方式来实现多媒体娱乐及车身相关控制的人机交互界面系统来方便用户的使用。多媒体娱乐系统及车身控制系统的动态信息必须具有实时性，各子系统需要将车辆的公共数据实时共享，且不同控制单元的控制周期不同，数据转换速度、控制命令优先级也不同，因此需要一种具有优先权竞争模式的数据交换网络，整车通讯系统必须具有很强的容错能力和快速处理能力。良好的通讯系统是实现可靠运行的关键。CAN总线结构是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络。本发明的核心技术是采用CAN总线来完成多功能的人机界面系统网络的实现方式。

采用CAN总线来实现了多功能人机界面系统操作方式，利用多功能操作旋钮辅以多个按钮通过液晶屏幕显示，实现对车辆功能的控制和对车辆信息的查看，在提供方便快捷的同时保证了行车的安全，使得通讯娱乐系统、安全舒适系统、车身电子系统的操作更为方便快捷、安全可靠，让驾乘汽车成为享受和乐趣。该方案采用总线型拓扑结构，利用事件型CAN消息，降低网络的整体负载，提高实时性能，实现通讯娱乐系统、安全舒适系统及车身电子系统的各种控制功能，并且增加了整车系统的安全性和稳定性。

具体技术方案如下：

一种汽车人机界面系统，包括高速CAN总线，车身控制器BCM，人机交互接口控制器HMI，音响导航系统控制器RRM，空调控制器CLM和仪表控制器ICM，所述车身控制器BCM、人机交互接控制器口HMI、音响控制器RRM、空调控制器CLM和仪表控制器ICM作为网络节点由高速CAN连接构成一个通讯网络，其中人机交互接口控制器HMI为多功能操作旋钮，其与其他各个控制器的电控单元通过CAN总线连接起来。

进一步地，车身控制器BCM和仪表控制器ICM带终端电阻。

进一步地，所述高速CAN总线速率为500kbit/s。

进一步地，所述多功能操作旋钮通过CAN通讯连接至音响导航系统控制器RRM、车身控制器BCM和空调控制器CLM。

进一步地，所述人机交互接口控制器HMI的多功能操作旋钮为彩色液晶触摸屏。(修改14：删除“进一步地，所述人机交互接口控制器HMI的多功能操作旋钮为彩色液晶触摸屏。”)

上述汽车人机界面系统的运作方法，采用如下步骤：

(1)人机交互接口控制器HMI的多功能操作旋钮将按键信息发送至车身控制器BCM，和/或音响导航系统控制器RRM，和/或空调控制器CLM；

(2)音响导航系统控制器RRM将按键信息转化为相应的控制信息发送至车身控制器BCM，和/或空调控制器CLM；

(3)相应信息实现对车身，和/或音响导航系统，和/或空调的控制；

(4)通过车身控制器BCM及空调控制器CLM的反馈信息给音响导航系统控制器RRM，实现相应的提示策略。

进一步地，音响导航系统控制器RRM接收车身控制器BCM转发的实时车速信号及相关的检验信号，并控制音响导航系统随车速的提升而逐步的增加音量大小。

进一步地，音响导航系统控制器RRM解析人机交互接口控制器HMI的按键信号；音响导航系统控制器RRM发出相应的设置信号至车身控制器BCM；实现设置外部照明延时时间的功能。

进一步地，音响导航系统控制器RRM解析人机交互接口控制器HMI的按键信号，并发出相应的设置信号至车身控制器BCM，实现设置设防提示信息的功能。

进一步地，音响导航系统控制器RRM解析人机交互接口控制器HMI的按键信号，并发出相应的设置信号至车身控制器BCM，实现设置解锁模式的功能。

与目前现有技术相比，本发明采用了CAN总线技术，通过多功能操作旋钮(HMI)将按键信息及相应的解析信息发送给RRM(音响导航系统)、BCM(车身控制器)及CLM(空调)来实现多媒体控制及车身、空调等控制，并通过BCM及CLM的反馈信息给RRM，来实现相应的提示策略。

CAN总线优化了各控制模块之间通讯成本和通讯实效性的问题，使整个通讯系统性能更稳定、功能扩展更方便、智能化程度更高。减少了线束的数量和控制器接口的引脚数目，减少线束，降低成本。实现分布网络式控制系统，保证了通讯的可靠性和实时性。与此同时可以更简单、迅速地实现在线编程、在线诊断，甚至多个控制器共同作用等新功能，提高车辆功能扩展性和控制可靠性，降低开发成本和缩减开发周期，也降低了汽车的故障率。

附图说明

图1为本发明多功能人机交互系统架构框图

图2为车辆信息设置功能界面

图3为空调设置功能界面

图4为多功能人机交互系统网络拓扑图

图5为HMI事件型CAN消息流向图

图6为音量提升功能信号流向图

图7为外部照明延时时间设置功能信号流向图

图8为设防提示设置功能信号流向图

图9为自动解锁模式设置功能信号流向图

图10为空调设置功能信号流向图

图11为导航功能信号流向图

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

本发明在于提供一种利用CAN总线的方式来实现多媒体娱乐及车身相关控制的人机交互界面系统来方便用户的使用。HMI(Human-Machine Interface)，人机交互系统，该系统实现了人与车之间的对话功能。车主可通过该系统，轻松把握车辆状态信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响等的设置。此外，整车通讯系统必须具有很强的容错能力和快速处理能力，良好的通讯系统是实现多媒体人机交互系统可靠运行的关键。CAN总线结构是一种有效支持分布式控制及实时控制的串行通讯网络。

本发明的核心技术是采用CAN总线型拓扑结构实现多功能人机交互界面系统，利用多功能操作旋钮辅以多个按钮通过液晶屏幕显示，实现对车辆功能的控制和对车辆信息的查看，在提供方便快捷的同时保证了行车的安全。本HMI人机交互系统由多媒体装置、多功能操作旋钮、彩色液晶显示屏、音响主机、空调、车身控制器等几部分组成，将多功能操作旋钮与其他控制器ECU通过CAN总线连接起来，形成可靠稳定的CAN通讯网络，实现了资源的优化和共享，提高了系统的实时性和可靠性。其系统框图如图1。

行车过程中，驾驶者可通过多功能旋钮及按键开关，分别控制音响系统、空调系统、车身电子控制系统等多个系统，在提供方便快捷的同时保证了行车的安全性。大屏幕彩色液晶触摸屏，显示信息丰富、使用方便，可以控制DVD音响系统、蓝牙电话系统、空调系统等。同时屏幕操作系统，按照人机工程学原理设计的，驾驶者可以以触摸的方式进行对整个系统的控制，让繁杂的功能操作起来却非常简便，真正的体现了其人性化的特点。

该多功能人机交互界面系统可以通过CAN总线通讯实现的功能有：

一、音量随车速自动提升功能

音响随着车速的提升而增加音量的大小，以提示驾驶者车速在逐渐增加。

二、外部照明延时(Follow me home)时间设定功能

通过HMI多功能操作系统可以设定整车的外部照明延时时间。共有四种设置状态：30s、60s、90s和根据组合开关拨动的次数。若设定为具体的时间值(即30s、60s、90s这三种设置)，设定的时间为共计可以点亮外部照明延时灯的时间，而与组合开关的拨动次数无关；若设置为根据组合开关拨动的次数选项，则外部照明延时灯的点亮时间根据组合开关的拨动次数而定，具体为组合开关拨动一次增加30s，最长点亮时间为240s。默认设置为根据组合开关拨动的次数选项。功能界面如图2。

三、设防提示设置功能

通过HMI多功能操作系统可以设置设防提示信息。共有三种设置状态：锁车时有灯光和喇叭双重提示、锁车时仅有灯光提示、锁车时仅有喇叭提示。

四、解锁模式设置功能

通过HMI多功能操作系统可以设置解锁模式。共有两种设置状态：手动解锁模式、自动解锁模式。

五、空调温度、模式的设置及显示功能

通过HMI多功能操作系统可以设置空调温度、吹风模式以及风量大小并显示。功能界面如图3。

六、导航功能

音响(DVD导航仪)根据车速信号、四轮轮速信号、转角角度信号、转角角速度信号及倒档开关信号等来实现导航功能。

本发明的多功能人机界面系统网络拓扑结构主要由HMI(人机交互接口)、RRM(音响)、BCM(车身控制器)、CLM(空调)、ICM(仪表)等控制器组成，所有网络节点由一条高速CAN组成通讯网络，其中BCM和ICM控制器带终端电阻。高速CAN总线速率为500kbit/s。网络拓扑结构如图4。

HMI多功能操作旋钮及按键信号通过事件型CAN消息HMI_1发送给RRM进行解析，以满足操作者在RRM上实现各种功能的选择，消息流向如图5。

其中HMI消息包含的信号列表如下：

表1HMI_1包含的信号列表

一、音量随车速自动提升功能

RRM接收BCM转发的实时车速信号及相关的检验信号VehicleSpeed、VehicleSpeedFailSts，实现随车速的提升而逐步的增加音量大小功能，以起到提示司机的作用，消息流向如图6。

二、外部照明延时(Follow me home)时间设定功能

RRM解析HMI的按键信号，并发出相应的设置信号DVD_SET_FollowMeHomeTime给BCM，实现设置外部照明延时时间的功能。设置的状态有四种：30s、60s、90s和根据组合开关拨动的次数。BCM同时也需周期的发送外部照明延时设置状态信号FollowMeHomeTimeSts给RRM，用来指示驾驶者当前的外部延时时间设置状态。此功能也用于在更换RRM的情况下驾驶者仍可以通过BCM反馈的状态信号及时地了解当前的设置状态，增加“消息流向如图7。

三、设防提示设置功能

RRM解析HMI的按键信号，并发出相应的设置信号DVD_SET_RemoteLockFeedback给BCM，实现设置设防提示信息的功能。设置的状态有三种：锁车时有灯光和喇叭双重提示、锁车时仅有灯光提示、锁车时仅有喇叭提示。BCM同时也需周期的发送设防提示状态信号RemoteLockFeedbackSts给RRM，用来指示驾驶者当前的设防提示设置状态。此功能也用于在更换RRM的情况下驾驶者仍可以通过BCM反馈的状态信号及时地了解当前的设置状态，消息流向如图8。

四、自动解锁模式设置功能

RRM解析HMI的按键信号，并发出相应的设置信号DVD_SET_AutoUnlockSts给BCM，实现设置解锁模式的功能。设置的模式有两种：手动解锁模式、自动解锁模式。BCM同时也需周期的发送设解锁模式状态信号AutoUnlockSts给RRM，用来指示驾驶者当前的解锁模式设置状态。此功能也用于在更换RRM的情况下驾驶者仍可以通过BCM反馈的状态信号及时地了解当前的设置状态，消息流向如图9。

五、空调温度、模式的设置及显示功能

RRM解析HMI的按键信号，并发出相应的设置信号DVD_SET_CLM1_TemperatureAdjust、DVD_SET_CLM1_ModeAdjust、DVD_SET_CLM1_BLW_Spd_Lvl给CLM，实现设置空调温度、吹风模式及风量大小的功能。CLM同时也需周期的发送自身的空调温度、吹风模式及风量大小状态信号TemperatureAdjust、ModeAdjust、BLW_Spd_Lvl给RRM，用来指示驾驶者当前的空调实际工作状态，消息流向如图10。

六、导航功能

RRM接受BCM转发的车速及相关信号VehicleSpeed、VehicleSpeedFailSts，四轮轮速及相关信号FLWheelSpeed、FLWheelSpeedValidData、FRWheelSpeed、FRWheelSpeedValidData、RLWheelSpeed、RLWheelSpeedValidData、RRWheelSpeed、RRWheelSpeedValidData，转角角度及相关信号SteeringAngle、SteeringAngleValidData，转角角速度及相关信号SteeringAngleSpeed、SteeringAngleSpeedValidData，倒档开关信号ReverseGearSwitch，作为其实现导航功能的参数条件，消息流向如图11。

正是因为CAN总线具备高实时性、高可靠性和高灵活性等特点，其在工业自动化控制中得到了越来越多的应用。本方案利用CAN总线的这些显著的优点，对多功能的人机交互界面系统网络提出解决方案，不但满足了人机交互界面系统通讯对实时性的要求，而且优化了总线负载、节省了资源和成本，同时整车系统的可靠性和稳定性都得到了提高，也为整车控制功能的扩展和变更提供了很大的便利。通过HMI多功能人机交互界面系统，真正的实现了人机对话，既确保了驾驶的安全性，又给驾驶带来了乐趣，使驾乘人员体验到前所未有的完美感受。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种汽车人机界面系统，其特征在于，包括高速CAN，身控制器BCM，人机交互接口控制器HMI，音响导航系统控制器RRM，空调控制器CLM和仪表控制器ICM，所述车身控制器BCM、人机交互接控制器口HMI、音响控制器RRM、空调控制器CLM和仪表控制器ICM作为网络节点由高速CAN连接构成一个通讯网络，其中人机交互接口控制器HMI包括多功能操作旋钮，其与其他各个控制器的电控单元通过CAN总线连接起来。

2.如权利要求1所述的汽车人机界面系统，其特征在于，车身控制器BCM和仪表控制器ICM带终端电阻。

3.如权利要求1或2所述的汽车人机界面系统，其特征在于，所述高速CAN总线速率为500kbit/s。

4.如权利要求1-3中任一项所述的汽车人机界面系统，其特征在于，所述多功能操作旋钮通过CAN通讯连接至音响导航系统控制器RRM、车身控制器BCM和空调控制器CLM。

5.如权利要求1-4中任一项所述的汽车人机界面系统，其特征在于，所述人机交互接口控制器HMI的多功能操作旋钮为彩色液晶触摸屏。

6.如权利要求1-5所述汽车人机界面系统的运作方法，其特征在于，采用如下步骤：

7.如权利要求6所述汽车人机界面系统的运作方法，其特征在于，音响导航系统控制器RRM接收车身控制器BCM转发的实时车速信号及相关的检验信号，并控制音响导航系统随车速的提升而逐步的增加音量大小。

8.如权利要求6或7所述汽车人机界面系统的运作方法，其特征在于，音响导航系统控制器RRM解析人机交互接口控制器HMI的按键信号；音响导航系统控制器RRM发出相应的设置信号至车身控制器BCM；实现设置外部照明延时时间的功能。

9.如权利要求6-8中任一项所述汽车人机界面系统的运作方法，其特征在于，音响导航系统控制器RRM解析人机交互接口控制器HMI的按键信号，并发出相应的设置信号至车身控制器BCM，实现设置设防提示信息的功能。

10.如权利要求6-9中任一项所述汽车人机界面系统的运作方法，其特征在于，音响导航系统控制器RRM解析人机交互接口控制器HMI的按键信号，并发出相应的设置信号至车身控制器BCM，实现设置解锁模式的功能。