CN110979008A - 多处理器分布式双联屏仪表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多处理器分布式双联屏仪表，包括壳体及设于壳体中的PCB线路板、仪表屏、导航屏，仪表屏和导航屏安装在壳体中，仪表屏和导航屏均通过线缆连接PCB线路板，PCB线路板上设有第一MCU、第二MCU、SOC处理器，第一MCU连接仪表屏，第一MCU通过SPI总线连接SOC处理器，SOC处理器通过LVDS信号线连接仪表屏，第二MCU连接导航屏，第一MCU和第二MCU之间通过UART总线进行互联，第一MCU通过CAN总线连接车辆的整车CAN网络系统，SOC处理器和导航屏连接车辆的中控娱乐系统的主机。该仪表产品结构一体化以及显示界面一体化，能够同时在仪表屏中显示所有仪表和车身信息以及在导航屏中同步显示中控娱乐系统的显示信息，实现了仪表与中控娱乐信息一体化显示的功能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子设备技术领域，尤其涉及一种多处理器分布式双联屏仪表。
背景技术
随着汽车电子技术的发展，特别是液晶仪表技术的发展，汽车仪表以及车载多媒体终端越来越多的运用了数字技术，并且汽车仪表与车载多媒体终端之间的信息交互需求也越来越迫切。
然而，当前汽车仪表系统与车载多媒体终端是独立的两套系统，汽车仪表系统可以显示车速、转速、总里程数、行车电脑等信息，车载多媒体终端可以显示导航地图、多媒体音乐、蓝牙电话、收音机等信息，两者之间几乎没有任何的数据交互。汽车仪表系统一般装配在汽车方向盘前方的仪表盘位置，可以直接面向用户，而车载多媒体终端一般是装配在汽车中控台上，当用户要查看车载多媒体终端上的一些数据或显示信息时，需要转头来观察终端的显示屏，不便于用户以较佳的视角观看导航地图等重要信息，用户体验舒适性差，并且安全性堪忧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、外形美观、可实现仪表和中控娱乐一体化显示的多处理器分布式双联屏仪表，在仪表中布设有仪表屏和导航屏，导航屏能够同步显示车载中控娱乐系统中的所有画面信息。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种多处理器分布式双联屏仪表，包括壳体及设于壳体中的PCB线路板、仪表屏、导航屏，仪表屏和导航屏并排嵌入安装在壳体的安装孔位中，PCB线路板固定安装在壳体中，仪表屏和导航屏均通过线缆连接PCB线路板，PCB线路板上设有第一MCU、第二MCU、SOC处理器，第一MCU连接仪表屏，第一MCU通过SPI总线连接SOC处理器，SOC处理器通过LVDS信号线连接仪表屏，第二MCU连接导航屏，第一MCU和第二MCU之间通过UART总线进行互联，第一MCU通过CAN总线连接车辆的整车CAN网络系统，SOC处理器和导航屏连接车辆的中控娱乐系统的主机。
作为本发明的一种改进， 还包括第一视频编码器、第一视频解码器、第二视频编码器、第二视频解码器，将第一视频编码器和第二视频编码器设于中控娱乐系统的主机中，第一视频编码器的输出端连接第一视频解码器的输入端，第一视频解码器的输出端连接SOC处理器，第二视频编码器的输出端连接第二视频解码器的输入端，第二视频解码器的输出端连接导航屏。
作为本发明的一种改进，所述SOC处理器采用NXP公司的 IMX6D处理器设计实现。
作为本发明的一种改进，所述第一MCU采用瑞萨电子公司的RH850_F1L系列单片机实现。
作为本发明的一种改进，所述第二MCU采用瑞萨电子公司的RL78微控制器设计实现。
作为本发明的一种改进，所述第一视频编码器采用DS90UB949 串行器，所述第一视频解码器采用DS90UB940解串器，所述第二视频编码器采用DS90UB927串行器，所述第二视频解码器采用DS90UB948解串器。
作为本发明的一种改进，所述导航屏采用触摸显示屏。
作为本发明的一种改进， 所述中控娱乐系统的主机能够通过SOC处理器将屏幕画面投屏到仪表屏上，并且叠加在仪表屏显示画面的上方。
作为本发明的一种改进， 所述仪表屏和导航屏的显示亮度保持一致，所述仪表屏和导航屏与中控娱乐系统主机的开机动画同步播放。
作为本发明的一种改进， 还包括操作按键，操作按键焊接连接PCB线路板，并且操作按键嵌入安装在壳体中，操作按键位于仪表屏和导航屏的下方，操作按键分别与第一MCU、第二MCU和SOC处理器相连接。
相对于现有技术，本发明的双联屏仪表整体结构设计巧妙，结构合理稳定，体积紧凑，产品结构一体化，制造成本低，通过在仪表中并排设置仪表屏和导航屏，并通过设置第一MCU和第二MCU分别对仪表屏和导航屏进行控制，以及结合SOC处理器的联合控制，并将仪表分别通过CAN总线连接车辆的整车CAN网络系统以及通过PFD-Link信号线连接车辆的中控娱乐系统主机，实现了仪表端的仪表与导航界面显示一体化功能；另外，导航屏能够同步显示中控娱乐系统主机的所有信息，中控娱乐系统主机的部分信息（如与驾驶信息相关的导航信息）通过SOC处理器控制处理投屏到仪表屏中与仪表屏的显示画面进行叠加显示，在提高了驾驶安全性的同时，也提升了驾驶体验和驾驶乐趣，提升了汽车仪表的高档科技感。此外，仪表上仪表屏和导航屏与中控娱乐系统主机具有开机动画同步功能，仪表和中控娱乐系统主机的开机同步信号通过CAN总线进行传输，达到开机动画一体化播放的效果。
附图说明
图1为本发明优选实施例的多处理器分布式双联屏仪表的电气控制结构框图。
图2为本发明优选实施例中SOC处理器的软件控制架构图。
图3为本发明优选实施例中第一MCU的软件控制架构图。
图4为本发明优选实施例的多处理器分布式双联屏仪表的外形效果图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图1所示，为本发明优选实施例所示出的多处理器分布式双联屏仪表，包括壳体及设于壳体中的PCB线路板、仪表屏、导航屏，仪表屏和导航屏并排嵌入安装在壳体的安装孔位中，一般是将仪表屏装设在导航屏的左侧，PCB线路板固定安装在壳体中，并位于仪表屏和导航屏的背面，仪表屏和导航屏均通过线缆连接PCB线路板。PCB线路板上设有第一MCU、第二MCU、SOC处理器，第一MCU连接仪表屏，第一MCU通过SPI总线连接SOC处理器，SOC处理器通过LVDS信号线连接仪表屏。第二MCU连接导航屏，第一MCU和第二MCU之间通过UART总线进行互联，第一MCU通过CAN总线连接车辆的整车CAN网络系统，车辆的整车CAN网络系统可实现车辆的车载局域网，实现车辆所有信息共享，将第一MCU连接该系统以获取车辆的整车控制器中关于车身及驱动信息，主要涉及车身CAN系统和驱动CAN系统，其中车身系统的低速CAN主要连接和控制汽车内外照明、灯光信号、雨刮电机、洗涤电机、喇叭、启动电机、后除霜加热器、车窗、后视镜等电器，驱动系统的高速CAN主要连接对象是发动机控制器（ECU）、ABS控制器、组合仪表、安全气囊控制器等。SOC处理器和导航屏连接车辆的中控娱乐系统的主机，以实现与中控娱乐系统主机的信息交互。
仪表屏和导航屏的显示分辨率均为1920*720，在仪表屏中能够显示所有包含在现有组合仪表中的所有驾驶信息，包括车速、转速、档位、各种报警灯、总计里程、行车电脑、声音等。而在导航屏中能够同步显示所有包含在中控娱乐系统中的信息和功能，包括实时导航、播放多媒体音乐及视频、播放收音机、蓝牙电话、通讯录/通话记录、智能语音、语音识别、大数据分析及整车设置等。
另外，在中控娱乐系统的主机中设置第一视频编码器和第二视频编码器，在PCB线路板上设有第一视频解码器、第二视频解码器，第一视频编码器的输出端连接第一视频解码器的输入端，第一视频解码器的输出端连接SOC处理器，第二视频编码器的输出端连接第二视频解码器的输入端，第二视频解码器的输出端连接导航屏。
所述中控娱乐系统的主机能够将音视频信号通过PFD-Link信号线传输给SOC处理器，由SOC处理器将主机屏幕画面投屏到仪表屏上，用于在仪表屏中显示主机的信息，并且叠加在仪表屏显示画面的上方进行显示。投屏画面在仪表屏中的显示画面尺寸为720*720pixel。投屏信息包括部分中控娱乐系统主机能够显示的信息。
具体的，所述SOC处理器采用NXP公司的 IMX6D处理器，其具有丰富的工业接口和高速接口，包括 CAN、UART、I2C、USB、PCIe 和 SATA等，灵活的性能和多媒体支持，并保持较低的功耗。所述的SOC处理器为一图形界面处理器（GIP，Graphical InterfaceProcesser），负责仪表屏画面的显示和渲染，以及外部视频源输入（即中控娱乐系统主机向仪表屏进行投屏时的信息）的叠加处理。如图2所示，其软件架构从底端到顶端包括BSP层、QNX OS层、 Middleware层和HMI层，其中，BSP层负责硬件驱动，QNX OS层负责资源分配和任务调度，Middleware 层负责GIP端接收到的数据解析和上送，以及GIP端电源模式、开机动画控制、升级功能和诊断功能等，HMI层负责仪表屏上画面内容构建，并根据Middleware层上送的数据显示正确的画面信息。IMX6D处理器通过在SPI接口中封装的SBUS协议，接收来自第一MCU的控制信息，如报警灯开关信号、车速值、转速值、总计里程等。
所述第一MCU采用瑞萨电子公司的RH850_F1L系列单片机实现。RH850_F1L 是一款具有G3K内核的32位单片机，RH850_F1L 的主要特点包括低功耗、高计算处理能力和多种内部外围功能。第一MCU作为车辆信息接口处理器（VIP，Vehicle Interface Processer），负责处理车辆CAN总线信号的收发，如图3所示，其软件架构从底端到顶端包括Bootloader层、Driver层、OS层、APP层，其中，Bootloader层负责仪表的程序和数据更新，Driver层负责第一MCU硬件驱动，OS层负责资源分配和任务调度，APP层负责仪表基本功能的逻辑处理。
所述第二MCU采用瑞萨电子公司的RL78微控制器，其融合了16位微控制器78K0R的高性能CPU和R8C、78K 的卓越片上功能。其正常工作电流消耗为46μA / MHz，时钟工作电流消耗为0.57μA / MHz ，使用RL78微控制器可以大大提高电源效率，从而实现业界领先的低功耗，满足低功耗应用场合。另外，其片上高精度（±1％）高速振荡器、能够重复擦写100万次支持后台工作的数据闪存，以及温度传感器和多种电源接口端口等内置功能，将有助于降低系统成本和体积。第二MCU负责导航屏的背光控制，与第一MCU通过UART通信，通信内容包含诊断控制、版本信息、硬件状态信息、背光开关控制及背光等级控制等。
所述第一视频编码器采用DS90UB949 串行器，所述第一视频解码器采用DS90UB940解串器，所述第二视频编码器采用DS90UB927串行器，所述第二视频解码器采用DS90UB948解串器。通过DS90UB系列的串行器和解串器配套使用，可提供完整的数字接口以实现汽车显示屏中视频、音频和控制数据的高速并行传输，串行器通过PFD-Link数据接口连接数据源，可有效减小EMI和总线宽度。
为了有效简化仪表的结构，将导航屏采用触摸显示屏，用户可直接在触摸显示屏中进行触摸操作，仪表屏采用LCD屏。而为了确保仪表具有良好的使用效果，还设有操作按键，操作按键焊接连接PCB线路板，并且操作按键嵌入安装在壳体中，操作按键位于仪表屏和导航屏的下方，操作按键分别与第一MCU、第二MCU和SOC处理器相连接。利用操作按键所实现的操作功能与利用触摸显示屏中的虚拟按键所实现的操作功能保持一致，所有操作按键的状态信息通过CAN总线发送给中控娱乐系统主机，使得在仪表屏中进行投屏画面显示时，画面的内容可随按键操作实现切歌、接打电话、挂电话、查看通讯录及选择专辑等操作。
所述仪表屏和导航屏的显示亮度保持一致，仪表屏背光由第一MCU控制，并且第一MCU控制背光等级，导航屏背光由第二MCU控制。所述仪表屏和导航屏与中控娱乐系统主机的开机动画同步播放，达到开机动画一体化播放的效果。一般地，仪表的开机时间会比中控娱乐系统的开机时间短，也就是会快于中控娱乐系统进入开机动画的ready状态。为了实现仪表上的仪表屏和导航屏与中控娱乐系统主机的开机动画同步播放，具体的控制策略是：仪表和中控娱乐系统主机接收到正常点火ON信号后，仪表开机完成并具备播放开机动画的功能时，仪表会立即通过CAN总线发送开机动画ready信号（即同步信号），并在此时开启1s（具体数值需根据实际中控娱乐系统主机的开机时长进行标定）计时器，在此时间内若中控娱乐系统主机启动完成并开始播放开机动画时，其也向仪表发送自身的开机动画ready信号，仪表在收到此同步信号后，便也开始播放仪表的开机动画，从而保证了仪表与中控娱乐系统主机开机动画同步，使得仪表和中控娱乐系统主机的开机动画给用户的感觉是一体的，无缝的。
在仪表的仪表屏和导航屏中预设多套主题风格，每套主题下仪表和中控娱乐系统主机的风格和色彩保持一致，并且也支持仪表和中控娱乐系统主机的主题同步切换。仪表的仪表屏和导航屏的操作逻辑与中控娱乐系统主机的操作逻辑保持一致，例如选择菜单、通信列表、音乐列表、进入功能界面、拨打电话及播放选中的音乐等。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于：包括壳体及设于壳体中的PCB线路板、仪表屏、导航屏，仪表屏和导航屏并排嵌入安装在壳体的安装孔位中，PCB线路板固定安装在壳体中，仪表屏和导航屏均通过线缆连接PCB线路板，PCB线路板上设有第一MCU、第二MCU、SOC处理器，第一MCU连接仪表屏，第一MCU通过SPI总线连接SOC处理器，SOC处理器通过LVDS信号线连接仪表屏，第二MCU连接导航屏，第一MCU和第二MCU之间通过UART总线进行互联，第一MCU通过CAN总线连接车辆的整车CAN网络系统，SOC处理器和导航屏连接车辆的中控娱乐系统的主机。
2.如权利要求1所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，还包括第一视频编码器、第一视频解码器、第二视频编码器、第二视频解码器，将第一视频编码器和第二视频编码器设于中控娱乐系统的主机中，第一视频编码器的输出端连接第一视频解码器的输入端，第一视频解码器的输出端连接SOC处理器，第二视频编码器的输出端连接第二视频解码器的输入端，第二视频解码器的输出端连接导航屏。
3.如权利要求2所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述SOC处理器采用NXP公司的 IMX6D处理器。
4.如权利要求3所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述第一MCU采用瑞萨电子公司的RH850_F1L系列单片机实现。
5.如权利要求4所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述第二MCU采用瑞萨电子公司的RL78微控制器实现。
6.如权利要求5所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述第一视频编码器采用DS90UB949 串行器，所述第一视频解码器采用DS90UB940解串器，所述第二视频编码器采用DS90UB927串行器，所述第二视频解码器采用DS90UB948解串器。
7.如权利要求6所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述导航屏采用触摸显示屏。
8.如权利要求7所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述中控娱乐系统的主机能够通过SOC处理器将屏幕画面投屏到仪表屏上，并且叠加在仪表屏显示画面的上方。
9.如权利要求8所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，所述仪表屏和导航屏的显示亮度保持一致，所述仪表屏和导航屏与中控娱乐系统主机的开机动画同步播放。
10.如权利要求9所述的多处理器分布式双联屏仪表，其特征在于，还包括操作按键，操作按键焊接连接PCB线路板，并且操作按键嵌入安装在壳体中，操作按键位于仪表屏和导航屏的下方，操作按键分别与第一MCU、第二MCU和SOC处理器相连接。
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