CN106740571B - 汽车方控系统、方控方法和方控学习方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车方控系统及其方控方法，所述系统包括多选一开关，多个上拉电阻、MCU以及方向盘按键控制器；所述MCU的信号输入端分别连接所述多选一开关的输出端和方控系统的方向盘按键控制器，所述MCU的使能输出端连接所述多选一开关的控制端，所述多选一开关的各个输入端分别通过一个上拉电阻连接工作电源；当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出控制信号，所述多选一开关的输出端根据所述控制信号从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻，所述MCU检测所述按键的键值电压，并执行所述按键对应的方控操作。

Description

汽车方控系统、方控方法和方控学习方法

技术领域

本发明涉及车载多媒体控制技术领域，特别是涉及一种汽车方控系统、方控方法和方控学习方法。

背景技术

随着汽车工业与电子工业的发展，越来越多的电子技术被应用在现代汽车上。汽车也将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展。例如，现有的汽车往往具有车载多媒体系统。在对该车载多媒体系统进行控制时，为了便于用户操作，一种常见的做法是将车载多媒体系统的控制按钮(如，音频播放、暂停、音量调节等按钮)设于方向盘上，这种对车载多媒体系统进行控制的系统一般称为方控系统。

方控系统可通过为每个按键设置不同阻值的上拉电阻来实现。目前市场上不同车系方控的分压电阻阻值不同，车载端配置的上拉分压电阻阻值也不同，故一款车机使用一种上拉电阻只能适配部分车系的方控，兼容性较差。

发明内容

基于此，有必要针对兼容性较差的问题，提供一种汽车方控系统及其方控方法。

一种汽车方控系统，包括：

多选一开关，多个上拉电阻、MCU以及方向盘按键控制器；

所述MCU的信号输入端分别连接所述多选一开关的输出端和方向盘按键控制器，所述MCU的使能输出端连接所述多选一开关的控制端，所述多选一开关的各个输入端分别通过一个上拉电阻连接工作电源；

当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出控制信号，所述多选一开关的输出端根据所述控制信号从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻，所述MCU检测所述按键的键值电压，并执行所述按键对应的方控操作。

一种方控方法，包括以下步骤：

当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，通过MCU的使能输出端向多选一开关的控制端输出控制信号，控制从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻；

通过所述MCU的信号输入端采集所述按键的键值电压，并将所述键值电压与所述按键的默认键值电压进行比较；

若所述键值电压在所述默认键值电压的误差范围内，由所述MCU执行所述按键对应的方控操作。

一种方控学习方法，其特征在于，包括以下步骤：

从所述多个上拉电阻中选择一个目标上拉电阻，连通所述目标上拉电阻与所述MCU的信号输入端；

通过所述MCU的信号输入端记录连通所述目标上拉电阻时，所述方向盘按键控制器的各个按键的键值电压；

若任意两个按键的键值电压之差大于或等于预设的键值差阈值，将所述目标上拉电阻设为与所述方控系统匹配的上拉电阻，并存储连通所述目标上拉电阻时各个按键的键值电压。

上述汽车方控系统、方控方法及方控学习方法，当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出控制信号，所述多选一开关的输出端根据所述控制信号从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻，所述MCU检测所述按键的键值电压，并执行所述按键对应的方控操作，能适配不同车型的方控功能，兼容性强，可靠性高。

附图说明

图1为一个实施例的汽车方控系统的结构示意图；

图2为一个实施例方控方法流程图；

图3为一个实施例的方控学习方法流程图；

图4为一个实施例的方控学习算法流图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明提供一种汽车方控系统，可包括：

多选一开关，多个上拉电阻、MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)以及方向盘按键控制器；

所述MCU的信号输入端分别连接所述多选一开关的输出端和方向盘按键控制器，所述MCU的使能输出端连接所述多选一开关的控制端，所述多选一开关的各个输入端分别通过一个上拉电阻连接工作电源；

当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出控制信号，所述多选一开关的输出端根据所述控制信号从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻，所述MCU检测所述按键的键值电压，并执行所述按键对应的方控操作。

上述汽车方控系统，通过多选一开关连接的多个阻值不同的上拉电阻，可匹配不同车系的方控系统，当用于一种方控系统时，可以从所述上拉电阻中选择一个上拉电阻与当前方控系统相匹配；当用于另一种方控系统时，可以从所述上拉电阻中选择另一个上拉电阻与当前方控系统相匹配。上拉电阻的数量越多，能够匹配的方控系统就越多。

当方向盘按键控制器的按键按下时，MCU选择一个匹配的上拉电阻连接，此时，MCU可检测到按下的按键的键值，每个按键都有一个默认键值，该默认键值可以预先进行存储，若所述键值与所述默认键值之差小于预设的误差阈值，所述MCU执行所述按键对应的方控操作。

所述多选一开关、上拉电阻和MCU可以设于车载端。

在一个实施例中，所述方向盘按键控制器可包括多个按键，所述多个按键可以包括音量控制按键(如：音量提高按键和音量降低按键)、电源开关按键、歌曲切换按键(上一曲、下一曲)等。所述多选一开关可以采用模拟开关芯片或其他器件来实现。下文以模拟开关芯片为例进行说明。

为了便于操作，在实际应用过程中，所述方向盘按键控制器可以分成对称设置的两组方向盘按键控制器。例如，将音量提高按键、歌曲切换按键中的上一曲切换按键设于左侧，将音量降低按键、歌曲切换按键中的下一曲切换按键设于右侧。当然，每组方向盘按键控制器上的按键的数量不一定是相等的，例如，第一个方向盘按键控制器可以设置音量提高按键、歌曲切换按键中的上一曲按键、电源开关按键、模式选择按键等，第二个方向盘按键控制器可以设置音量降低按键和歌曲切换按键中的下一曲按键等。两个方向盘按键控制器可以独立工作。如图1所示，WHEEL_KEY1和WHEEL_KEY2分别是两个独立设置的方向盘按键控制器。

在上述情况下，为了对两个方向盘按键控制器进行独立控制，所述MCU的信号输入端可包括第一信号输入端和第二信号输入端，所述方向盘按键控制器包括第一方向盘按键控制器和第二方向盘按键控制器，所述多选一开关的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述多选一开关的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述上拉电阻包括多个第一上拉电阻和多个第二上拉电阻；所述MCU的第一信号输入端分别连接所述多选一开关的第一输出端和方控系统的第一方向盘按键控制器，所述多选一开关的各个第一输入端分别通过一个第一上拉电阻连接工作电源；所述MCU的第二信号输入端分别连接所述多选一开关的第二输出端和方控系统的第二方向盘按键控制器，所述多选一开关的各个第二输入端分别通过一个第二上拉电阻连接工作电源；当所述第一方向盘按键控制器的第一按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出第一控制信号，所述多选一开关的第一输出端根据所述第一控制信号从所述多个第一上拉电阻中接通与所述第一方向盘按键控制器匹配的第一目标上拉电阻，所述MCU检测所述第一按键的键值，并执行所述第一按键对应的方控操作；当所述第二方向盘按键控制器的第二按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出第二控制信号，所述多选一开关的第二输出端根据所述第二控制信号从所述多个第二上拉电阻中接通与所述第二方向盘按键控制器匹配的第二目标上拉电阻，所述MCU检测所述第二按键的键值，并执行所述第二按键对应的方控操作。

在图1给出的实施例中，所述第一输入端包括输入端Y0、输入端Y1、输入端Y2和输入端Y3，所述第二输入端包括输入端X0、输入端X1、输入端X2和输入端X3，所述控制端包括控制端S0和控制端S1，所述第一上拉电阻包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述第二上拉电阻包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；所述输入端Y0、Y1、Y2、Y3、X3、X2、X1和X0分别与电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8对应连接；当输入所述控制端S0和S1的控制信号均为低电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y0，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X0；当输入所述控制端S0的控制信号为高电平，输入所述控制端S1的控制信号为低电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y1，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X1；当输入所述控制端S0的控制信号为低电平，输入所述控制端S1的控制信号为高电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y2，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X2；当输入所述控制端S0和S1的控制信号均为高电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y3，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X3。对应的控制信号电平以及选择的通道如下表所示。下表中的数值仅为示例性数值。其中，EN为所述汽车方控系统的总开关控制端，当EN为低电平L时，表示系统处于工作状态，EN为高电平时，表示系统未处于工作状态。下表中的电阻的阻值仅为示例性数值，在其他实施例中，电阻的阻值可以取其他值。

图1所示的汽车方控系统的开关芯片连接四种上拉电阻，可以实现4类不同的阻值匹配。在一个实施例中，所述多选一开关的数量还可以是多个，各个多选一开关的输出端分别连接到所述MCU的信号输入端，各个多选一开关的控制端分别连接到所述MCU的使能输出端，各个多选一开关的输入端分别连接对应的上拉电阻。例如，可以采用2个如图1所示的开关芯片，每个开关芯片可以连接4个上拉电阻，从而可以实现8种不同情况的匹配。开关芯片的具体数量可以根据实际情况具体设定。

在一个实施例中，所述模拟开关芯片还包括一个电源输入端(如图1中EN所示)，当所述电源输入端接收到低电平的电源信号时，所述开关芯片工作；反之，当所述电源输入端接收到高电平的电源信号时，所述开关芯片不工作。在图1所示的实施例中，所述电源输入端EN接地，即所述电源输入端EN接收到的电源信号始终是低电平的。

图1给出的仅是本发明的一个可能的实施例，本发明还可以采用其他结构来实现类似的功能，特此说明。在一个实施例中，所述汽车方控系统还可以包括限流电阻；所述限流电阻的一端与所述MCU的信号输入端相连接，所述限流电阻的另一端分别与所述多选一开关的输出端和方控系统的方向盘按键控制器相连接；所述限流电阻对输入所述MCU的电流信号进行限流，起到防止静电以及大电流对所述MCU造成损害的效果。如图1所示，MCU的第一信号输入端AD1与开关芯片的第一输出端Y之间包括限流电阻R9，MCU的第二信号输入端AD2与开关芯片的第二输出端X之间包括限流电阻R10。

在一个实施例中，所述汽车方控系统还可以包括连接在所述MCU的信号输入端与所述多选一开关的输出端之间的二极管；所述二极管对输入到所述多选一开关的输出端的电流进行反向截止，防止高电平通过所述多选一开关导入到工作电源。如图1所示，AD1与开关芯片的第一输出端Y之间包括二极管D1，AD2与开关芯片的第二输出端X之间包括二极管D2。

在一个实施例中，所述汽车方控系统还可以包括连接在所述多选一开关的输出端与地之间的电容；所述电容对输入所述MCU的电压信号进行去抖动。。如图1所示，开关芯片的第一输出端Y通过电容C1接地，开关芯片的第二输出端X通过电容C2接地。

如图2所示，本发明还相应地提供一种方控方法，可包括以下步骤：

S11，当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，通过MCU的使能输出端向多选一开关的控制端输出控制信号，控制从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻；

S12，通过所述MCU的信号输入端采集所述按键的键值电压，并将所述键值电压与所述按键的默认键值电压进行比较；

S13，若所述键值电压在所述默认键值的误差范围内，由所述MCU执行所述按键对应的方控操作。

如图3所示，为一个实施例的方控学习方法，具体过程可包括：

S21，从所述多个上拉电阻中选择一个目标上拉电阻，连通所述目标上拉电阻与所述MCU的信号输入端；

S22，通过所述MCU的信号输入端记录连通所述目标上拉电阻时，所述方向盘按键控制器的各个按键的键值电压；

S23，若任意两个按键的键值电压之差大于或等于预设的键值差阈值，将所述目标上拉电阻设为与所述方控系统匹配的上拉电阻，并存储连通所述目标上拉电阻时各个按键的键值电压。

例如，对于图1所示的开关芯片，可以通过菜单选择要学习的按键，按下对应物理按键，选择上拉电阻1，记录1号按键键值1AD1，选择上拉电阻2，记录1号按键键值1AD2，选择上拉电阻3，记录1号按键键值1AD3，选择上拉电阻4，记录1号按键键值1AD4；选择上拉电阻1，记录2号按键键值2AD1，选择上拉电阻2，记录2号按键键值2AD2，选择上拉电阻3，记录2号按键键值2AD3，选择上拉电阻4，记录2号按键键值2AD4；……，以此类推。可比较同一上拉电阻连通时各个按键两两之间的键值差，对于上拉电阻1，可计算Δ₁＝2AD1-1AD1，Δ₂＝3AD1-2AD1，Δ₃＝4AD1-3AD1，Δ₄＝3AD1-2AD1，Δ₅＝4AD1-2AD1，Δ₆＝4AD1-3AD1；对于上拉电阻2，也按照此方法计算键值差，以此类推。对于同一个上拉电阻，若每一组键值差都满足预设的条件，即，所有键值差均大于预设的键值差阈值，则将该上拉电阻设为与所述方控系统匹配的上拉电阻。在一个实施例中，所述键值差阈值可以取0.2V。一个实施例的方控学习算法流图如图4所示。

下面以一个数值实施例为例对方控学习过程进行说明。

	Δ<sub>1</sub>	Δ<sub>2</sub>	Δ<sub>3</sub>	Δ<sub>4</sub>
					R<sub>1</sub>	0.25V	0.4V	0.3V	0.35V
R<sub>2</sub>	0.25V	0.1V	0.15V	0.15V
					R<sub>3</sub>	0.15V	0.1V	0.3V	0.15V
R<sub>4</sub>	0.1V	0.1V	0.1V	0.25V

通过上表可知，只有R1满足所有键值差均大于预设的键值差阈值，因此，会将R1设为与当前方控匹配的上拉电阻。

本发明的汽车方控系统及其方控方法可以适配市场上主流90％以上车型的方控功能，兼容性强，可靠性高，可通过增加模拟开关数量实现市场上所有车系的兼容。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种汽车方控系统，其特征在于，包括：

多选一开关，多个上拉电阻、MCU以及方向盘按键控制器；

所述MCU的信号输入端分别连接所述多选一开关的输出端和方向盘按键控制器，所述MCU的使能输出端连接所述多选一开关的控制端，所述多选一开关的各个输入端分别通过一个上拉电阻连接工作电源；

当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出控制信号，所述多选一开关的输出端根据所述控制信号从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻，所述MCU检测所述按键的键值电压，并执行所述按键对应的方控操作。

2.根据权利要求1所述的汽车方控系统，其特征在于，还包括：

限流电阻；

所述限流电阻的一端与所述MCU的信号输入端相连接，所述限流电阻的另一端分别与所述多选一开关的输出端和方控系统的方向盘按键控制器相连接；

所述限流电阻对输入所述MCU的电流信号进行限流。

3.根据权利要求1所述的汽车方控系统，其特征在于，还包括：

连接在所述MCU的信号输入端与所述多选一开关的输出端之间的二极管；

所述二极管对输入到所述多选一开关的输出端的电流进行反向截止。

4.根据权利要求1所述的汽车方控系统，其特征在于，还包括：

连接在所述多选一开关的输出端与地之间的电容；

所述电容对输入所述MCU的电压信号进行去抖动。

5.根据权利要求1所述的汽车方控系统，其特征在于，所述多选一开关的数量为多个，各个多选一开关的输出端分别连接到所述MCU的信号输入端，各个多选一开关的控制端分别连接到所述MCU的使能输出端，各个多选一开关的输入端分别连接对应的上拉电阻。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的汽车方控系统，其特征在于，所述MCU的信号输入端包括第一信号输入端和第二信号输入端，所述方向盘按键控制器包括第一方向盘按键控制器和第二方向盘按键控制器，所述多选一开关的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述多选一开关的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述上拉电阻包括多个第一上拉电阻和多个第二上拉电阻；

所述MCU的第一信号输入端分别连接所述多选一开关的第一输出端和方控系统的第一方向盘按键控制器，所述多选一开关的各个第一输入端分别通过一个第一上拉电阻连接工作电源；

所述MCU的第二信号输入端分别连接所述多选一开关的第二输出端和方控系统的第二方向盘按键控制器，所述多选一开关的各个第二输入端分别通过一个第二上拉电阻连接工作电源；

当所述第一方向盘按键控制器的第一按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出第一控制信号，所述多选一开关的第一输出端根据所述第一控制信号从所述多个第一上拉电阻中接通与所述第一方向盘按键控制器匹配的第一目标上拉电阻，所述MCU检测所述第一按键的键值电压，并执行所述第一按键对应的方控操作；

当所述第二方向盘按键控制器的第二按键被按下时，所述MCU通过所述使能输出端向所述多选一开关的控制端输出第二控制信号，所述多选一开关的第二输出端根据所述第二控制信号从所述多个第二上拉电阻中接通与所述第二方向盘按键控制器匹配的第二目标上拉电阻，所述MCU检测所述第二按键的键值电压，并执行所述第二按键对应的方控操作。

7.根据权利要求6所述的汽车方控系统，其特征在于，所述第一输入端包括输入端Y0、输入端Y1、输入端Y2和输入端Y3，所述第二输入端包括输入端X0、输入端X1、输入端X2和输入端X3，所述控制端包括控制端S0和控制端S1，所述第一上拉电阻包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述第二上拉电阻包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；

所述输入端Y0、Y1、Y2、Y3、X3、X2、X1和X0分别与电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8对应连接；

当输入所述控制端S0和S1的控制信号均为低电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y0，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X0；

当输入所述控制端S0的控制信号为高电平，输入所述控制端S1的控制信号为低电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y1，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X1；

当输入所述控制端S0的控制信号为低电平，输入所述控制端S1的控制信号为高电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y2，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X2；

当输入所述控制端S0和S1的控制信号均为高电平时，所述多选一开关的第一输出端接通所述输入端Y3，所述多选一开关的第二输出端接通所述输入端X3。

8.根据权利要求1所述的汽车方控系统，其特征在于，每个所述按键都对应一个默认键值电压，若所述键值电压与该按键对应的所述默认键值电压之差小于预设的误差阈值，所述MCU执行所述按键对应的方控操作。

9.一种基于权利要求1至8任意一项所述的汽车方控系统的方控方法，其特征在于，包括以下步骤：

当所述方向盘按键控制器的按键被按下时，通过MCU的使能输出端向多选一开关的控制端输出控制信号，控制从所述多个上拉电阻中接通与所述方向盘按键控制器匹配的目标上拉电阻；

通过所述MCU的信号输入端采集所述按键的键值电压，并将所述键值电压与所述按键的默认键值电压进行比较；

若所述键值电压在所述默认键值电压的误差范围内，由所述MCU执行所述按键对应的方控操作。

10.一种基于权利要求1至8任意一项所述的汽车方控系统的汽车方控学习方法，其特征在于，包括以下步骤：

从所述多个上拉电阻中选择一个目标上拉电阻，连通所述目标上拉电阻与所述MCU的信号输入端；

通过所述MCU的信号输入端记录连通所述目标上拉电阻时，所述方向盘按键控制器的各个按键的键值电压；

若任意两个按键的键值电压之差大于或等于预设的键值差阈值，将所述目标上拉电阻设为与所述方控系统匹配的上拉电阻，并存储连通所述目标上拉电阻时各个按键的键值电压。