CN1645295A

CN1645295A - 基于can总线和lin总线的车载电脑系统

Info

Publication number: CN1645295A
Application number: CN 200410075547
Authority: CN
Inventors: 金长新; 李伟
Original assignee: Langchao Electronic Information Industry Co Ltd
Current assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: CN100454219C

Abstract

本发明提供一种基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统，系统是由车载电脑主机板，人机界面及仪表阻尼显示器组成，车载电脑主机板是由中央数据处理集成电路IC1、视频加速显示集成电路IC2、视频编解码集成电路IC3、接口扩展集成电路IC4、视频切换电路IC5、CAN控制器电路、LIN控制器电路以及板载SDRAM、板载BOOT FLASH、可选的板载IMAGE存储器组成，两路摄像头通过视频切换电路IC5与系统主芯片相连接传输视频信号；CAN总线和LIN总线分别通过CAN总线控制器和LIN总线控制器实现与系统主芯片的连接；与系统主芯片相连接的还有触摸LCD显示屏；来自于车辆的油压、车速、转速、里程、油位、水温、混合燃料等数据通过与CAN、LIN总线传连接的传感器动态实时采集，并通过LCD触摸显示屏组成的人机界面直观显示对车辆内相关设备的控制和操作。

Description

基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统

1、技术领域

本发明涉及一种车辆信息的动态采集、显示并对车内设备进行集中控制的专用车载电脑控制系统，它属于计算机控制、汽车电子应用技术领域。具体地说是一种基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统

2、背景技术

当前我国的汽车工业正处于一个突飞猛进的发展时期，汽车工业已成为我国国民经济发展的重要支柱产业之一。汽车电子在汽车产业中的地位也越来越重要，汽车电子的数字化、信息化、网络化是21世纪消费类汽车电子产品技术发展的必然趋势。但车载电脑系统在汽车中的应用目前还处于探索阶段，缺乏整合信息及网络技术的比较实用的应用模型，

3、发明内容

本发明的目的是提供一种采用嵌入式低功耗处理器及嵌入式WINDOWS CE操作系统，基于比较成熟的现场控制总线CAN总线网络以及低速的LIN总线，采用灵活方便的人机控制界面，以及阻尼化的仪表显示，提出了一种完整的集数据采集、显示控制、车内外监控以及具备其他可扩展功能的车载电脑应用系统。

本发明的系统是由车载电脑主机板，人机界面及仪表阻尼显示器组成，车载电脑主机板是由中央数据处理集成电路IC1、视频加速显示集成电路IC2、视频编解码集成电路IC3、接口扩展集成电路IC4、视频切换电路IC5、CAN控制器电路、LIN控制器电路以及板载SDRAM、板载BOOT FLASH、可选的板载IMAGE存储器组成。两路摄像头通过视频切换电路IC5与系统主芯片相连接传输视频信号；CAN总线和LIN总线分别通过CAN总线控制器和LIN总线控制器实现与系统主芯片的连接；与系统主芯片相连接的还有触摸LCD显示屏；来自于车辆的油压、车速、转速、里程、油位、水温、混合燃料等数据通过与CAN、LIN总线传连接的传感器动态实时采集，并通过LCD触摸显示屏组成的人机界面直观显示对车辆内相关设备的控制和操作。

一个默认的启动界面及几个相关的显示界面用于动态显示采集的数据，界面是通过窗口上的控制按钮产生相应的消息进行切换；控制按钮可以是屏幕上虚拟按钮或实际外设的按键或其他能使系统产生相应消息切换的装置。

传感器数据的采集采用线程方式，数据采集程序作为线程独立工作，并在取得相应的数据后产生相应的消息，由不同的消息去触发人机界面的不同区域进行显示数据的更新。

设置在车辆上的两路监控摄像头的控制是通过设置在驾驶室仪表盘上相应按钮或其他能使系统产生相应的消息的装置进行控制。

仪表阻尼显示采用阻尼函数对数据进行处理，阻尼函数处理后的数据通过虚拟仪表的指针显示，对数码式显示阻尼函数可以不起作用。

阻尼函数可对采集的数字信息进行适当的平滑及短暂的延时处理，使显示效果更接近实际仪表，其中，横坐标对应速度或其他数据采集量，纵坐标对应时间或其他参量。

基于WINDOWS CE或其兼容操作系统；核心是基于WINDOWS窗口的操作模式，外观根据需要进行了相应的修改，采用的是WINDOWS类库。

4、附图说明

附图1为车载电脑系统主机板的结构示意图；

附图2为车载电脑系统的设备连接结构示意图；

附图3为车载电脑系统人机界面虚拟仪表界面的使用状态示意图；

附图4为车载电脑系统人机界面的混合动力界面使用状态示意图；

附图5为车载电脑系统人机界面的故障诊断界面的使用状态示意图。

附图6为车载电脑系统人机界面的视频界面使用状态示意图；

附图7为车载电脑系统人机界面的主程序流程图；

附图8为车载电脑系统的仪表阻尼显示流程图；

附图9为车载电脑系统的仪表阻尼显示原理图。

5、实施方式

参照说明书附图对本发明的作以下详细地说明。

车载电脑主机板部分见图1，采用INTEL最新的Intel XScale PXA255低功耗处理器主频达到400MHZ，板载内存可达128MB，板载FLASH可达64MB，系统和应用程序可放到FLASH中并在内存中运行。在本发明的主机板中采用了PHILIPS SAA7114 NTSC/PAL编解码芯片可接一路复合视频输入信号，外部的两路视频信号通过视频切换电路实现切换，分别用作倒车监控和车内监控，视频的切换有专门的切换电路，控制信号为GPIO口信号，可通过触摸屏操作。另外，本车载电脑的主机板有一最高可达921.6Kbps的高速串口(图1中24)，该串口通过TTL电平可直接与CAN总线控制转换器连接，然后再与CAN总线网络连接，该方法实现简单可行，避免了采用USB及其他连接方式的复杂性，并且驱动程序使用WINDOWS CE BSP(板级驱动)串口驱动程序稍加修改就可，可以支持CAN总线最高1Mbps的数据传输速率。LIN总线部分通过GPIO端口接LIN总线接点控制器以实现对汽车设备的控制。

车载电脑系统部分如图2所示，本车载电脑系统部分使用前面介绍的车载电脑主机板，使用了两路视频信号接口，一路CAN总线网络接口，一路LIN总线网络接口。根据具体的应用情况可再使用主机板上的其他接口，实现功能的扩展。两路视频信号是指来自两路摄像头的复合视频信号。CAN总线网络、LIN总线网络是指汽车上的CAN总线、LIN总线网络，总线网络上面连接各种车载设备、传感器及其他汽车部件。

人机界面部分如附图3-7所示，基于WINDOWS CE嵌入式操作系统以及MFC类库，实现了车载电脑系统的图形化的人机控制及显示操作界面。该人机界面首先进行程序初始化并创建各个界面的CFormView类，然后进入第一个人机操作界面，以此为基础进行界面的切换。界面切换时，当前界面上的按钮通过触摸屏被按下，便可得到将要显示的界面的CFormView类名，然后判断当前CFormView类与要显示的CFormView类是否相同，如相同则退出本次界面切换，否则关闭当前CFormView类窗口，在CMainFrame类的基础上创建新CFormView类对象，将新CFormView类对象作为活动窗口进行显示。至此新的窗口界面创建完毕，切换到其他界面时只要采用同样的方法就可。这种方法避免了普通WINDOWS窗口界面上的多余的工具条、菜单、文本框等内容，完全符合人机操作界面的要求。对于视频的切换及其他控制操作只要创建合适的按钮产生相应的消息，以同样得方法就可实现，该实现方法具有很好的灵活性及可扩展性。

仪表阻尼显示部分，如附图8-9所示，针对虚拟仪表指针的摆动显示，为使其更接近于实际仪表的显示，而对要显示的数据进行了适当的处理，达到加速或减速时指针开始快速摆动然后缓慢到达终点的效果。虚拟仪表可以是虚拟的速度表，里程表等仪表，采集的数据经过处理后最终通过指针摆动的方式显示出来。数据的显示大致分成两类，加速和减速，分别对应于图中曲线的L1，L2。L1是加速曲线其起点不一定是在零点，在加速过程中其函数可对采集来的数据进行处理，使其在开始阶段上升速度较快，在仪表上表现为指针摆动较快，当快要到达加速的终点时加入适当的阻尼及延时系数，使指针摆动的速度变缓并逐渐停留在终点位置。同样在减速时在靠近减速起点阶段下降速度稍微快些，快到终点时下降速度变缓，逐渐趋向与终点速度，虚拟表盘的指针表现为快速下降然后缓慢稳定在终点上。具体实施见图9，计算机或控制器的程序要先采集数据进行缓存，然后将数据送往阻尼函数，在函数中要首先根据采集的数据判断出时加速还是减速过程，然后送往对应的处理程序处理，最后送往显示程序进行显示。缓存的数据不能太多也不能太少，太多容易造成延时的增大，太少不利于判断是加速还是减速过程。

实施例

中央数据处理集成电路IC1采用的型号为INTEL XSCALE PXA255 CPU，或INTEL XSCALE PXA27X CPU；视频加速显示集成电路IC2采用的型号SM501，视频编解码集成电路IC3采用型号为PHILIPS SAA7114；接口扩展集成电路IC4采用的型号为台湾研华的EVA210；CAN控制器电路采用PHILIPS SJ1000 CAN控制器，并由8051系列单片机控制与IC1通讯。支持两路摄像头的视频输入，两路摄像头视频的切换通过切换电路实现，切换电路采用的芯片为多路选择器芯片；CAN总线的连接通过IC1的921.6kbps的高速串口BTUART(口24)经TTL电平，然后接CAN控制器电路连接实现；LIN总线通过GPIO口接LIN总线控制器实现。

系统工作流程如附图7所示，汽车点火开关打开，系统进入自检，人机界面显示系统显示自检、数据采集系统初始化，然后进入仪表盘显示、视频界面显示、混合动力显示、故障界面显示、最后稳定在仪表盘显示界面主界面。车辆开动后根据驾驶员的需要在触摸显示屏上选择所要使用消息按钮或外设按键开关来切换所需要的人机界面这些界面根据需要可设定成自动经过适当时间的延时自动返回到主界面。

Claims

1、基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统，包括车载电脑主机板，人机界面及仪表阻尼显示器组成，其特征在于车载电脑主机板是由中央数据处理集成电路IC1、视频加速显示集成电路IC2、视频编解码集成电路IC3、接口扩展集成电路IC4、视频切换电路IC5、CAN控制器电路、LIN控制器电路以及板载SDRAM、板载BOOT FLASH、可选的板载IMAGE存储器组成；两路摄像头通过视频切换电路IC5与系统主芯片相连接传输视频信号；CAN总线和LIN总线分别通过CAN总线控制器和LIN总线控制器实现与系统主芯片的连接；与系统主芯片相连接的还有触摸LCD显示屏；来自于车辆的油压、车速、转速、里程、油位、水温、混合燃料等数据通过与CAN、LIN总线传连接的传感器动态实时采集，并通过LCD触摸显示屏组成的人机界面直观显示对车辆内相关设备的控制和操作。

2、根据权利要求1所述的基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统，其特征在于有一个默认的启动界面及几个相关的显示界面用于动态显示采集的数据，界面是通过窗口上的控制按钮产生相应的消息进行切换；控制按钮可以是屏幕上虚拟按钮或实际外设的按键或其他能使系统产生相应消息切换的装置。

3、根据权利要求2所述的基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统其特征在于传感器数据的采集采用线程方式，数据采集程序作为线程独立工作，并在取得相应的数据后产生相应的消息，由不同的消息去触发人机界面的不同区域进行显示数据的更新。

4、根据权利要求2所述的基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统其特征在于对于设置在车辆上的两路监控摄像头的控制是通过设置在驾驶室仪表盘上相应按钮或其他能使系统产生相应的消息的装置进行控制。

5、根据权利要求2所述的基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统其特征在于仪表阻尼显示采用阻尼函数对数据进行处理，阻尼函数处理后的数据通过虚拟仪表的指针显示，对数码式显示阻尼函数可以不起作用。

6、根据权利要求2所述的基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统，其特征在于阻尼函数可对采集的数字信息进行适当的平滑及短暂的延时处理，使显示效果更接近实际仪表，其中，横坐标对应速度或其他数据采集量，纵坐标对应时间或其他参量。

7、根据权利要求1所述的基于CAN总线和LIN总线的车载电脑系统，其特征在于基于WINDOWS CE或其兼容操作系统；核心是基于WINDOWS窗口的操作模式，外观根据需要进行了相应的修改，采用的是WINDOWS类库。