CN109164745B - 车载输入输出控制装置、方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载输入输出控制装置、方法及车辆，包括输入模块、控制器和输出控制模块，输入模块包括M个第一控制芯片，M大于等于1，第一控制芯片包括多个并行输入端口、串行输出端口Q7”、串行输入端口DS、移位控制端口

和时钟端口CP，多个并行输入端口分别与待控制设备的多个输出端口一一连接；控制器包括输入端口MISO、输出端口MOSI和控制端口SS，输出端口MOSI与输出控制模块连接，控制端口SS与每个移位控制端口

连接，时钟控制端口SCK和每个时钟端口CP连接；在M为1时，输入端口MISO与串行输出端口Q7”连接；在M大于等于2时，M个第一控制芯片级联，M个第一控制芯片中的一个第一控制芯片的串行输出端口Q7”与输入端口MISO连接，降低对控制器接口的需求。

Description

车载输入输出控制装置、方法及车辆

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种车载输入输出控制装置、方法及车辆。

背景技术

随着现代汽车电子技术的发展和汽车控制单元的增加，微控制器的输入输出口也随之增多，车载控制器的输入采样和输出控制电路就变得越来越复杂。传统车载控制器的开关量输入采样和输出控制电路基本都是通过微控制器的输入口和输出端口，并通过光耦隔离器实现对车载设备的输入采样和输出控制。

传统的车载控制器开关量输入采样和输出控制电路由微控制器、输入和输出隔离电路、车载设备三部分组成，通过并行连接方式对车载设备进行采集和控制。

然而，现有车载控制器开关量输入采样和输出控制电路存在以下缺点： 1、需要和采集、控制通道数等同的多个光耦，电路复杂，占PCB面积大，成本高；2、需要使用微控制器的多个输入输出口，一旦车载设备开关量个数超过微控制器输入输出口个数，则需要扩输入输出口，使得电路变的复杂，增加产品成本；3、多路并行导致软件设计复杂，增大了软件系统出错概率，降低系统稳定性；4、多通道的输入和输出信号采用轮询采集/控制方法，效率低。

发明内容

鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种车载输入输出控制装置、方法及设备，以解决上述问题。

第一方面，本发明实施例提供一种车载输入输出控制装置，所述装置包括：输入模块、控制模块以及输出控制模块，所述控制模块包括：控制器，所述输入模块包括M个第一控制芯片，其中，M大于等于1，第一控制芯片包括：多个并行输入端口、串行输出端口Q7”、串行输入端口DS、移位控制端口

以及时钟端口CP，所述多个并行输入端口分别与待控制设备的多个输出端口一一连接；其中，所述控制器包括：输入端口MISO、输出端口MOSI、控制端口SS以及时钟控制端口SCK，所述输出端口MOSI 与所述输出控制模块连接，所述控制端口SS与所述M个第一控制芯片中的每个移位控制端口

连接，所述时钟控制端口SCK分别与所述M个第一控制芯片中的每个时钟端口CP连接；在M为1时，所述输入端口MISO 与串行输出端口Q7”连接；在M大于等于2时，所述M个第一控制芯片级联，所述M个第一控制芯片中的一个第一控制芯片的串行输出端口Q7”与所述输入端口MISO连接；所述M个第一控制芯片将从所述待控制设备获取的第一开关信号传输至所述控制器，所述控制器基于所述第一开关信号输出第一控制信号至所述输出控制模块，所述输出控制模块将所述第一控制信号输入所述待控制设备，以控制所述待控制设备的工作状态。

基于第一方面，在一种可能的设计中，所述输入模块还包括：至少一个电平处理电路，所述至少一个电平处理电路分别与所述M个第一控制芯片的多个并行输入端口和所述待控制设备的多个输出端口一一连接，每个电平处理电路将从所述待控设备获取的第一开关信号进行处理，输出第二开关信号至所述M个第一控制芯片。

基于第一方面，在一种可能的设计中，所述控制模块还包括：隔离电路，所述隔离电路分别与所述控制器、所述M个第一控制芯片和所述输出控制模块连接。

基于第一方面，在一种可能的设计中，所述隔离电路包括：第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器、第四光电耦合器以及第五光电耦合器，其中，与所述输入端口MISO连接的串行输出端口Q7”与所述第一光电耦合器的输入端连接，所述第一光电耦合器的输出端与所述输入端口MISO连接，所述第二光电耦合器的输入端与所述时钟控制端口SCK连接，所述第二光电耦合器的输出端与每个时钟端口CP连接，所述第三光电耦合器的输入端与所述控制端口SS连接，所述第三光电耦合器的输出端与每个移位控制端口

连接，所述第四光电耦合器的输入端与所述输出端口 MOSI连接，所述第四光电耦合器的输出端与所述输出控制模块连接，所述第五光电耦合器的输入端与所述控制器的输出控制端口MOE连接，所述第五光电耦合器的输出端与所述输出控制模块连接。

基于第一方面，在一种可能的设计中，所述隔离电路还包括：第一电阻R4、第二电阻R5、第三电阻R6、第四电阻R7以及第五电阻R8，其中，所述第一电阻R4的一端与所述输入端口MISO连接，所述第一电阻R4的另一端外接电源，所述第二电阻R5的一端与所述第二光电耦合器的输出端连接，所述第二电阻R5的另一端外接电源，所述第三电阻R6的一端与所述第三光电耦合器的输出端连接，所述第三电阻R6的另一端外接电源，所述第四电阻R7的一端与所述第四光电耦合器的输出端连接，所述第四电阻 R7的另一端外接电源，所述第五电阻R8的一端与所述第五光电耦合器的输出端连接，所述第五电阻R8的另一端外接电源。

基于第一方面，在一种可能的设计中，还包括：反相器Q11，所述反相器Q11的输入端与所述第三光电耦合器的输出端连接，所述反相器Q11 的输出端与每个移位控制端口

连接。

基于第一方面，在一种可能的设计中，所述输出控制模块包括：N个第二控制芯片，其中，N大于等于1，第二控制芯片包括：串行输入端口 DSS、串行输出端口Q7'、多个并行输出端口、第一控制端口SHCP、第二控制端口STCP以及第三控制端口

所述多个并行输出端口分别与待控制设备的多个输入端口一一连接；在N为1时，所述输出端口MOSI与串行输入端口DSS连接；在N大于等于2时，所述N个第二控制芯片级联，所述N个第二控制芯片中的一个第二控制芯片的串行输入端口DSS与所述输出端口MOSI连接，每个第一控制端口SHCP与所述时钟控制端口SCK 连接，每个第二控制端口STCP与所述控制端口SS连接，每个第三控制端口

与所述输出控制端口MOE连接。

基于第一方面，在一种可能的设计中，所述输出控制模块还包括：至少一个功率驱动电路，所述至少一个功率驱动电路分别与所述N个第二控制芯片的多个并行输出端口和所述待控制设备的多个输入端口一一连接，每个功率驱动电路将根据从所述所述N个第二控制芯片获取的第一控制信号输出第二控制信号至所述待控制设备，以控制所述待控制设备的工作状态。

第二方面，本发明实施例提供一种车辆，包括：车辆本体、安装于所述车辆本体上的车载设备和第一方面所述的车载输入输出控制装置，所述车载输入输出控制装置与所述车载设备连接，所述车载输入输出控制装置基于从所述车载设备获取的至少一个第一开关信号，输出至少一个控制信号至所述车载设备，以控制所述车载设备的工作状态。

第三方面，本发明实施例提供一种车载输入输出控制方法，应用于第一方面所述的车载输入输出控制装置，所述方法包括：所述控制模块用于获取用于表征是否需要对所述待控制设备进行信号采集和控制的第一判断结果；所述控制模块用于在所述第一判断结果为是时，控制所述输入模块按照预设时间间隔值对所述待控制设备进行信号采集，以及控制所述输出控制模块按照所述预设时间间隔值对所述待控制设备进行控制。

本发明实施例提供的一种车载输入输出控制装置、方法及设备，与现有技术相比，所述输入模块包括M个第一控制芯片，其中，M大于等于1，第一控制芯片包括：多个并行输入端口、串行输出端口Q7”、串行输入端口 DS、移位控制端口

以及时钟端口CP，所述多个并行输入端口分别与待控制设备的多个输出端口一一连接；在M为1时，所述输入端口MISO与所述串行输出端口Q7”连接；在M大于等于2时，所述M个第一控制芯片级联，所述M个第一控制芯片中的一个第一控制芯片的串行输出端口Q7”与所述输入端口MISO连接。在待控制设备的开关量个数超过控制器输入输出口个数时，无需增加控制器的输入输出口就能实现对待控制设备的多个输出端口输出的开关信号进行采集。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的车载输入输出控制装置的电路图；

图2为本发明第一实施例提供的控制时序图；

图3为本发明第二实施例提供的车载输入输出控制装置的电路图；

图4为本发明第三实施例提供的车载输入输出控制装置的电路图；

图5为本发明第三实施例提供的控制时序图；

图6为本发明第四实施例提供的车载输入输出控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

注：实施例附图中的代号

MISO：主设备为输入数据，从设备为输出数据

MOIS：主机为输出数据，从设备为输入数据

SCK:时钟信号，由主设备产生

SS:从设备使能信号，由主设备控制

SS595:74HC595逻辑控制芯片使能控制

SS165:74HC165逻辑控制芯片使能控制

SD165:74HC165逻辑控制芯片下一级串行数据输出

SD595:74HC595逻辑控制芯片下一级串行数据输出

Q1--Q8:74HC595逻辑控制芯片8位并行数据输出

Q7”：74HC595逻辑控制芯片串行数据输出

74HC595逻辑控制芯片主复位(低电平)

SHCP：74HC595逻辑控制芯片数据输入时钟线

STCP：74HC595逻辑控制芯片输出存储器锁存时钟线

74HC595逻辑控制芯片输出有效(低电平)

DS：74HC595逻辑控制芯片串行数据输入

74HC165逻辑控制芯片移位/置位控制端(低电平有效)

CP:74HC165逻辑控制芯片时钟输入端(上升沿有效)

D1--D8:74HC165逻辑控制芯片并行数据输入端

Q7':74HC165逻辑控制芯片输出

DSS:74HC165逻辑控制芯片串行输入端

第一实施例

请参照图1，图1为本发明第一实施例提供的车载输入输出控制装置的电路示意图，所述装置包括：输入模块、控制模块以及输出控制模块，所述控制模块包括：控制器，所述输入模块包括M个第一控制芯片，其中，在本实施例中，第一控制芯片的型号为74HC165，第一控制芯片是8位并行读取串行输出的移位寄存器，所述控制器的型号为TMS320F28335，在其他实施例中，所述第一控制芯片和所述控制器的型号也可以为其他，其中， M大于等于1，第一控制芯片包括：多个并行输入端口(D1、D2、D3、D4、 D5、D6、D7和D8)、串行输出端口Q7”、串行输入端口DS、移位控制端口

时钟端口CP、电源端口VCC以及接地端口GND，所述多个并行输入端口分别与待控制设备的多个输出端口一一连接，可以理解的是，所述待控设备的一个输出端口与所述多个并行输入端口中的一个并行输入端口连接，在本实施例中，所述待控设备为车载设备，其中，车载设备是汽车上用于增加汽车功能性的电子系统和产品，车载电子包括车载音响系统、导航系统、汽车信息系统、电机控制器、电池管理系统、高低压配电柜、车载DC/DC控制器和车载家电产品等。

其中，所述控制器包括：输入端口MISO、输出端口MOSI、控制端口 SS以及时钟控制端口SCK，所述输出端口MOSI与所述输出控制模块的输入端连接，所述控制端口SS与所述M个第一控制芯片中的每个移位控制端口

连接，所述时钟控制端口SCK分别与所述M个第一控制芯片中的每个时钟端口CP连接。

在M为1时，所述输入端口MISO与串行输出端口Q7”连接，第一控制芯片通过所述串行输出端口Q7”将从所述待控设备获取的多个开关信号串行输出至所述控制器，可以理解的是，所述控制器通过所述输入端口 MISO接收第一控制芯片输出的多个开关信号，其中，开关信号用于表征所述待控设备的开关的状态信息，在M大于等于2时，所述M个第一控制芯片级联，所述M个第一控制芯片中的一个第一控制芯片的串行输出端口Q7”与所述输入端口MISO连接，作为一种实施方式，在M为3时，第三个第一控制芯片U3的串行输出端口Q7”与第二个第一控制芯片U2的串行输入端口DS连接，第二个第一控制芯片U2的串行输出端口Q7”与第一个第一控制芯片U1的串行输入端口DS连接，所述第一个第一控制芯片U1的串行输出端口与所述输入端口MISO连接。

所述M个第一控制芯片将从所述待控制设备获取的第一开关信号传输至所述控制器，所述控制器基于所述第一开关信号输出第一控制信号至所述输出控制模块，所述输出控制模块将所述第一控制信号输入所述待控制设备，以控制所述待控制设备的工作状态。

为了方便理解，请参照图2，在移位控制端口

获取的电平信号为低电平时，所述M个第一控制芯片中的每个第一控制芯片分别通过D1到D8口将所述待控设备输出的开关信号并行读取进移位寄存器内；在移位控制端口

获取的电平信号为高电平时，且时钟端口CP获取的时钟信号CP处于上升沿时，存储在移位寄存器内的开关信号依次通过串行输出端口Q7”从所述移位寄存器内输出；可以理解的是，在第一控制芯片U1 的串行输出端口Q7”连接第一控制芯片U2的串行输入端口DS时，存储在第一控制芯片U1内的开关信号依次通过串行输出端口Q7”输出至第一控制芯片U2；在第一控制芯片U1的串行输出端口Q7”连接所述控制器的串行输入端口MISO时，存储在第一控制芯片U1内的开关信号依次通过串行输出端口Q7”输出至所述控制器。

因此，通过把第一级的第一控制芯片的串行输出端口Q7”连接到下一级的串行输入端口DS，实现开关信号的并行获取和串行输出，继而在待控制设备的开关量个数超过控制器输入输出口个数时，无需增加控制器的输入输出口就能实现对待控制设备的多个输出端口输出的开关信号进行采集。同时，所述M个第一控制芯片通过并行获取待控设备输出的多个开关信号，能够提高信号处理效率。

作为一种实施方式，所述输入模块还包括：至少一个电平处理电路，器，所述至少一个电平处理电路分别与所述M个第一控制芯片的多个并行输入端口和所述待控制设备的多个输出端口一一连接，可以理解的是，在本实施例中，电平处理电路的数量和待控设备输出端口的数量一致，每个电平处理电路将从所述待控设备获取的第一开关信号进行处理，可以理解的是，每个电平处理电路将从待控设备获取的第一开关信号的电平进行处理(根据实际需求，电平信号可以保持不变，电平信号可以反转(在第一开关信号的电平为高电平时，电平处理电路将第一开关信号转换为低电平信号，在第一开关信号的电平为低电平时，电平处理电路将第一开关信号转换为高电平信号))，输出第二开关信号至所述M个第一控制芯片。

第二实施例

作为一种实施方式，请参照图3，与第一实施例不同的是，所述控制模块还包括：隔离电路，所述隔离电路分别与所述控制器、所述M个第一控制芯片和所述输出控制模块连接，其中，所述隔离电路用于实现输入信号和输出信号之间的隔离。

作为一种实施方式，所述隔离电路包括：第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器、第四光电耦合器以及第五光电耦合器，其中，与所述输入端口MISO连接的串行输出端口Q7”与所述第一光电耦合器的输入端连接，所述第一光电耦合器的输出端与所述输入端口MISO连接，所述第二光电耦合器的输入端与所述时钟控制端口SCK连接，所述第二光电耦合器的输出端与每个时钟端口CP连接，所述第三光电耦合器的输入端与所述控制端口SS连接，所述第三光电耦合器的输出端与每个移位控制端口

连接，所述第四光电耦合器的输入端与所述输出端口MOSI连接，所述第四光电耦合器的输出端与所述输出控制模块连接，所述第五光电耦合器的输入端与所述控制器的输出控制端口MOE连接，所述第五光电耦合器的输出端与所述输出控制模块连接。其中，电耦合器是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。由于没有直接的电气连接，这样耦合器既耦合传输了信号，又有隔离作用。

所有的输入输出信号都是通过(Serial Peripheral Interface，SPI)串行外设接口总线与控制器进行信息交换，所以只需要在微制器和输入/输出模块之间对SPI通讯线进行隔离，可以用较少的隔离器件(本实施例采用光电耦器)，实现控制器和多通道输入信号采集/输出信号控制的隔离。

作为一种实施方式，所述隔离电路还包括：第一电阻R4、第二电阻R5、第三电阻R6、第四电阻R7以及第五电阻R8，其中，所述第一电阻R4的一端与所述输入端口MISO连接，所述第一电阻R4的另一端外接电源，所述第二电阻R5的一端与所述第二光电耦合器的输出端连接，所述第二电阻 R5的另一端外接电源，所述第三电阻R6的一端与所述第三光电耦合器的输出端连接，所述第三电阻R6的另一端外接电源，所述第四电阻R7的一端与所述第四光电耦合器的输出端连接，所述第四电阻R7的另一端外接电源，所述第五电阻R8的一端与所述第五光电耦合器的输出端连接，所述第五电阻R8的另一端外接电源。其中，在本实施例中，外接电源为5V，在其他实施例中，外接电源的电压幅值也可以为其他电压幅值。

作为一种实施方式，所述隔离电路还包括：反相器Q11，所述反相器 Q11的输入端与所述第三光电耦合器的输出端连接，所述反相器Q11的输出端与每个移位控制端口

连接。在本实施例中，所述反相器Q11相当于一个开关，在控制端口SS输出的电平信号为高电平“1”时，所述反相器 Q11输出低电平0，相当于开关处于闭合状态，所述M个第一控制芯片对待控设备输出的开关信号进行并行读取，反之，在控制端口SS输出的电平信号为低电平“0”时，所述反相器Q11输出高电平1，相当于开关处于断开状态，所述M个第一控制芯片不会对待控设备输出的开关信号进行并行读取。

第三实施例

作为一种实施方式，请参照图4，与第二实施例不同的是，所述输出控制模块包括：N个第二控制芯片，其中，N大于等于1，第二控制芯片包括：串行输入端口DSS、串行输出端口Q7'、多个并行输出端口(Q1、Q2、Q3、 Q4、Q5、Q6、Q7和Q8)、第一控制端口SHCP、第二控制端口STCP、第三控制端口

电源端口VCC以及接地端口GND，所述多个并行输出端口分别与待控制设备的多个输入端口一一连接，所述N个第二控制芯片的所有并行输出端口将从所述控制器获取的控制信号并行输出至所述待控设备，以控制所述待控设备的工作状态，在所述待控设备为车载设备时，控制车载设备的工作状态，可以理解的是，所述待控设备的一个输入端口与所述多个并行输出端口中的一个并行输出端口连接；其中，在本实施例中，第二控制芯片的型号为74HC595，第二控制芯片是8位串行读取并行输出的移位寄存器在其他实施例中，所述第二控制芯片的型号也可以为其他。

在N为1时，所述输出端口MOSI与串行输入端口DSS连接，所述控制器将多个控制信号通过所述输出端口MOSI串行传输至第二控制芯片，可以理解的是，第二控制芯片通过串行输入端口DSS接收所述控制器输出多个的控制信号，在N大于等于2时，所述N个第二控制芯片级联，所述 N个第二控制芯片中的一个第二控制芯片的串行输入端口DSS与所述输出端口MOSI连接，作为一种实施方式，在N为3时，第一个第二控制芯片 M1的串行输入端口DSS与所述串行输出端口MOSI连接，第一个第二控制芯片M1的串行输出端口Q7'与第二个第二控制芯片M2的串行输入端口 DSS连接，第二个第二控制芯片M2的串行输出端口Q7'与第三个第二控制芯片M3的串行输入端口DSS连接，在待控制设备的开关量个数超过控制器输入输出口个数时，无需增加控制器的输入输出口就能实现对待控制设备的控制。

所述N个第二控制芯片的每个第一控制端口SHCP与所述时钟控制端口SCK连接，每个第二控制端口STCP与所述控制端口SS连接，每个第三控制端口

与所述输出控制端口MOE连接。

为了方便理解，请参照图5，在第一控制端口SHCP的SHCP 信号处于上升沿时，控制信号由串行输入端口DSS输入到内部的8位位移缓存器，并由串行输出端口Q7'输出；可以理解的是，在所需控制信号数大于第二控制芯片B2的并行输出端口数时，且在第二控制芯片B1的串行输出端口Q7'连接第二控制芯片B2的串行输入端口DSS时，存储在第二控制芯片A2内的控制信号依次通过串行输出端口Q7'输出至第二控制芯片B2；在第二控制端口STCP的STCP信号处于上升沿时，存储在所述N个第二控制芯片内的控制信号通过Q1口到Q8口并行输出至所述待控设备。

作为一种实施方式，所述输出控制模块还包括：至少一个功率驱动电路，其中，在本实施例中，功率驱动电路为高/低边驱动电路，功率驱动电路的数量与所述待控设备并行输入端口数量一致；所述至少一个功率驱动电路分别与所述N个第二控制芯片的多个并行输出端口和所述待控制设备的多个输入端口一一连接，每个功率驱动电路将根据从所述所述N个第二控制芯片获取的第一控制信号的功率进行调整，可以理解的是，根据实际需求，高低边驱动电路对输入的第一控制信号的功率进行增大或降低，输出第二控制信号至所述待控制设备，以控制所述待控制设备的工作状态。

利用控制算法对所述M个第一控制芯片和所述N个第二控制芯片的输出控制端口进行时序控制，可实现多通道输入信号的和多通道输出信号的采集与控制。

作为一种实施方式，本发明实施例提供一种车辆，包括：车辆本体、安装于所述车辆本体上的车载设备和上述车载输入输出控制装置，所述车载输入输出控制装置与所述车载设备连接，所述车载输入输出控制装置基于从所述车载设备获取的至少一个第一开关信号，输出至少一个控制信号至所述车载设备，以控制所述车载设备的工作状态。

第四实施例

作为一种实施方式，请参照图6，本发明第四实施例提供一种车载输入输出控制方法，应用于上述各实施例提供的车载输入输出控制装置，所述方法包括：

S100：所述控制模块用于获取用于表征是否需要对所述待控制设备进行信号采集和控制的第一判断结果。

在S100之前，初始化所述输入输出装置中的控制器的SPI通讯模块。

S200：所述控制模块用于在所述第一判断结果为是时，控制所述输入模块按照预设时间间隔值对所述待控制设备进行信号采集，以及控制所述输出控制模块按照所述预设时间间隔值对所述待控制设备进行控制。

所述控制模块用于在所述第一判断结果为是时，表示控制器中已经建立了一个对所述待控制设备进行信号采集和控制处理的任务；接着控制器控制所述输入模块按照预设时间间隔值对所述待控制设备进行信号采集，以及控制所述输出控制模块按照所述预设时间间隔值对所述待控制设备进行控制，在本实施例中，所述预设时间间隔值为500毫秒，在其他实施例中，也可所述预设时间间隔也可以为100毫秒，其中，预设时间越短，实时性越好。在本实施例中，在所述车载输入输出控制装置在时间间隔值到达500毫秒时，使所述控制端口SS输出高电平信号“1”，输入模块和输出控制模块开始对车载设备多路进行采集和控制。

在执行完一次采集控制任务后，所述控制模块继续获取用于表征是否需要对所述待控制设备进行信号采集和控制的第一判断结果，所述控制模块用于在所述第一判断结果为否时，使所述控制端口SS输出低电平信号“0”，输入采集电路和输出控制电路停止工作。

综上所述，本发明实施例提供的一种车载输入输出控制装置、方法及设备，与现有技术相比，所述输入模块包括M个第一控制芯片，其中，M 大于等于1，第一控制芯片包括：多个并行输入端口、串行输出端口Q7”、串行输入端口DS、移位控制端口

以及时钟端口CP，所述多个并行输入端口分别与待控制设备的多个输出端口一一连接；在M为1时，所述输入端口MISO与所述串行输出端口Q7”连接；在M大于等于2时，所述M个第一控制芯片级联，所述M个第一控制芯片中的一个第一控制芯片的串行输出端口Q7”与所述输入端口MISO连接。在待控制设备的开关量个数超过控制器输入输出口个数时，无需增加控制器的输入输出口就能实现对待控制设备的多个输出端口输出的开关信号进行采集。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种车载输入输出控制装置，其特征在于，包括：输入模块、控制模块以及输出控制模块，所述控制模块包括：控制器，所述输入模块包括M个第一控制芯片，其中，M大于等于1，第一控制芯片包括：多个并行输入端口、串行输出端口Q7”、串行输入端口DS、移位控制端口

以及时钟端口CP，所述多个并行输入端口分别与待控制设备的多个输出端口一一连接；

其中，所述控制器包括：输入端口MISO、输出端口MOSI、控制端口SS以及时钟控制端口SCK，所述输出端口MOSI与所述输出控制模块连接，所述控制端口SS与所述M个第一控制芯片中的每个移位控制端口

连接，所述时钟控制端口SCK分别与所述M个第一控制芯片中的每个时钟端口CP连接；

所述控制模块还包括：隔离电路，所述隔离电路分别与所述控制器、所述M个第一控制芯片和所述输出控制模块连接；

其中，所述隔离电路包括：第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器、第四光电耦合器以及第五光电耦合器，其中，与所述输入端口MISO连接的串行输出端口Q7”与所述第一光电耦合器的输入端连接，所述第一光电耦合器的输出端与所述输入端口MISO连接，所述第二光电耦合器的输入端与所述时钟控制端口SCK连接，所述第二光电耦合器的输出端与每个时钟端口CP连接，所述第三光电耦合器的输入端与所述控制端口SS连接，所述第三光电耦合器的输出端与每个移位控制端口

连接，所述第四光电耦合器的输入端与所述输出端口MOSI连接，所述第四光电耦合器的输出端与所述输出控制模块连接，所述第五光电耦合器的输入端与所述控制器的输出控制端口MOE连接，所述第五光电耦合器的输出端与所述输出控制模块连接；

在M为1时，所述输入端口MISO与串行输出端口Q7”连接；在M大于等于2时，所述M个第一控制芯片级联，所述M个第一控制芯片中的一个第一控制芯片的串行输出端口Q7”与所述输入端口MISO连接；

所述M个第一控制芯片将从所述待控制设备获取的第一开关信号传输至所述控制器，所述控制器基于所述第一开关信号输出第一控制信号至所述输出控制模块，所述输出控制模块将所述第一控制信号输入所述待控制设备，以控制所述待控制设备的工作状态；

在所述移位控制端口

获取的电平信号为低电平时，所述M个第一控制芯片中的每个第一控制芯片分别通过所述多个并行输入端口将所述待控设备输出的开关信号并行读取进该第一控制芯片的移位寄存器内；在所述移位控制端口

获取的电平信号为高电平时，且所述时钟端口CP获取的时钟信号CP处于上升沿时，存储在所述移位寄存器内的开关信号依次通过串行输出端口Q7”从所述移位寄存器内输出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入模块还包括：至少一个电平处理电路，所述至少一个电平处理电路分别与所述M个第一控制芯片的多个并行输入端口和所述待控制设备的多个输出端口一一连接，每个电平处理电路将从所述待控设备获取的第一开关信号进行处理，输出第二开关信号至所述M个第一控制芯片。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离电路还包括：第一电阻R4、第二电阻R5、第三电阻R6、第四电阻R7以及第五电阻R8，其中，所述第一电阻R4的一端与所述输入端口MISO连接，所述第一电阻R4的另一端外接电源，所述第二电阻R5的一端与所述第二光电耦合器的输出端连接，所述第二电阻R5的另一端外接电源，所述第三电阻R6的一端与所述第三光电耦合器的输出端连接，所述第三电阻R6的另一端外接电源，所述第四电阻R7的一端与所述第四光电耦合器的输出端连接，所述第四电阻R7的另一端外接电源，所述第五电阻R8的一端与所述第五光电耦合器的输出端连接，所述第五电阻R8的另一端外接电源。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述隔离电路还包括：反相器Q11，所述反相器Q11的输入端与所述第三光电耦合器的输出端连接，所述反相器Q11的输出端与每个移位控制端口

连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出控制模块包括：N个第二控制芯片，其中，N大于等于1，第二控制芯片包括：串行输入端口DSS、串行输出端口Q7'、多个并行输出端口、第一控制端口SHCP、第二控制端口STCP以及第三控制端口

所述多个并行输出端口分别与待控制设备的多个输入端口一一连接；

在N为1时，所述输出端口MOSI与串行输入端口DSS连接；在N大于等于2时，所述N个第二控制芯片级联，所述N个第二控制芯片中的一个第二控制芯片的串行输入端口DSS与所述输出端口MOSI连接，每个第一控制端口SHCP与所述时钟控制端口SCK连接，每个第二控制端口STCP与所述控制端口SS连接，每个第三控制端口

与所述输出控制端口MOE连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输出控制模块还包括：至少一个功率驱动电路，所述至少一个功率驱动电路分别与所述N个第二控制芯片的多个并行输出端口和所述待控制设备的多个输入端口一一连接，每个功率驱动电路将根据从所述N个第二控制芯片获取的第一控制信号输出第二控制信号至所述待控制设备，以控制所述待控制设备的工作状态。

7.一种车辆，其特征在于，包括：车辆本体、安装于所述车辆本体上的车载设备和权利要求1-6中任一权项所述的车载输入输出控制装置，所述车载输入输出控制装置与所述车载设备连接，所述车载输入输出控制装置基于从所述车载设备获取的至少一个第一开关信号，输出至少一个控制信号至所述车载设备，以控制所述车载设备的工作状态。

8.一种车载输入输出控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任一权项所述的车载输入输出控制装置，所述方法包括：

所述控制模块用于获取用于表征是否需要对所述待控制设备进行信号采集和控制的第一判断结果；

所述控制模块用于在所述第一判断结果为是时，控制所述输入模块按照预设时间间隔值对所述待控制设备进行信号采集，以及控制所述输出控制模块按照所述预设时间间隔值对所述待控制设备进行控制。

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