CN117097851A - 一种汽车电子仪表屏的图标显示方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种汽车电子仪表屏的图标显示方法及装置，包括：当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI‑lite接口配置到Flash控制器中；根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流，在LVDS链路中插入VDMA模块对当前视频图像进行备份缓存，在视频链路异常且无LVDS视频输入的情况下，电子仪表屏仍然能够正常显示，避免了异常黑屏现象。

Description

一种汽车电子仪表屏的图标显示方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种汽车电子仪表屏的图标显示方法、一种汽车电子仪表屏的图标显示装置、一种计算机设备和一种存储介质。
背景技术
电子仪表屏本质为视频显示器，区别于传统单一的机械表盘，电子仪表能够为用户带来更多数字化功能和娱乐化体验，如图1所示。往往仪表信号多采用图案精美的符号进行呈现，比如仪表背景图片持续动态切换形成丰富的视觉主题，速度信号模拟表盘形态旋转指示。仪表视频往往分为两个图层，第一个图层为仪表信号，第二个图层为其余的背景图片。背景图片由于具备持续动态切换功能因此本质为视频流，仪表信号由众多传感器信号采集并通过CAN总线传入电子仪表屏系统。仪表视频本质上为背景视频与仪表信号相叠加的视频流。
现有电子仪表屏系统电路原理图如图2所示。由座舱主机通过FPD-LINK/GMSL链路发送仪表背景视频，经过DES解串器处理后以LVDS(Low-Voltage DifferentialSignaling)接口输入OSD(On Screen Display)芯片。在另一条并行链路上，MCU通过CAN总线采集仪表屏所需的仪表信号，以SPI方式向OSD芯片发送图标叠加指令。OSD芯片根据SPI指令读取预设在Flash闪存中的UI图标数据，将UI图标与背景视频相叠加后输出实时更新的仪表视频。
图2采用的OSD芯片叠加方案在视频链路异常情况下缺乏故障容错功能。当LVDS接口差分时钟信号消失，或者时钟不稳定，或者视频行和场同步信号不稳定时，视频链路无法正常输入视频流，此时电子仪表屏的显示背景消失，表现为黑屏现象。图3为系统正常时的显示形式，图4为视频链路异时的显示形式。特别是当时速采用表盘形式而非数字形式呈现时，仪表屏将丧失时速显示的安全功能。故障容错功能的缺失不仅给用户带来不友好的驾驶体验，而且给用户带来行车安全隐患。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种汽车电子仪表屏的图标显示方法、一种汽车电子仪表屏的图标显示装置、一种计算机设备和一种存储介质。
为实现上述目的，本发明实施例提出一种汽车电子仪表屏的图标显示方法，所述方法包括：
当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；
控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
优选地，所述方法还包括：
将预设UI图标数据储存至所述Flash闪存中。
优选地，所述UI叠加指令包括xy参数和wh参数；所述根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，包括：
根据所述xy参数确定视频流图像中UI图标的位置；以及，根据wh参数确定视频流图像中UI图标区域的长度及宽度。
优选地，所述OSD模块包括计算器，比较器和选择器；所述根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，包括：
控制OSD模块通过内置的选择器切换输出背景图像像素或者UI图标像素，通过行计数器和列计算器计算当前电子仪表屏显示的像素坐标，如果当前像素点进入目标区域范围内则控制选择器输出UI图标像素，否则控制选择器输出背景图像像素。
优选地，所述方法还包括：
当检测到LVDS视频信号输入时，通过LVDS2AXIS模块，由VDMA模块写通道和MIG接口存储到DDR缓存模块中形成备份图像，VDMA模块读通道循环读取备份图像形成视频流进入OSD模块中，OSD模块将视频流中继转发到AXIS2LVDS模块后输出显示。
本发明实施例提出一种汽车电子仪表屏的图标显示系统，所述装置包括：
MCU、DES解串器、Flash闪存模块、Flash控制器、DDR缓存模块、MIG模块、TFT显示器、OSD模块及VDMA模块；
所述DES解串器依次与VDMA模块、DDR缓存模块连接；所述Flash闪存模块依次与Flash控制器、OSD模块、TFT显示器连接；所述VDMA模块分别与所述OSD模块及DDR缓存模块连接，所述MCU通过总控制器与所述OSD模块、Flash控制器及VDMA模块连接；
所述MCU通过总控制器启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
优选地，所述系统还包括MIG模块、LVDS2AXIS子模块及SPI接收子模块；所述Flash控制器分别与Flash闪存模块、总控制器连接，所述MIG模块分别与DDR缓存模块、VDMA模块连接，所述LVDS2AXIS子模块分别与所述DES解串器、VDMA模块连接，所述SPI接收子模块分别与总控制器、MCU连接；
所述Flash控制器从Flash闪存中读取对应的UI图标数据加载到OSD模块的BRAM单元中；
所述MIG模块作为DDR缓存模块与VDMA模块之间的接口转换，从AXI接口协议到DDR接口的转换；
所述LVDS2AXIS子模块将从差分信号接收到的串行视频信号转化RGB并行信号；
所述SPI接收子模块接收并解析来自MCU的SPI指令，通过AXI-lite协议接口配置VMDA模块，通过初始化配置启动VDMA模块的视频中继转发和视频图像备份。
优选地，所述系统包括OSD模块包括计算器，比较器和选择器；
所述MCU控制OSD模块通过内置的选择器切换输出背景图像像素或者UI图标像素，通过行计数器和列计算器计算当前电子仪表屏显示的像素坐标，如果当前像素点进入目标区域范围内则控制选择器输出UI图标像素，否则控制选择器输出背景图像像素。
本发明实施例提出一种汽车电子仪表屏的图标显示装置，所述装置包括：
视频流形成模块，用于当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；
UI叠加指令接收模块，用于控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
叠加模块，用于根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
本发明实施例公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的汽车电子仪表屏的图标显示方法的步骤。
本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的汽车电子仪表屏的图标显示方法的步骤。
本发明实施例中，在LVDS链路中插入VDMA模块对当前视频图像进行备份缓存，在视频链路异常且无LVDS视频输入的情况下，电子仪表屏仍然能够正常显示，避免了异常黑屏现象。FPGA为MCU提供UI图标加载的自定义指令集，指令的关键信息为UI图标在内存中的首地址。MCU根据采集到的仪表信号，生成相应指令驱动FPGA获取对应的UI图标。持续加载到FPGA芯片中的UI图标成为电子仪表屏在异常情况下进行动态更新的信号源。OSD模块在视频链路异常状态下通过二选一选择器切换输出UI图标或背景图像者，以此达到UI图标与背景图像相叠加的动态显示效果。能够减少初始化耗时且降低FPGA资源用量，UI图标从Flash闪存加载到DDR缓存的过程是初始化耗时的主要原因，而且初始化耗时随着UI图标量的增加而增大。去除UI图标加载的初始化环节，缩短初始化过程的操作耗时。在视频链路异常情况下，FPGA通过Flash控制器从Flash闪存中获取UI图标，因此方案中可省去DMA及其配套的控制模块，减少FPGA逻辑资源的使用量。降低资源使用量有利于降低成本及提高设计的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是现有技术的一种汽车车载仪表屏的示意图；
图2是现有技术的一种电子仪表屏系统电路原理图；
图3是现有技术的一种电子仪表屏系统的正常系统图；
图4是现有技术的一种电子仪表屏系统的异常系统图；
图5是本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的图标显示系统的系统架构图；
图6是本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的目标区域示意图；
图7是本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的图标显示方法实施例的步骤流程图；
图8是本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的图标显示装置实施例的结构框图；
图9是一个实施例的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本发明实施例所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图5，示出了本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的图标显示系统的系统架构图，包括MCU、DES解串器、Flash闪存模块、Flash控制器、DDR缓存模块、MIG模块、TFT显示器、OSD模块及VDMA模块；
本发明实施例中，所述系统可以应用于汽车电子仪表屏设备，该汽车电子仪表屏设备可以应用于电动载具或非电动载具，本发明实施例对载具的具体类型不作限定，汽车电子仪表屏设备的操作系统可以包括Android(安卓)、IOS、Windows Phone、Windows等等，本发明对此不作过多的限制。
具体而言，所述DES解串器依次与VDMA模块、DDR缓存模块连接；所述Flash闪存模块依次与Flash控制器、OSD模块、TFT显示器连接；所述VDMA模块分别与所述OSD模块及DDR缓存模块连接，所述MCU通过总控制器与所述OSD模块、Flash控制器及VDMA模块连接；
进一步地，所述MCU通过总控制器启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
本发明实施例中，根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流；
实际应用中的，该系统还包括MIG模块、LVDS2AXIS子模块及SPI接收子模块；所述Flash控制器分别与Flash闪存模块、DMA模块连接，所述MIG模块分别与DDR缓存模块、VDMA模块连接，所述LVDS2AXIS子模块分别与所述DES解串器、VDMA模块连接，所述SPI接收子模块分别与总控制器、MCU连接；
具体地，所述Flash控制器从Flash闪存中读取对应的UI图标数据加载到OSD模块的BRAM单元中；所述MIG模块作为DDR缓存模块与VDMA模块之间的接口转换，从AXI接口协议到DDR接口的转换；所述LVDS2AXIS子模块将从差分信号接收到的串行视频信号转化RGB并行信号；所述SPI接收子模块接收并解析来自MCU的SPI指令，通过AXI-lite协议接口配置VMDA模块，通过初始化配置启动VDMA模块的视频中继转发和视频图像备份。
具体应用到本发明实施例中，该汽车电子仪表屏的图标显示系统对应的FPGA内可划分为多个模块，主要工作在初始化、正常和异常三种状态下。
(1)LVDS2AXIS子模块及其对应的AXIS2LVDS子模块，主要实现视频数据格式转换功能。LVDS2AXIS子模块将通过LVDS协议输入的视频流转换为符合ARM片上总线规范的AXIS协议输出。AXIS2LVDS子模块则实现了逆转换操作。视频接口转换目的是为了FPGA芯片能够与DES解串器和TFT液晶显示器实现通信兼容。
LVDS物理接口众多，本发明采用双路8位接口能够同一时刻传输奇和偶两个像素点。LVDS传输的视频格式包括VESA标准和JEIDA标准两种，而一个像素可表达为24bits或18bits两种，本发明采用VESA标准传输一个像素为24bits的视频格式。LVDS可采用SDR(Single Data Rate)和DDR(Double Data Rate)两种传输模式，SDR表示一个时钟周期传输一个数据，DDR表示每一个时钟周期传输两个数据，SDR传输速度为DDR模式的一半。本发明采用SDR进行传输。
LVDS2AXIS子模块主要将从差分信号接收到的串行视频信号转化24bits的RGB并行信号，以及符合视频时序要求的行同步信号和场同步信号，通过AXIS接口协议输出。AXIS2LVDS子模块主要将接收到的AXIS视频信号转化为符合LVDS协议的串行信号进行输出显示。
(2)VDMA为Xilinx提供的IP核，包括视频流从FPGA芯片向DDR缓存传输的写通道和DDR缓存向FPGA芯片传输的读通道。配置VDMA行场大小寄存器及DDR缓存首地址后，VDMA可实现视频流在DDR缓存中的存储备份。VDMA写通道循环向DDR缓存指定区域覆盖写入视频图像，而读通道循环从缓存指定区域读出视频图像。VDMA是故障容错功能的重要部件，体现在当视频链路异常情况下，尽管VDMA写通道不再更新DDR缓存指定区域的视频图像，但VDMA读通道仍然循环重复读取指定区域中的备份视频图像进行输出显示。VDMA具有读写防冲突机制，因此写通道和读通道能够实现在DDR共享内存区中有序读写。
(3)MIG为Xilinx提供的IP核，作为DDR缓存与VDMA之间的接口转换，实现从AXI接口协议到DDR接口的转换。
(4)Flash控制器模块，存储用于启动FPGA的bin编程文件，同时存储UI图标用户数据。当FPGA进入视频链路异常状态下，根据MCU的UI图标叠加指令，Flash控制器从Flash闪存中读取对应的UI图标数据加载到OSD模块的BRAM单元中。
(5)SPI接收子模块作为slave方接收并解析来自MCU的SPI指令。在初始化状态下，SPI接收模块通过AXI-lite协议接口配置VMDA寄存器，通过初始化配置启动VDMA的视频中继转发和视频图像备份功能。在视频链路异常状态下，SPI接收模块接收UI图标叠加指令进行解析处理，通过AXI-lite接口触发Flash控制器读取相应的UI图标。SPI接收子模块对VDMA和Flash控制器输出的AXI-lite配置数据，均来源于对SPI指令的解析和转换。
SPI通信协议由FPGA芯片与MCU双方进行约定，本发明采用56bits指令协议，协议的定义如表1所示，包括读和写两种指令。指令段[7:0]表示MCU生成的校验码随指令发送；[15:8]表示用于FPGA芯片内部寄存器寻址；[47:16]表示用于配置FPGA内部寄存器，可以存储UI图标在内存中的首地址；[54:48]表示保留；[55:55]表示指令操作模式为寄存器写操作或者寄存器读操作。
表1：SPI指令定义
(6)OSD模块主要工作在视频链路异常状态下，主要完成UI图标与背景图像相叠加的功能。本发明中，OSD模块主要由BRAM存储单元，计算器，比较器和选择器构成。每个BRAM容量为36Kb，三个BRAM可联合存储一帧4096个像素点的UI图标。所采用的FPGA Spartan-7型号芯片存储资源可同时支持15个UI图标的存储，意味着可覆盖电子仪表屏中15个目标区域。图7中每一个红色方框为一个4096个像素大小的目标区域，用于表征仪表信号。每一个目标区域所有像素值构成一个UI图标，所有的UI图标出厂前均预置在Flash闪存中。
每三个BRAM存储单元对应显示电子仪表屏中的一个目标区域，目标区域的位置和大小由OSD模块中的参数决定，xy参数即参数寄存器(x,y)表示目标区域左上角像素在图像坐标中的位置，wh参数即参数寄存器(w,h)表示目标区域长宽。当处于视频链路异常状态时，OSD模块启动UI图标叠加背景图像的功能，具体是通过内置的二选一选择器切换输出背景图像像素或者UI图标像素。OSD模块通过行计数器和列计算器计算当前电子仪表屏显示的像素坐标，如果当前像素点进入目标区域范围内则控制选择器输出UI图标像素，否则控制选择器输出背景图像像素。
图6中部分仪表信号只需一个UI图标表示，部分仪表信号比如指针需要多个UI图标合并表示。同一个仪表信号有两个及以上状态，比如左转灯需要亮和灭两种状态，档位有P，R，N，D，S，L六种状态，指针按每公里一个指示则需要240个状态。每一个目标区域均需剪切不同状态下的UI图标并全部预设到Flash闪存中。本发明中，需要采用背景图标的叠加以掩盖原有的指针，同时根据MCU指令叠加不同指针的UI图标以实现动态显示。
指针尺寸超出一个目标区域情况下采用多区域拼接方法进行叠加。切取指针的UI图标时，采用分段切图方式将指针分为若干段，本发明中指针由两个UI图标拼接而成。因此更新一次指针位置时需要连续发送两次UI图标叠加指令。由于备份的背景图像中原本就出现一个指针，因此在动态更新指针UI图标之前，先用两个背景UI图标永久性掩盖原本的指针，避免表盘同时出现两个指针的错误现象。
(7)总控制器模块主要由状态机设计，包括初始化，视频链路正常和视频链路异常三种状态，在不同状态下发出不同的控制信号。初始化状态下，总控禁止OSD模块叠加功能，切换到视频中继转发功能；视频链路正常状态下，总控模块禁止SPI接收模块接收任何有关UI图标叠加的SPI指令，当检测到链路视频异常时向MCU发出引脚电平信号；视频链路异常状态下，总控启动OSD模块的UI图标叠加功能，使能SPI接收模块接收UI图标叠加的SPI指令。
参照图7，示出了本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的图标显示方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；
步骤102，控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
步骤103，根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
本发明实施例，结合图5所示，在实际工作过程中FPGA的工作流程如下：
上电启动进入初始化状态。①.SPI接收模块接收来自MCU的初始化指令，主要配置VDMA的寄存器及启动视频链路正常工作。。
由初始化进入正常工作状态，在此状态下视频链路正常工作。①.视频流按图6中的①路径流动，首先通过LVDS2AXIS模块，由VDMA写通道和MIG接口存储到DDR缓存中形成备份图像，VDMA读通道循环读取备份图像形成视频流进入OSD模块中，OSD模块将视频流中继转发到AXIS2LVDS模块后输出显示；②.Flash控制器此状态下不工作；③.OSD模块在此状态下不启动UI图标叠加功能；④.SPI接收模块可以接收读寄存器指令，当接收到相关UI图标叠加的指令时则丢弃不处理；④.LVDS2AXIS监控外部差分信号时钟、行场同步信号状态，当时钟消失，或者行场同步信号不稳定则反馈异常信号给总控模块，由总控模块触发MCU外部中断，同时切换FPGA系统进入异常工作模式。
由正常工作状态进入异常工作状态，在此状态下视频链路工作异常，表现为无LVDS视频信号输入。①.视频流按图6中的②路径流动，首先VDMA读通道循环读取缓DDR缓存中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；②.OSD模块启动UI叠加功能，根据UI图标对应的参数(x,y)和(w,h)，即xy参数和wh参数，以及行计数器，列计数器，比较器和二选一选择器，将UI图标数据叠加到背景图像后通过AXIS2LVDS输出显示。③.SPI接收模块持续接收来自MCU的UI叠加指令，指令包括(x,y)和(w,h)及UI图标在Flash闪存中的首地址。其中首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中，就可以启动控制器读取相应的UI图标数据，以及将UI图标数据加载到OSD模块的BRAM存储单元中。根据MCU叠加指令，OSD模块不断更新BRAM中的UI图标，电子仪表屏中对应位置的目标区域则持续更新仪表信号。
本发明实施例中，在LVDS链路中插入VDMA模块对当前视频图像进行备份缓存，在视频链路异常且无LVDS视频输入的情况下，电子仪表屏仍然能够正常显示，避免了异常黑屏现象。FPGA为MCU提供UI图标加载的自定义指令集，指令的关键信息为UI图标在内存中的首地址。MCU根据采集到的仪表信号，生成相应指令驱动FPGA获取对应的UI图标。持续加载到FPGA芯片中的UI图标成为电子仪表屏在异常情况下进行动态更新的信号源。OSD模块在视频链路异常状态下通过二选一选择器切换输出UI图标或背景图像者，以此达到UI图标与背景图像相叠加的动态显示效果。每一个UI图标数据存储在三个BRAM存储单元中，并与参数寄存器(x,y)和(w,h)关联，通过行计数器和列计数器与参数寄存器进行对比，形成选择器的切换控制信号。电子仪表屏当前显示像素点如果在目标区域范围内则输出UI图标，如果不在目标区域内则输出背景图像。
本发明实施例中的PFGA片内的设计架构，可以在视频链路正常情况下视频流沿着LVDS2AXIS，VDMA，MIG，OSD，AXIS2LVDS路径流动显示正常的仪表视频；在视频链路异常情况下视频流沿着MIG，VDMA，OSD，UI图标沿着Flash，OSD，通过OSD的切换控制完成UI图标与背景图像相叠加的操作。
另外，FPGA与MCU通过SPI指令完成UI图标向FPGA加载操作，SPI指令集主要提供UI图标在Flash闪存中的首地址。
进一步地，OSD模块主要有BRAM存储单元构成，每三个BRAM存储单元存储一个4096个像素大小的UI图标。根据FPGA存储资源数量可同时存储多个UI图标。叠加过程主要是通过行计数器和列计数器的结果与每一个UI图标的位置参数(x,y)和目标区域长宽参数(w,h)进行比较，当前像素的行和列计数结果如果处于目标区域内则切换二选一选择器输出UI图标，当前像素如果在目标区域外则切换二选一选择器输出背景图像。通过修改(x,y)和(w,h)参数值可改变目标区域的位置和长宽比。
本发明实施例中，在视频源暂停输入情况下仍然能够正常输出备份图像，避免黑屏现象。通过自定义SPI指令集向FPGA芯片实时加载预存UI图标，UI图标与背景图像相叠加实现仪表信号实时动态更新的显示效果。
相比OSD IC芯片只能采用标准文字，标准图标表达仪表信号的局限，FPGA芯片能够显示任何不规则图标的仪表信号，用于FPGA预存的UI图标可由人工切取图片的方式来采集，不存在信号表达局限性的问题。对于超出目标区域的UI图标可采用多区域拼接的方法解决。
能够减少初始化耗时且降低FPGA资源用量。UI图标从Flash闪存加载到DDR缓存的过程是初始化耗时的主要原因，而且初始化耗时随着UI图标量的增加而增大。去除UI图标加载的初始化环节，缩短初始化过程的操作耗时。在视频链路异常情况下，FPGA通过Flash控制器从Flash闪存中获取UI图标，因此方案中可省去DMA及其配套的控制模块，减少FPGA逻辑资源的使用量。降低资源使用量有利于降低成本及提高设计的稳定性。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图8，示出了本发明实施例的一种汽车电子仪表屏的图标显示装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：
视频流形成模块301，用于当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；
UI叠加指令接收模块302，用于控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
叠加模块303，用于根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
优选地，所述装置还包括：
UI图标数据加载模块，用于将预设UI图标数据储存至所述Flash闪存中。优选地，所述UI叠加指令包括xy参数和wh参数；所述叠加模块包括：
UI图标确定子模块，用于根据所述xy参数确定视频流图像中UI图标的位置；以及，根据wh参数确定视频流图像中UI图标区域的长度及宽度。
优选地，所述OSD模块包括计算器，比较器和选择器；所述叠加模块包括：
控制子模块，用于控制OSD模块通过内置的选择器切换输出背景图像像素或者UI图标像素，通过行计数器和列计算器计算当前电子仪表屏显示的像素坐标，如果当前像素点进入目标区域范围内则控制选择器输出UI图标像素，否则控制选择器输出背景图像像素。
优选地，所述装置还包括：
输出显示模块，用于当检测到LVDS视频信号输入时，通过LVDS2AXIS模块，由VDMA模块写通道和MIG接口存储到DDR缓存模块中形成备份图像，VDMA模块读通道循环读取备份图像形成视频流进入OSD模块中，OSD模块将视频流中继转发到AXIS2LVDS模块后输出显示。
上述汽车电子仪表屏的图标显示装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
上述提供的汽车电子仪表屏的图标显示装置可用于执行上述任意实施例提供的汽车电子仪表屏的图标显示方法，具备相应的功能和有益效果。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是汽车电子仪表屏设备，其内部结构图可以如图9所示。该汽车电子仪表屏设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种汽车电子仪表屏的图标显示方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如图5至图7所述的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如图5至图7所述的步骤
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种汽车电子仪表屏的图标显示方法、一种汽车电子仪表屏的图标显示装置、一种计算机设备和一种存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种汽车电子仪表屏的图标显示方法，其特征在于，所述方法包括：
当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；
控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
2.根据权利要求1所述的汽车电子仪表屏的图标显示方法，其特征在于，所述方法还包括：
将预设UI图标数据储存至所述Flash闪存中。
3.根据权利要求1所述的汽车电子仪表屏的图标显示方法，其特征在于，所述UI叠加指令包括xy参数和wh参数；所述根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，包括：
根据所述xy参数确定视频流图像中UI图标的位置；以及，根据wh参数确定视频流图像中UI图标区域的长度及宽度。
4.根据权利要求3所述的汽车电子仪表屏的图标显示方法，其特征在于，所述OSD模块包括计算器，比较器和选择器；所述根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，包括：
控制OSD模块通过内置的选择器切换输出背景图像像素或者UI图标像素，通过行计数器和列计算器计算当前电子仪表屏显示的像素坐标，如果当前像素点进入目标区域范围内则控制选择器输出UI图标像素，否则控制选择器输出背景图像像素。
5.根据权利要求1所述的汽车电子仪表屏的图标显示方法，其特征在于，所述方法还包括：
当检测到LVDS视频信号输入时，通过LVDS2AXIS模块，由VDMA模块写通道和MIG接口存储到DDR缓存模块中形成备份图像，VDMA模块读通道循环读取备份图像形成视频流进入OSD模块中，OSD模块将视频流中继转发到AXIS2LVDS模块后输出显示。
6.一种汽车电子仪表屏的图标显示系统，其特征在于，所述装置包括：
MCU、DES解串器、Flash闪存模块、Flash控制器、DDR缓存模块、MIG模块、TFT显示器、OSD模块及VDMA模块；
所述DES解串器依次与VDMA模块、DDR缓存模块连接；所述Flash闪存模块依次与Flash控制器、OSD模块、TFT显示器连接；所述VDMA模块分别与所述OSD模块及DDR缓存模块连接，所述MCU通过总控制器与所述OSD模块、Flash控制器及VDMA模块连接；
所述MCU通过总控制器启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
7.根据权利要求6所述的汽车电子仪表屏的图标显示系统，其特征在于，所述系统还包括MIG模块、LVDS2AXIS子模块及SPI接收子模块；所述Flash控制器分别与Flash闪存模块、总控制器连接，所述MIG模块分别与DDR缓存模块、VDMA模块连接，所述LVDS2AXIS子模块分别与所述DES解串器、VDMA模块连接，所述SPI接收子模块分别与总控制器、MCU连接；
所述Flash控制器从Flash闪存中读取对应的UI图标数据加载到OSD模块的BRAM单元中；
所述MIG模块作为DDR缓存模块与VDMA模块之间的接口转换，从AXI接口协议到DDR接口的转换；
所述LVDS2AXIS子模块将从差分信号接收到的串行视频信号转化RGB并行信号；
所述SPI接收子模块接收并解析来自MCU的SPI指令，通过AXI-lite协议接口配置VMDA模块，通过初始化配置启动VDMA模块的视频中继转发和视频图像备份。
8.根据权利要求6所述的汽车电子仪表屏的图标显示系统，其特征在于，所述系统包括OSD模块包括计算器，比较器和选择器；
所述MCU控制OSD模块通过内置的选择器切换输出背景图像像素或者UI图标像素，通过行计数器和列计算器计算当前电子仪表屏显示的像素坐标，如果当前像素点进入目标区域范围内则控制选择器输出UI图标像素，否则控制选择器输出背景图像像素。
9.一种汽车电子仪表屏的图标显示装置，其特征在于，所述装置包括：
视频流形成模块，用于当未检测到LVDS视频信号输入时，启动VDMA模块的读通道循环读取缓DDR缓存模块中的备份图像，形成视频流进入OSD模块；
UI叠加指令接收模块，用于控制SPI接收模块接收来自MCU的UI叠加指令，其中，所述UI叠加指令包括UI图标在Flash闪存中的首地址；所述首地址通过AXI-lite接口配置到Flash控制器中；
叠加模块，用于根据所述首地址启动Flash控制器从Flash闪存读取相应的UI图标数据，将所述UI图标数据叠加在所述视频流中，在所述汽车电子仪表屏持续更新所述叠加后的视频流。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的汽车电子仪表屏的图标显示方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的汽车电子仪表屏的图标显示方法的步骤。
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