CN105034987B - 适于快速启动的全虚拟汽车仪表系统、工作方法及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于快速启动的全虚拟汽车仪表系统、工作方法及汽车，本全虚拟汽车仪表系统包括：内置操作系统的主处理器模块，用于向图像模块提供汽车虚拟仪表的图形界面及汽车状态数据，以通过显示模块显示；与图像模块相连的辅助MCU模块，其用于在主处理器模块启动时，将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示；且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据；本发明辅助MCU模块和图像模块能实现快速启动，实现虚拟汽车仪表的基本功能，以满足驾驶员汽车启动行驶需要，避免在启动带有操作系统的主处理器模块上浪费时间。

Description

适于快速启动的全虚拟汽车仪表系统、工作方法及汽车

技术领域

本发明涉及一种虚拟仪表，尤其涉及一种适于快速启动的全虚拟汽车仪表系统、工作方法及安装该系统的汽车。

背景技术

在汽车仪表领域，一般采用传统的仪表如机械式仪表或带有液晶显示屏的指针仪表盘等，但只显示有关行车状态的行车参数。也有很多汽车仪表生产厂商研发出虚拟仪表，即采用内置有操作系统的主处理器模块，通过触摸屏进行触控操作以及参数显示。

由于汽车智能化程度提高，汽车的行驶越加依赖车载电脑的工作，但是由于内置操作系统，操作系统启动时一般在10s以上，并且倒车影像由于操作系统的缘故，也无法快速启动。

发明内容

本发明的目的是提供一种全虚拟汽车仪表系统及其工作方法，其克服了传统全虚拟汽车仪表系统由于加载操作系统后，出现开机速度慢的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全虚拟汽车仪表系统，包括：内置操作系统的主处理器模块，用于向图像模块提供汽车虚拟仪表的图形界面及汽车状态数据，以通过显示模块显示；与图像模块相连的辅助MCU模块，其用于在主处理器模块启动时，将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示；且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。

进一步，所述图像模块还与若干车载摄像头相连，以在主处理器模块启动时，通过图像模块直接显示拍摄影像，以实现摄像头拍摄影像快速通过显示模块进行显示。

进一步，所述辅助MCU模块和图像模块还用于同时实时检测主处理器模块工作状态，以在判定主处理器模块无响应时，由辅助MCU模块将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示。

进一步，所述辅助MCU模块采用单片机，所述图像模块还与一Flash模块相连，该Flash模块存储有汽车虚拟仪表的图形界面；当判定主处理器模块无响应后，由单片机将接入的汽车状态数据发送至图像模块，所述图像模块将汽车状态数据结合图形界面在显示模块中显示。

进一步，所述图像模块或单片机还适于激活无响应的主处理器模块，且在主处理器模块激活后，由所述主处理器模块接收汽车状态数据，并就汽车状态数据及所述图形界面发送至图像模块，以通过显示模块显示；同时，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。

又一方面，本发明还提供了一种全虚拟汽车仪表系统的工作方法，即当内置操作系统的主处理器模块启动时，辅助MCU模块适于将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示，并且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自辅助MCU模块的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。

进一步，当辅助MCU模块和图像模块同时判定适于提供虚拟仪表图形界面及汽车状态数据的主处理器模块无响应时，由辅助MCU模块将汽车状态数据提供给显示模块显示。

进一步，通过辅助MCU模块将汽车状态数据提供给显示模块显示的方法包括：所述辅助MCU模块采用单片机，所述单片机与图像模块相连，且该图像模块还与一Flash模块相连，该Flash模块存储有汽车虚拟仪表的图形界面；当判定主处理器模块无响应后，由单片机将接入的汽车状态数据发送至图像模块，所述图像模块将汽车状态数据结合图形界面在显示模块中显示；以及，所述图像模块或单片机还适于激活无响应的主处理器模块，且在主处理器模块激活后，由所述主处理器模块接收汽车状态数据，并就汽车状态数据及所述图形界面发送至图像模块，以通过显示模块显示；同时，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。

进一步，所述图像模块和单片机判断主处理器模块有无响应的方法包括：所述图像模块和单片机分别随机生成相应演算公式，并将相应演算公式分别发送至主处理器模块，且主处理器模块将相应演算结果分别发回至图像模块和单片机，所述图像模块和单片机分别将相应的自演算结果与主处理器模块的返回结果进行验证，若验证结果均不相同，则判断主处理器模块无响应；以及所述图像模块和单片机判断主处理器模块有无响应的方法还包括：若验证结果一真一假时，在等待再次演算结果，若此处演算结果与上次演算结果相同，则判断主处理器模块故障，由所述图像模块或单片机激活该故障主处理器模块。

第三方面，在上述全虚拟汽车仪表系统的基础上，本发明还提供了一种汽车，该汽车安装有所述全虚拟汽车仪表系统。

本发明的有益效果是，本发明辅助MCU模块和图像模块能实现快速启动，实现虚拟汽车仪表的基本功能，以满足驾驶员汽车启动行驶需要，避免时间浪费在等待带有操作系统的主处理器模块启动上；并且利用辅助MCU模块快速、稳定的优点，在图像模块和辅助MCU模块同时判断内置操作系统的主处理器模块死机后，由辅助MCU模块代替主处理器模块将相应行车数据显示在虚拟仪表盘上，供驾驶员查看，并且通过图像模块在后台重新激活主处理器模块，进而不影响驾驶员的驾驶体验，在驾驶员毫无察觉的情况下，完成了主处理器模块故障检测、辅助MCU模块替换、主处理器模块重启的过程，有效的避免由于内置操作系统死机造成虚拟仪表无法获取车辆行驶数据（行车数据）的技术问题，为趋于智能化的行车系统提供了安全保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明的全虚拟汽车仪表系统的原理框图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明的全虚拟汽车仪表系统的原理框图。图中，主处理器模块与图像模块和辅助MCU模块的双向箭头分别表示相应的握手信号，单项箭头表示图像信号传输。

如图1所示，本发明的一种全虚拟汽车仪表系统，包括：内置操作系统的主处理器模块，用于向图像模块提供汽车虚拟仪表的图形界面及汽车状态数据，以通过显示模块显示；与图像模块相连的辅助MCU模块，其用于在主处理器模块启动时，将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示；且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。

本发明的全虚拟汽车仪表系统是通过显示模块代替传统的机械仪表以显示汽车状态数据，即显示模块通过图形界面或图形界面显示虚拟仪表盘。

进一步，所述图像模块还与若干车载摄像头相连，以在主处理器模块启动时，通过图像模块直接显示拍摄影像，该功能可以用于倒车影像获取，当车辆需要倒车出库的时候，启动汽车，传统汽车当启动后，需要等待10S以上，系统才能启动完毕，而本发明的全虚拟汽车仪表系统能在汽车启动后，随即开始工作（为毫秒级），由图像模块获取摄像头视频信号，完成倒车影像播放，驾驶员可以无需等待操作系统启动完毕，即可完成倒车出库动作。

进一步，为了更好的避免虚拟汽车仪表系统发生死机，造成汽车状态数据无法及时获取，引发交通事故；所述辅助MCU模块和图像模块还用于同时实时检测主处理器模块工作状态，以在判定主处理器模块无响应时，由辅助MCU模块将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示。

其中，主处理器模块无响应定义为主处理器模块死机、内置操作系统死机、系统无响应、处理器无响应、掉线等现象。

具体的，所述主处理器模块、辅助MCU模块与行车电脑的数据接口相连，以获得汽车状态数据。汽车状态数据例如但不限于车载传感器数据、行车状态数据，即油耗、车速、胎压、发动机转速、水温等数据。所述显示模块例如但不限于采用液晶显示屏（1920 x 720 分辨率 的LCD）、触摸屏。

进一步，所述主处理器模块适于提供汽车虚拟仪表的图形界面（该图像界面例如但不限于采用3D界面、2D界面），并将其所接收的汽车状态数据及该图形界面发送至所述图像模块，以供显示模块显示。所述主处理器模块包括：MCU单元和GPU单元，其中，所述GPU单元支持2D矢量图形运算和 3D 图形引擎，其例如但不限于采用 iMx6 芯片开发；所述操作系统例如但不限于采用Linux、安卓、WindowCE、苹果等操作系统。

进一步，所述图像模块还与一Flash模块相连，该Flash模块存储有汽车虚拟仪表的图形界面（该图像界面采用2D界面）；当主处理器模块无响应时，所述辅助MCU模块将接入的汽车状态数据发送至图像模块，所述图像模块将上述数据结合图形界面在显示模块中显示。

其中，所述图像模块例如但不限于采用FPGA、CPLD等模块，所述辅助MCU模块例如但不限于采用单片机、FPGA、CPLD等不含操作系统，且能够快速响应，稳定性好，不会死机的处理模块。为了进一步说明本图像模块和辅助MCU模块判断主处理器模块无响应（死机）的工作过程，所述辅助MCU模块选取单片机进行说明，即利用单片机相应速度快、运行稳定，不会死机的优点。具体的，在主处理器模块无法响应时（死机时）可以及时代替主处理器进行汽车状态数据显示处理，不会影响驾驶员的驾驶体验，在驾驶员不容易察觉的情况下，完成主处理器模块与单片机之间切换。判断主处理器模块是否死机的方法，例如采用图像模块和辅助MCU模块与主处理器模块通过相应握手信号实施检测主处理器模块工作是否正常，若主处理器模块无响应，则判断该主处理器模块已死机，则图像模块发送请求至所述辅助MCU模块，所述辅助MCU模块代替主处理器模块处理汽车状态数据，即发送至图像模块，供显示模块显示，本发明采用双重判断，即通过图像模块和辅助MCU模块与主处理器模块两次确认，其有效的解决在行车过程中，若主处理器模块无响应，则传统的全虚拟汽车仪表系统无法显示行车数据，易造成车辆失控的技术问题，并且有效的防止系统误判，造成系统频繁重启激活，影响行车安全。

并且，还可以通过演算算法的验证结果来验证主处理器模块是否死机，例如所述图像模块和辅助MCU模块（单片机）生成相应的演算公式，例如3+4-3，4+7-1并将所述演算公式发送至主处理器模块，且主处理器模块将演算结果4和10发回至图像模块，本图像模块将自演算结果4和10和主处理器模块的返回结果4和10进行验证，看结果是否相同，以判断主处理器是否死机，并且演算公式是由图像模块随机产生，提高了汽车整个系统的可靠性。

进一步，所述图像模块或单片机还适于激活无响应的主处理器模块，且在主处理器模块激活后，由所述主处理器模块接收汽车状态数据，并就汽车状态数据及所述图形界面发送至图像模块，以通过显示模块显示；同时，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。具体激活主处理器模块的方法包括：所述图像模块或辅助MCU模块对主处理器模块的复位端输入一复位信号，使其复位；若无法复位，则可以控制主处理器模块的供电模块关闭后打开，使主处理器模块重启。

实施例2

在实施例1基础上，本发明还提供了一种全虚拟汽车仪表系统的工作方法。

本工作方法包括：当内置操作系统的主处理器模块启动时，辅助MCU模块适于将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示，并且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自辅助MCU模块的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。

进一步，上述工作方法的基础上，为了进一步避免由于带有操作系统的主处理器模块发生死机等现象，因此，本工作方法还包括：即当辅助MCU模块和图像模块同时判定适于提供虚拟仪表图形界面及汽车状态数据的主处理器模块无响应时，由辅助MCU模块将汽车状态数据提供给显示模块显示。

进一步，所述主处理器模块内置操作系统且适于提供汽车虚拟仪表的图形界面，并将其所接收的汽车状态数据及该图形界面发送至图像模块，图像模块驱动显示模块显示所述图形界面和汽车状态数据。

进一步，通过辅助MCU模块将汽车状态数据提供给显示模块显示的方法包括：

所述辅助MCU模块采用单片机，所述单片机与图像模块相连，且该图像模块还与一Flash模块相连，该Flash模块存储有汽车虚拟仪表的图形界面；当判定主处理器模块无响应后，由单片机将接入的汽车状态数据发送至图像模块，所述图像模块将汽车状态数据结合图形界面在显示模块中显示。

所述图像模块或单片机还适于激活无响应的主处理器模块，且在主处理器模块激活后，由所述主处理器模块接收汽车状态数据，并就汽车状态数据及所述图形界面发送至图像模块，以通过显示模块显示；同时，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据。其中，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据的方式可以采用由图像模块设置端口优先级别，即将主处理器模块传输的图像数据接口的优先级设置为最高，当该图像数据接口响应时，辅助MCU模块传输的图像数据接口关闭；或由重新激活后的主处理器模块主动关闭辅助MCU模块传输图像数据。

所述图像模块和单片机判断主处理器模块有无响应的方法包括：所述图像模块和单片机分别随机生成相应演算公式，并将相应演算公式分别发送至主处理器模块，且主处理器模块将相应演算结果分别发回至图像模块和单片机，所述图像模块和单片机分别将相应的自演算结果与主处理器模块的返回结果进行验证，若验证结果均不相同，则判断主处理器模块无响应。具体握手过程在实施例1中进行了相关说明。

并且，所述图像模块和单片机判断主处理器模块有无响应的方法还包括：若验证结果一真一假时，在等待再次演算结果，若此处演算结果与上次演算结果相同，则判断主处理器模块故障，由所述图像模块或单片机激活该故障主处理器模块。

实施例3

在实施例1基础上，本发明还提供了一种汽车，该汽车安装有所述全虚拟汽车仪表系统。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种全虚拟汽车仪表系统，其特征在于，包括：

内置操作系统的主处理器模块，用于向图像模块提供汽车虚拟仪表的图形界面及汽车状态数据，以通过显示模块显示；

与图像模块相连的辅助MCU模块，其用于在主处理器模块启动时，将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示；

且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据；

所述图像模块还与若干车载摄像头相连，以在主处理器模块启动时，通过图像模块直接显示拍摄影像；

所述辅助MCU模块和图像模块还用于同时实时检测主处理器模块工作状态，以在判定主处理器模块无响应时，由辅助MCU模块将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示；

所述辅助MCU模块采用单片机，所述图像模块还与一Flash模块相连，该Flash模块存储有汽车虚拟仪表的图形界面；

当判定主处理器模块无响应时，所述单片机将接入的汽车状态数据发送至图像模块，所述图像模块将汽车状态数据结合图形界面在显示模块中显示。

2.根据权利要求1所述的全虚拟汽车仪表系统，其特征在于，所述图像模块或单片机还适于激活无响应的主处理器模块，且在主处理器模块激活后，由所述主处理器模块接收汽车状态数据，并就汽车状态数据及所述图形界面发送至图像模块，以通过显示模块显示；同时，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据。

3.一种全虚拟汽车仪表系统的工作方法，其特征在于，

当内置操作系统的主处理器模块启动时，辅助MCU模块适于将汽车状态数据发送至图像模块供显示模块显示，并且当主处理器模块启动完成后，所述图像模块停止接收来自辅助MCU模块的汽车状态数据，以接收来自主处理器模块的汽车状态数据；

当辅助MCU模块和图像模块同时判定适于提供虚拟仪表图形界面及汽车状态数据的主处理器模块无响应时，由辅助MCU模块将汽车状态数据提供给显示模块显示；所述辅助MCU模块将汽车状态数据提供给显示模块显示的方法包括：

所述辅助MCU模块采用单片机，所述单片机与图像模块相连，且该图像模块还与一Flash模块相连，该Flash模块存储有汽车虚拟仪表的图形界面；

当判定主处理器模块无响应后，由单片机将接入的汽车状态数据发送至图像模块，所述图像模块将汽车状态数据结合图形界面在显示模块中显示；以及

所述图像模块或单片机还适于激活无响应的主处理器模块，且在主处理器模块激活后，由所述主处理器模块接收汽车状态数据，并就汽车状态数据及所述图形界面发送至图像模块，以通过显示模块显示；同时，所述图像模块停止接收来自单片机的汽车状态数据；

所述图像模块和单片机判断主处理器模块有无响应的方法包括：所述图像模块和单片机分别随机生成相应演算公式，并将相应演算公式分别发送至主处理器模块，且主处理器模块将相应演算结果分别发回至图像模块和单片机，所述图像模块和单片机分别将相应的自演算结果与主处理器模块的返回结果进行验证，若验证结果均不相同，则判断主处理器模块无响应；以及

所述图像模块和单片机判断主处理器模块有无响应的方法还包括：若验证结果一真一假时，在等待再次演算结果，若此处演算结果与上次演算结果相同，则判断主处理器模块故障，由所述图像模块或单片机激活该故障主处理器模块。