CN111190565A - 一种基于单主机单系统的多屏互动系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单主机单系统的多屏互动系统及方法，系统包括设置操作界面模块、多屏互动管理器、交互信息控制指令模块、消息管理模块、输入和状态管理模块、多屏互动策略配置表，多屏互动管理器用于根据策略配置表的对应关系，适配不同屏幕和功能；交互信息控制指令模块用于采集用户在各个屏幕上的输入，对各屏幕输入的信息进行轮询，基于触控和按键操作向主机输入不同的请求；输入和状态管理模块用于根据多屏互动策略配置表中的功能配置，统一控制和调节每块屏幕的状态。本发明实现在一个系统内进行多屏交互，计算开销小，响应速度快，通过策略配置表可灵活配置各屏幕同步或异步显示操控，硬件仅使用一个主机，硬件方案简单、复杂度低。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种基于单主机单系统的多屏互动系统及方法。
背景技术
随着科技的日益发展，现有部分汽车内配置有多屏设备，它们一般分为以下两种形态：中低端的多屏互动产品一般由主驾仪表屏和娱乐中控屏组成；高端车将仪表和中控做成双联屏形态，另有副驾屏或后排头枕屏。如图1所示，传统的多屏系统是在主驾、中控、副驾、后排头枕位置各配置一个主机（硬件单元）和屏。主机之间相对独立，分别控制独立的屏幕，硬件资源不能共享，由各自主机的软硬件系统实现屏幕的显示输出、触控输入和应用功能，因此各屏之间的交互程度很低或基本没有，且整体方案成本很高。目前本领域中尚无针对一机多屏进行信息交互的方案。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种基于单主机单系统的多屏互动系统及方法，仅仅使用一个主机（娱乐中控主机）的软硬件系统，尽可能地利用单一主机的硬件能力，来实现多屏互动方案（多屏显示、多屏触控、多屏控制、多路视频、多路音频、多屏互动），大幅降低硬件成本，增强用户体验、提升车辆竞争力。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于单主机单系统的多屏互动系统，包括设置操作界面模块、多屏互动管理器、交互信息控制指令模块、消息管理模块、输入和状态管理模块、多屏互动策略配置表，所述设置操作界面模块用于提供可交互的显示界面，向用户展示操作控件，并采集用户控制信息，用于提供多屏互动策略配置表修改界面，能够让用户修改屏的使用策略；多屏互动管理器用于根据策略配置表的对应关系，适配不同屏幕和功能；交互信息控制指令模块用于采集用户在各个屏幕上的输入，并对各屏幕输入的信息进行轮询，以识别输入信息的屏幕，基于用户输入以及屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求；消息管理模块用于根据多屏互动策略配置表中的功能配置，向对应屏幕推送当前状态或信息；多屏互动策略配置表用于配置各屏幕的显示、触控、音视频解码通道和功能；输入和状态管理模块用于根据多屏互动策略配置表中的功能配置，统一控制和调节每块屏幕的状态。
进一步的，所述多屏互动管理器用于在系统启动时进行初始化，加载策略配置表，获取硬件处理能力，通知各个屏幕初始化；确定主机芯片支持的显示通路个数，确定音视频解码的个数；获取各个屏幕的初始化结果，分辨率，配置显存；给各屏幕分配资源；并在初始化完成后根据用户设置或默认配置，往各个显存填充相应显示内容，通过硬件显示端口向各个屏幕推送显示图像。
进一步的，所述基于用户输入以及屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求具体包括如下过程：
当各个屏幕显示内容相同时，无需区分具体发送操作指令的是哪一个屏幕，传输触控坐标给娱乐主机，主机按接收顺序对各屏幕进行响应，并将每次响应后的反馈和显示发送给各个屏幕进行显示；当各个屏幕显示内容不同时，交互信息控制指令模块传输具有屏幕ID的操作指令至主机，主机依次进行响应和反馈。
进一步的，当显示内容相同时，多屏互动配置表中各屏幕音视频解码通道配置相同。
进一步的，所述用户在各个屏幕上的输入通过屏幕触控和按键操作实现。
本发明还提供了基于单主机单系统的多屏互动方法，包括如下步骤：
步骤1，初始化，与系统中各硬件交互获取硬件处理能力、从多屏互动策略配置表中获取多屏功能配置信息，确定获取各个屏幕的分辨率，配置显存，芯片支持的显示通路个数，支持音视频解码的个数，不同屏幕的通道和解码配置，获取是否可以触控属性、按键个数和作用；
步骤2，自检时判断系统状态是否正常，当正常时基于多屏互动策略配置表中的配置，通过表中相应的解码配置通道对需要传输至各屏幕的音视频进行解码，并将相应的音视频传输至各个屏幕进行播放，将预先设置的信息推送至配置为“允许”的屏幕；当系统状态不正常时，不执行本步骤或将提示信息传输至各屏幕进行显示；
步骤3，当在各显示屏上进行触控或通过按键操作时，首先对各屏幕输入的信息进行轮询，以识别输入信息的屏幕，基于用户输入以及屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求；
步骤4，主机按接收顺序对各屏幕进行响应，并将每次响应后的反馈和显示发送相应屏幕；当请求不符合配置表或主机无法响应时，不执行本步骤、并将提示信息传输至各屏幕进行显示，在日志中保存异常信息。
进一步的，所述步骤2默认仅给仪表屏和娱乐中控屏传输。
进一步的，所述步骤3中，当各个屏幕显示内容相同时，无需区分具体发送操作指令的屏幕，传输触控坐标给主机；当各个屏幕显示内容不同时，传输具有屏幕ID的操作指令至主机。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明方案在一个系统内能够进行多屏交互，计算开销小，响应速度快，通过策略配置表可灵活配置各屏幕同步或异步显示和操控，硬件仅使用一个主机，硬件方案简单、复杂度低、成本低、易于推广。
附图说明
图1为原有车辆中多主机多屏幕连接示意图。
图2为本发明提供的基于单主机单系统的多屏互动系统硬件连接示意图。
图3为本发明提供的基于单主机单系统的多屏互动系统主要硬件模块连接框图。
图4为本发明提供的基于单主机单系统的多屏互动系统软件架构图。
图5为本发明提供的基于单主机单系统的多屏互动方法流程图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实现的硬件架构如图2、图3所示，包括一个主机（娱乐主机）和多个互动屏幕，主机由车载电瓶统一供电，图2、3中，互动屏幕包括主驾仪表屏、娱乐中控屏、副驾屏、中排两个头枕屏（如果是MPV商务车则包括中排）、后排两个头枕屏。主机通过FPD-Link线和Enable线分别连接各互动屏幕，主机连接的互动屏幕数量可根据需要增减，具体根据芯片能力和硬件设计而定。
主机用于给各个前屏输出图像、响应各前屏的输入（HMI触控输入、按键输入）信息，进行处理；用于音视频解码、并输出控制类信号。本例中，主机中配置主流的中高端SoC芯片，如Qualcomm、TI、NXP、MTK等ARM架构多处理器芯片，保证运行性能。可选择芯片支持3路或更多的显示输出接口，支持多路视频和音频硬解码能力，满足多屏显示和多路视频播放。
各互动屏幕上都有单独的MCU，由Enable线控制开关屏操作，例如Enable为高电平时工作，Enable为低电平时关机；MCU通过FPD-Link中的I2C命令，接收控制或信息，如开关屏幕按键背光、调节屏幕背光等；通过FPD-Link中的I2C数据，上报触控或信息，例如上报各屏幕的触控坐标或按键，上报各屏幕状态或版本号等。车载电源通过电源线给各前屏供电，由主机Enable线保证工作状态一致。FPD-Link线束支持通过单个差分链路实现高速视频数据的传输，并具有 I2C 兼容串行控制总线的双向控制接口通道。FPD-Link信号中可以传输LVDS和I2C信号，其中LVDS信号用于传输显示数据，I2C信号可以用于传输触摸屏数据、按键、状态、信息和其他控制信号。Enable线用于传输主机发送给各前屏的使能信号，高电平工作，低电平关机；主机向各屏幕发送同一个信号，控制各个屏的工作状态，统一显示或关闭，保证各个前屏的工作状态变化一致。
基于上述硬件结构，本发明提供的基于单主机单系统的多屏互动系统，如图4所示，包括设置操作界面模块、多屏互动管理器、交互信息控制指令模块、消息管理模块、多屏互动策略配置表、输入和状态管理模块。除此之外还包括现有技术中已有的音频管理器、窗口管理器、视频管理器、视频解码器、音频解码器、硬件加速器、蓝牙驱动、显示驱动等，其中音频管理器、窗口管理器、视频管理器、这几个模块需要修改以满足本专利软件方案。
多屏互动管理器，需要调用系统现有的音频、视频、窗口、信息等管理器，并将这几个管理器进行修改和扩充，增加屏幕ID、显存数量、音频设备数量、触控设备数量、窗口数量、内存容量，根据策略配置表的对应关系，适配和满足不同前屏和功能；音频、视频、窗口管理器用于给各屏幕分配视频、音频、窗口资源。
设置操作界面模块用于提供可交互的显示界面，向用户展示操作控件，并采集用户控制信息。基于显示界面，用户能够修改策略配置表。策略配置表为如表一、表二所示。通过策略配置表，能够让用户选择屏的使用策略。在表中能够确定屏的个数，例如仪表屏、娱乐中控屏、中排头枕屏、后排头枕屏等；
主驾屏是仪表屏，本例中功能和属性不允许用户更改，即灰色背景的属性表示不可修改；
如果是小型车，则分2排，按如下表一配置：
| 功能 | 主驾屏 | 娱乐屏 | 副驾屏 | 中排屏1 | 中排屏2 | 后排屏1 | 后排屏2 | 数量 |
| 显示 | 通道1 | 通道2 | 通道2 | - | - | 通道3 | 通道4 | 共4路 |
| 触控 | 不允许 | 触控1 | 触控2 | - | - | 触控3 | 触控4 | 多路 |
| 视频 | 不允许 | 解码1 | 解码1 | - | - | 解码2 | 解码3 | 共3路 |
| 音频 | 仅报警 | 解码1 | 解码2 | - | - | 解码3 | 解码4 | 多路 |
| 按键 | 允许 | 允许 | 允许 | - | - | 允许 | 允许 | 多路 |
| 信息 | 允许 | 允许 | 允许 | - | - | 允许 | 允许 | 多路 |
| 背光 | 常亮 | 可控 | 可控 | - | - | 可控 | 可控 | 多路 |
| 关屏 | 不允许 | 可控 | 可控 | - | - | 可控 | 可控 | 多路 |
表一：小型车（2排座位）多屏互动策略配置表
如果是商务车，分3排，按如下表二配置；
| 功能 | 主驾屏 | 娱乐屏 | 副驾屏 | 中排屏1 | 中排屏2 | 后排屏1 | 后排屏2 | 数量 |
| 显示 | 通道1 | 通道2 | 通道2 | 通道3 | 通道3 | 通道4 | 通道4 | 共4路 |
| 触控 | 不允许 | 触控1 | 触控2 | 触控3 | 触控4 | 触控5 | 触控6 | 多路 |
| 视频 | 不允许 | 解码1 | 解码1 | 解码2 | 解码3 | 软解码 | 软解码 | 多路 |
| 音频 | 仅报警 | 解码1 | 解码2 | 解码3 | 解码3 | 解码4 | 解码4 | 多路 |
| 按键 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 多路 |
| 信息 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 | 多路 |
| 背光 | 常亮 | 可控 | 可控 | 可控 | 可控 | 可控 | 可控 | 多路 |
| 关屏 | 不允许 | 可控 | 可控 | 可控 | 可控 | 可控 | 可控 | 多路 |
表二：商务车（3排座位）多屏互动策略配置表
表格中的数量，根据对应的硬件能力和软件设计方案而定。具体数量（3路或4路）表示主芯片可支持的通路或能力，数值可根据硬件方案差异进行修改。“多路”表示可通过软件算法或扩展能实现的多路复用结果。用户能够针对每块屏幕的不同功能或使用场景进行设置，不同屏幕可以选择不同的显示、触控、解码通道，也可以选择同样的通道，相同通道中传输的内容也相同。本发明中，每块屏幕的各种功能均可根据SoC能力和需要灵活配置。
在系统启动时多屏互动管理器进行初始化，加载策略配置表，获取硬件处理能力，通知各个屏幕初始化。确定主机芯片支持的显示通路个数，确定音视频解码的个数。获取各个屏幕的初始化结果，分辨率，配置显存。然后调用视频管理器给各屏幕分配资源，如显存（用于绘制HMI界面），调用音频管理器给各屏幕分配资源、TP设备（用于是否响应触控操作）、按键信号（获得按键个数和作用）、状态（工作状态、硬件版本号、软件版本号）等，调用窗口管理器给各屏幕分配窗口资源。
初始化之后，能够获取硬件处理能力，即对应多屏互动功能配置表中的数量。本例中，音频解码个数为多路，当硬件解码器不够时，可使用软解码方案扩展，音频信号通过Bluetooth方式，传输给各屏的蓝牙模块；视频信号通过LVDS方式，传输给各显示屏。
初始化完成后，多屏显示管理模块根据用户或默认配置，往各个显存填充相应显示内容，通过硬件显示端口，向各个屏幕推送显示图像。视频解码器和音频解码器根据用户或默认配置，结合当前工作场景，解码视频和音频文件，向各个屏幕推送视频和音频数据。
交互信息控制指令模块用于采集用户在各个屏幕上的输入。基于屏幕触控和按键操作，交互信息控制指令模块能够采集到触控坐标、操作指令等（例如点击某个链接、例如播放、换曲、语音识别等）。交互信息控制指令模块首先对各屏幕输入的信息进行轮询，以识别输入信息的屏幕（例如识别该屏幕ID），随后将采集到的信息传输至主机。基于屏幕上的显示内容，交互信息控制指令模块向主机输入不同的信息。当各个屏幕显示内容相同时（在多屏互动配置表中配置为一个通道），无需区分具体发送操作指令的是哪一个屏幕，传输触控坐标给娱乐主机，主机按接收顺序对各屏幕进行响应，并将每次响应后的反馈和显示发送给各个屏幕进行显示。当各个屏幕显示内容不同时，交互信息控制指令模块传输具有屏幕ID的操作指令至主机，主机依次进行响应和反馈。
消息管理模块用于根据“多屏互动配置表”中的功能配置，向对应屏幕推送当前状态或信息，例如其他屏幕工作状态、提示信息；获取的状态和信息用于让驾驶人或其他乘客了解各屏工作状态或当前操作是否被响应。
输入和状态管理模块根据“策略配置表”中的功能配置，统一控制和调节每块屏幕的亮度，如设置为不可控，则对应屏幕为常亮工作状态，主机不调节也不关闭对应屏幕背光。
基于上述基于单主机单系统的多屏互动系统，本发明还提供了一种基于单主机单系统的多屏互动方法，如图5所示，包括如下步骤：
步骤1，初始化，与系统中各硬件交互获取硬件处理能力、从多屏互动配置表中获取多屏功能配置信息，确定获取各个屏幕的分辨率，配置显存，芯片支持的显示通路个数，支持音视频解码的个数，不同屏幕的通道和解码配置，获取是否可以触控属性、按键个数和作用。
步骤2，自检时判断系统状态是否正常，当正常时基于多屏互动配置表中的配置，通过表中相应的解码配置对需要传输至各屏幕的音视频进行解码，并将相应的音视频传输至各个屏幕进行播放，将预先设置的信息推送至配置为“允许”的屏幕；当系统状态不正常时，不执行本步骤或将提示信息传输至各屏幕进行显示。作为优选，本步骤默认仅给仪表屏和娱乐中控屏传输。
步骤3，当在各显示屏上进行触控或通过按键操作时，首先对各屏幕输入的信息进行轮询，以识别输入信息的屏幕（例如识别该屏幕ID），随后将采集到的信息（包括输入、请求、状态）传输至主机；
本步骤基于屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求。当各个屏幕显示内容相同时，无需区分具体发送操作指令的是哪一个屏幕，传输触控坐标给娱乐主机，当各个屏幕显示内容不同时，交互信息控制指令模块传输具有屏幕ID的操作指令至主机。多屏互动管理器识别对应屏幕的请求，响应具体操作，通过音视频、窗口和消息管理器更新对应的音视频内容和窗口显示内容，音频通过蓝牙模块推送，显示通过显示驱动推送，从而达到对应屏幕更新音视频内容和显示结果。
步骤4，主机按接收顺序对各屏幕进行响应，并将每次响应后的反馈和显示发送相应屏幕；当请求不符合配置表或主机无法响应时，不执行本步骤、并将提示信息传输至各屏幕进行显示，在日志中保存异常信息，用于后续分析。
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 (8)
1.基于单主机单系统的多屏互动系统，其特征在于：包括设置操作界面模块、多屏互动管理器、交互信息控制指令模块、消息管理模块、输入和状态管理模块、多屏互动策略配置表，所述设置操作界面模块用于提供可交互的显示界面，向用户展示操作控件，并采集用户控制信息，用于提供多屏互动策略配置表修改界面，能够让用户修改屏的使用策略；多屏互动管理器用于根据策略配置表的对应关系，适配不同屏幕和功能；交互信息控制指令模块用于采集用户在各个屏幕上的输入，并对各屏幕输入的信息进行轮询，以识别输入信息的屏幕，基于用户输入以及屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求；消息管理模块用于根据多屏互动策略配置表中的功能配置，向对应屏幕推送当前状态或信息；多屏互动策略配置表用于配置各屏幕的显示、触控、音视频解码通道和功能；输入和状态管理模块用于根据多屏互动策略配置表中的功能配置，统一控制和调节每块屏幕的状态。
2.根据权利要求1所述的基于单主机单系统的多屏互动系统，其特征在于：所述多屏互动管理器用于在系统启动时进行初始化，加载策略配置表，获取硬件处理能力，通知各个屏幕初始化；确定主机芯片支持的显示通路个数，确定音视频解码的个数；获取各个屏幕的初始化结果，分辨率，配置显存；给各屏幕分配资源；并在初始化完成后根据用户设置或默认配置，往各个显存填充相应显示内容，通过硬件显示端口向各个屏幕推送显示图像。
3.根据权利要求1所述的基于单主机单系统的多屏互动系统，其特征在于：所述基于用户输入以及屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求具体包括如下过程：
当各个屏幕显示内容相同时，无需区分具体发送操作指令的是哪一个屏幕，传输触控坐标或按键信息给娱乐主机，主机按接收顺序对各屏幕进行响应，并将每次响应后的反馈和显示发送给各个屏幕进行显示；当各个屏幕显示内容不同时，交互信息控制指令模块传输具有屏幕ID的操作指令至主机，主机依次进行响应和反馈。
4.根据权利要求3所述的基于单主机单系统的多屏互动系统，其特征在于：当显示内容相同时，多屏互动配置表中各屏幕音视频解码通道配置相同。
5.根据权利要求1所述的基于单主机单系统的多屏互动系统，其特征在于：所述用户在各个屏幕上的输入通过屏幕触控和按键操作实现。
6.基于单主机单系统的多屏互动方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，初始化，与系统中各硬件交互获取硬件处理能力、从多屏互动策略配置表中获取多屏功能配置信息，确定获取各个屏幕的分辨率，配置显存，芯片支持的显示通路个数，支持音视频解码的个数，不同屏幕的通道和解码配置，获取是否可以触控属性、按键个数和作用；
步骤2，自检时判断系统状态是否正常，当正常时基于多屏互动策略配置表中的配置，通过表中相应的解码配置通道对需要传输至各屏幕的音视频进行解码，并将相应的音视频传输至各个屏幕进行播放，将预先设置的信息推送至配置为“允许”的屏幕；当系统状态不正常时，不执行本步骤或将提示信息传输至各屏幕进行显示；
步骤3，当在各显示屏上进行触控或通过按键操作时，首先对各屏幕输入的信息进行轮询，以识别输入信息的屏幕，基于用户输入以及屏幕上的显示内容向主机输入不同的请求；
步骤4，主机按接收顺序对各屏幕进行响应，并将每次响应后的反馈和显示发送相应屏幕；当请求不符合配置表或主机无法响应时，不执行本步骤、并将提示信息传输至各屏幕进行显示，在日志中保存异常信息。
7.根据权利要求6所述的基于单主机单系统的多屏互动方法，其特征在于：所述步骤2默认仅给仪表屏和娱乐中控屏传输。
8.根据权利要求6所述的基于单主机单系统的多屏互动方法，其特征在于：所述步骤3中，当各个屏幕显示内容相同时，无需区分具体发送操作指令的屏幕，传输触控坐标给主机；当各个屏幕显示内容不同时，传输具有屏幕ID的操作指令至主机。
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