CN104991877A - 一种车载导航主机高效统一扩展方法 - Google Patents

一种车载导航主机高效统一扩展方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种车载导航主机高效统一扩展方法，对车载导航主机扩展模块接口和信号线束进行统一定义，而且统一制定主机和扩展模块的通信协议，为各模块分配唯一性的设备号，主机通过协议中的设备号来自动适配扩展模块，达成有效通信。一个接口可以接多个设备，大大改善了主机对扩展模块的管理，提升了系统的兼容性，同时也降低了接插件和线束的成本。同时由于通信协议是透明的，可以通过转接设备来转发数据。随着扩展设备不断的增多，本发明也提供了串口转接盒子和CAN总线网关的解决方案，有效解决了车载导航主机接入更多的外部设备的技术难题，迎合了未来车载电子的发展趋势。

Description

一种车载导航主机高效统一扩展方法
技术领域
本发明涉及一种车载导航主机高效统一扩展方法，属于车载娱乐系统领域。
背景技术
随着车载导航娱乐系统成为国内汽车上标配设备，一些扩展功能也得到快速发展，如：前置雷达、行车记录仪、胎压监测、CMMB、360全景系统和红外夜视系统等，而这些扩展模块都要通过车载导航娱乐系统主机来显示和控制，就需要把扩展模块相关的信号线接入车载导航娱乐系统。目前很多后装市场上的扩展模块在控制线束上没有形成标准，各厂家独自定义线束控制信号，包括通信协议等，使得车载导航娱乐系统主机很难统一连接多个扩展模块，兼容性很差，而且不同接插件和线束成本很高等。
车载导航娱乐系统硬件平台不断升级，性能不断提升，对车身扩展模块的整合也是急需解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种车载导航主机高效统一扩展方法，通过统一主机的接插件和连接线束以及统一制定主机和扩展模块的通信协议，使得车载导航娱乐系统主机通过协议中的设备号来自动适配不同的设备，一个接口可以接多个设备，大大改善了主机对扩展模块的管理，提升了系统的兼容性，同时也降低了接插件和线束的成本。随着扩展设备不断的增多，本发明也提供了串口转接盒子和CAN总线网关的解决方案，有效解决了车载导航主机接入更多的外部设备的技术难题，迎合了未来车载电子的发展趋势。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种车载导航主机高效统一扩展方法，用于将2个以上扩展模块与车载导航主机进行连接，包括以下步骤：
(1)设置车载导航主机以及扩展模块的接口，所述接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T、Audio_R、Audio_L，以及CVBS；
(2)制定扩展模块的与接口对应的标准信号线，至少包括用于与12V接口连接的12V电源线、用于与GND接口连接的GND线、用于与Uart_R接口连接的串口接收信号线，以及用于与Uart_T接口连接的串口发送信号线；
(3)统一制定通信协议；设置串口波特率和通信帧的格式，串口波特率设置为19200bps，通信帧包括帧头、帧长度、设备号、数据和校验位；为每个扩展模块分配唯一的设备号；
(4)将每个扩展模块与车载导航主机连接，连接方式至少包括直接连接方式和CAN总线网关连接方式；
扩展模块通过直接连接方式与车载导航主机连接时，主机和扩展模块通过标准线束直接连接，串口波特率设置为19200bps，车载导航主机通过设备号主动适配扩展模块，根据通信协议完成车载导航主机与扩展设备之间的数据传输；
扩展模块通过CAN总线网关连接方式与车载导航主机连接时，各扩展模块的波特率设置为500kbit/s，车载导航主机以及各扩展模块设备均为CAN总线网络上的一个节点，车载导航主机以及各扩展模块设备之间根据通信协议通过分配好的ID进行通信。
步骤(2)所属的扩展模块的标准信号线还包括用于与Audio_L接口连接的音频输入左信号线和用于与Audio_R接口连接的音频输入右信号线。
步骤(2)所属的扩展模块的标准信号线还包括用于与CVBS接口连接的CVBS视频传输线。
步骤(3)所述的通信帧中的数据包括1个起始位、8个字符位以及1个停止位。
步骤(3)中，连接方式还包括串口转接盒连接方式；扩展模块通过串口转接盒连接方式与车载导航主机连接时，串口波特率设置为19200bps，车载导航主机经过串口转接盒子发送数据帧，串口转接盒子识别出通信帧中的设备号，找到设备号对应的扩展设备，把通信帧转发到该扩展设备对应的端口，使得相应的扩展模块收到数据，根据通信协议完成车载导航主机向扩展模块发送数据；串口转接盒子接收到扩展模块的数据，直接转发给主机，根据通信协议完成扩展模块向车载导航主机发送数据。
本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
(1)本发明对硬件接口和线束进行了统一，对通信协议和帧结构进行了统一，使得车载导航主机通过协议中的设备号来自动适配不同的设备，一个接口可以接多个设备，大大改善了主机对扩展模块的管理，提升了系统的兼容性，同时也降低了接插件和线束的成本；
(2)由于通信协议是透明的，可以增加串口转接盒子或CAN总线网关，来转发通信数据，使得扩展网络可扩展性大大提升。随着汽车电子技术的快速发展，本方法有效解决了车载导航主机接入更多的外部设备的技术难题。
附图说明
图1是导航主机和扩展模块的接插件接口定义示意图，其中图1(1)为车载导航主机接口定义示意图，图1(2)为前置雷达接口定义示意图，图1(3)为行车记录仪接口定义示意图，图1(4)为胎压监测接口定义示意图，图1(5)为CMMB接口定义示意图，图1(6)为360全景系统接口定义示意图，图1(7)为红外夜视系统接口定义示意图。
图2是通信帧格式示意图。
图3是传统的车载导航主机与扩展模块的连接示意图。
图4是扩展模块通过直接连接方式与车载导航主机连接示意图。
图5是扩展模块通过串口转接盒连接方式与车载导航主机连接示意图。
图6是扩展模块通过CAN总线网关连接方式与车载导航主机连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种车载导航主机高效统一扩展方法，用于将3个以上扩展模块与车载导航主机进行连接，扩展模块主要指一些车身舒适、辅助驾驶和主动安全设备，这些设备输出视屏信号或提示信息到导航主机上显示。本实施例中主要包括以下6个扩展模块：前置雷达、胎压监测、行车记录仪、CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播)、360全景系统和红外夜视系统，本发明的方法包括以下步骤：
(1)设置车载导航主机以及各扩展模块的接口，其中，
如图1(1)所示，车载导航主机的接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T、Audio_R、Audio_L和CVBS；
如图1(2)所示，前置雷达的接口包括GND、12V、Uart_R和Uart_T；
如图1(3)所示，行车记录仪的接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T和CVBS；
如图1(4)所示，胎压监测的接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T、Audio_R、Audio_L和CVBS；
如图1(5)所示，CMMB的接口包括GND、12V、Uart_R和Uart_T；
如图1(6)所示，360全景系统的接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T和CVBS；
如图1(7)所示，红外夜视系统的接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T和CVBS；
(2)制定扩展模块的与接口对应的标准信号线，至少包括用于与12V接口连接的12V电源线、用于与GND接口连接的GND线、用于与Uart_R接口连接的串口接收信号线，以及用于与Uart_T接口连接的串口发送信号线；有的模块有CVBS视频信号线、音频输入右信号线(Audio_R)和音频输入左信号线(Audio_L)。有的模块没有这些信号线，线束就为空：
前置雷达连接线包括12伏电源线、GND线、串口接收信号线、串口发送信号线；
行车记录仪连接线包括12伏电源线、GND线、串口接收信号线、串口发送信号线和CVBS视频传输线；
胎压监测连接线包括12伏电源线、GND线、串口接收信号线、串口发送信号线；
CMMB连接线包括12伏电源线、GND线、串口接收信号线、串口发送信号线、音频输入左信号线、音频输入右信号线和CVBS视频传输线；
360全景系统连接线包括12伏电源线、GND线、串口接收信号线、串口发送信号线和CVBS视频传输线；
红外夜视系统连接线包括12伏电源线、GND线、串口接收信号线、串口发送信号线和CVBS视频传输线；
(3)统一制定通信协议；设置串口波特率和通信帧的格式，通信帧包括帧头、帧长度、设备号、数据和校验位，如图2所示，header、Len、device、data和checksum分别表示帧头、帧长度、设备号、数据和校验位，size和content分别表示大小和内容；通信帧中的数据包括1个起始位、8个字符位以及1个停止位；
为每个扩展模块分配唯一的设备号，其中，
前置雷达设备号：0x11；
行车记录仪设备号：0x1A；
胎压监测设备号：0x23；
CMMB设备号：0x2C；
360全景系统设备号：0x35；
红外夜视系统设备号：0x3E；
(4)将每个扩展模块通过直接连接方式、通过串口转接盒连接方式，或者通过CAN总线网关连接方式与车载导航主机连接；其中，扩展模块通过直接连接方式与车载导航主机连接如图4所示，指扩展模块通过标准信号线与车载导航主机连接；扩展模块通过串口转接盒连接方式与车载导航主机连接如图5所示，指扩展模块通过标准信号线与串口转接盒子连接，串口转接盒子再通过标准信号线与导航主机连接；扩展模块通过CAN总线网关连接方式与车载导航主机连接如图6所示，指扩展模块通过CAN总线网关与车载导航主机连接；
(a)扩展模块通过直接连接方式与车载导航主机连接时，主机和扩展模块通过标准线束直接连接，串口波特率设置为19200bps，车载导航主机通过设备号主动适配扩展模块，根据通信协议完成车载导航主机与扩展设备之间的数据传输；
(b)扩展模块通过串口转接盒连接方式与车载导航主机连接时，串口波特率设置为19200bps，车载导航主机经过串口转接盒子发送数据帧，串口转接盒子识别出通信帧中的设备号，找到设备号对应的扩展设备，把通信帧转发到该扩展设备对应的端口，使得相应的扩展模块收到数据，根据通信协议完成车载导航主机向扩展模块发送数据；串口转接盒子接收到扩展模块的数据，直接转发给主机，根据通信协议完成扩展模块向车载导航主机发送数据；
(c)扩展模块通过CAN总线网关连接方式与车载导航主机连接时，各扩展模块的波特率设置为500kbit/s，车载导航主机以及各扩展模块设备均为CAN总线网络上的一个节点，车载导航主机以及各扩展模块设备之间根据通信协议通过分配好的ID进行通信。
串口转接盒子是指一个转接设备，通过串口连接主机和扩展模块，根据设备号来识别设备转发主机和扩展模块之间的通信数据，这样一个盒子就使得主机可以同时多扩展几个模块，解决了主机接口不足的问题。
CAN总线网关也是一个连接设备，支持两路CAN通信，CAN1是连接主机的，CAN2是连接扩展模块的，主机和扩展模块通过CAN总线网关来实现通信。由于CAN总线上可以接入任意多节点的特性，非常方便扩展，而且CAN总线通信的速率高、稳定性好，是汽车上比较常用的通信方式。
如图3所示为扩展模块与车载导航主机的传统连接方式，各模块和主机端口是固定的，不能随意更换接口。本发明方法(b)所述的连接方式如图4所示，虽然也只能接3个设备，但是3个设备是任意指定的扩展模块，因此本发明提升了系统的兼容性。
由于制定的通信协议是透明的，串口转接盒子在通信上只负责转发数据。由于数据需要串口转接盒子转发，主机和扩展模块直接的信息反应会慢一些。但串口转接盒子主要是提供超出3个扩展模块的汽车上的解决方案，考虑通信带宽和通信稳定性，串口转接盒子最多连接3个设备。
由于考虑到导航屏和各扩展模块互动的及时性，使用高速CAN通信，各模块统一波特率为500kbit/s，有效解决了串口通信中触摸屏反应慢的问题。CAN总线网关在通信上只负责转发数据，而且CAN总线通信的速率、稳定性、抗干扰能力比串口要好得多，由于各扩展模块都需要用CAN总线通信，成本就要相应高些。但是考虑到后期的扩展性，用CAN总线通信来扩展，符合未来汽车电子技术发展趋势。

Claims (5)

1.一种车载导航主机高效统一扩展方法，用于将2个以上扩展模块与车载导航主机进行连接，其特征在于包括以下步骤：
(1)设置车载导航主机以及扩展模块的接口，所述接口包括GND、12V、Uart_R、Uart_T、Audio_R、Audio_L，以及CVBS；
(2)制定扩展模块的与接口对应的标准信号线，至少包括用于与12V接口连接的12V电源线、用于与GND接口连接的GND线、用于与Uart_R接口连接的串口接收信号线，以及用于与Uart_T接口连接的串口发送信号线；
(3)统一制定通信协议；设置串口波特率和通信帧的格式，串口波特率设置为19200bps，通信帧包括帧头、帧长度、设备号、数据和校验位；为每个扩展模块分配唯一的设备号；
(4)将每个扩展模块与车载导航主机连接，连接方式至少包括直接连接方式和CAN总线网关连接方式；
扩展模块通过直接连接方式与车载导航主机连接时，主机和扩展模块通过标准线束直接连接，串口波特率设置为19200bps，车载导航主机通过设备号主动适配扩展模块，根据通信协议完成车载导航主机与扩展设备之间的数据传输；
扩展模块通过CAN总线网关连接方式与车载导航主机连接时，各扩展模块的波特率设置为500kbit/s，车载导航主机以及各扩展模块设备均为CAN总线网络上的一个节点，车载导航主机以及各扩展模块设备之间根据通信协议通过分配好的ID进行通信。
2.根据权利要求1所述的车载导航主机高效统一扩展方法，其特征在于：步骤(2)所属的扩展模块的标准信号线还包括用于与Audio_L接口连接的音频输入左信号线和用于与Audio_R接口连接的音频输入右信号线。
3.根据权利要求1所述的车载导航主机高效统一扩展方法，其特征在于：步骤(2)所属的扩展模块的标准信号线还包括用于与CVBS接口连接的CVBS视频传输线。
4.根据权利要求1所述的车载导航主机高效统一扩展方法，其特征在于：步骤(3)所述的通信帧中的数据包括1个起始位、8个字符位以及1个停止位。
5.根据权利要求1所述的车载导航主机高效统一扩展方法，其特征在于：步骤(3)中，连接方式还包括串口转接盒连接方式；扩展模块通过串口转接盒连接方式与车载导航主机连接时，串口波特率设置为19200bps，车载导航主机经过串口转接盒子发送数据帧，串口转接盒子识别出通信帧中的设备号，找到设备号对应的扩展设备，把通信帧转发到该扩展设备对应的端口，使得相应的扩展模块收到数据，根据通信协议完成车载导航主机向扩展模块发送数据；串口转接盒子接收到扩展模块的数据，直接转发给主机，根据通信协议完成扩展模块向车载导航主机发送数据。
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