CN211969349U - 用于车载平视系统的嵌入式组合平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台。所述用于车载平视系统的嵌入式组合平台，包括控制器、处理器、HUD、电源管理模块、CAN收发电路；CAN收发电路连接控制器的第一输入端，控制器的第一输出端连接HUD的第一输入端，控制器的第二输出端经由电源管理模块连接处理器的第一输入端，控制器的第三输出端连接处理器的第二输入端，处理器的输出端连接HUD的第二输入端。本实用新型的用于车载平视系统的嵌入式组合平台，通过处理器和控制器相结合，提高了ARHUD系统的处理效率、降低功耗和增强安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子领域，具体涉及一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台。
背景技术
随着汽车电子行业的快速发展，用户需求的不断提高，HUD(Head Up Display，平视显示器)系列产品也在逐渐升华。现阶段HUD逐渐由WHUD (windshield HUD，风挡式抬头显示器)演变成ARHUD(增强现实抬头显示器)。显示器功能变得更加丰富和复杂，而处理器的处理效率渐渐无法满足现阶段功能实现的需要。
现有的ARHUD系统大多仅采用一个处理器控制其运行，随着功能越来越复杂，仅仅使用一个处理器的ARHUD有以下2个缺点：
从功能设计方面考虑，一个具备高性能的图形处理能力和算法运行能力的处理器无法做到对自身的功耗控制和电源管理，即一块处理器就没办法实施对系统的电源管理，无法驱动PMIC(Power Management IC，电源管理集成电路) 芯片；
从产品的安全性考虑，一个处理器中集成了控制、算法、显示三大模块的功能，处理器在任何时候都要处于持续的高强度的工作状态，如果处理器本身出现死机、卡顿问题，处理器就没有空余的算力采取补救措施，从而造成整个 ARHUD系统瘫痪。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的用于车载平视系统的嵌入式组合平台处理效率不高、功耗大和安全性不高的问题，提供一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台，通过处理器和控制器相结合，以提高ARHUD系统的处理效率、降低功耗和增强安全性。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台，包括控制器、处理器、HUD、电源管理模块、CAN收发电路；CAN收发电路连接控制器的第一输入端，控制器的第一输出端连接HUD的第一输入端，控制器的第二输出端经由电源管理模块连接处理器的第一输入端，控制器的第三输出端连接处理器的第二输入端，处理器的输出端连接HUD的第二输入端。
优选地，所述控制器包括用于控制控制器进入低功耗状态的低功耗单元。
优选地，所述用于车载平视系统的嵌入式组合平台，还包括用于输入控制信息的人机交互模块，人机交互模块的输出端连接控制器的第二输入端。
优选地，所述人机交互模块为按键模块。
优选地，所述处理器还包括摄像头接口、蓝牙接口、USB接口、UART接口、LVDS接口或总线接口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1.控制与算法分离，功能划分更加清晰明了，功能更加模块化，提高用于车载平视系统的嵌入式组合平台处理效率；
2.高精度电源管理，节省电源的无谓消耗，合理分配适当的电流电压给处理器；
3.控制器的休眠唤醒控制，实现整个ARHUD系统的休眠和唤醒，保障系统低功耗运行；
4.当处理器出现问题，由控制器应对处理器出现的死机、卡顿问题，以保证系统的正常运行，增加了系统故障处理手段，保证ARHUD系统的安全性和可靠性。
附图说明：
图1为本实用新型示例性实施例1的系统框架图；
图2为本实用新型示例性实施例2的详细系统结构图；
图3为本实用新型示例性实施例3的CAN收发电路的电路原理图；
图4为本实用新型示例性实施例3的SPI电路的电路原理图；
图5为本实用新型示例性实施例3的电源管理模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台，包括控制器、处理器、HUD、电源管理模块、CAN收发电路；CAN收发电路连接控制器的第一输入端，控制器的第一输出端连接HUD的第一输入端，控制器的第二输出端经由电源管理模块连接处理器的第一输入端，控制器的第三输出端连接处理器的第二输入端，处理器的输出端连接HUD的第二输入端。
上述用于车载平视系统的嵌入式组合平台中，控制器的第一输入端与CAN 收发电路连接，以接收车控系统的信号。控制器通过电源管理模块连接处理器，控制处理器的运行。当不需要使用ARHUD时，可以由控制器(例如第二输出端)直接关闭掉处理器的电源。处理器运行时需要的相关车身信号，可以通过控制器(例如第三输出端)获得。ARHUD系统中，控制器用于电源管理以及 HUD显示的亮度和角度控制；处理器用于实现图形的处理和运算。通过控制器与处理器分工合作以提高ARHUD系统的处理效率，即控制与算法分离，功能划分更加清晰明了，功能更加模块化，提高用于车载平视系统的嵌入式组合平台处理效率。除此之外，负责图形处理和运算的处理器是用于车载平视系统的嵌入式组合平台中主要耗电的部分，由控制器通过电源管理模块控制处理器的电源，进行处理器的电源管理，可以减少用于车载平视系统的嵌入式组合平台的功耗，即合理分配适当的电流电压给处理器，节省电源的无谓消耗。同时由于加入控制器，当处理器出现问题，可以由控制器应对处理器出现的死机卡顿问题，以保证系统的正常运行，提高了系统的安全性。
其中，控制器包括低功耗单元，用于控制控制器进入低功耗状态。
在低功耗上，除了采用控制器关闭掉处理器的电源以降低功耗外，还使控制器自身进入到低功耗模式，进一步降低功耗。系统处于低功耗状态时，由CAN 报文唤醒信号或者汽车点火信号(IG)通过CAN收发电路唤醒控制器，再由控制器为处理器供电，从而使整个ARHUD系统恢复正常工作状态；即控制器的休眠唤醒控制，实现整个ARHUD系统的休眠和唤醒，保障系统低功耗运行。
其中，用于车载平视系统的嵌入式组合平台还包括用于输入控制信息的人机交互模块，人机交互模块的输出端连接控制器的第二输入端。所述人机交互模块可以为按键模块、触摸屏等常见的输入设备。
其中，处理器还包括摄像头接口、蓝牙串口、USB接口、UART接口、LVDS 接口或总线接口等，实现处理器的多种通讯方式和功能多样化。
用于车载平视系统的嵌入式组合平台中，处理器和控制器分工明确，处理器负责算法和显示部分，控制器负责系统电源管理和HUD亮度或角度显示等方面的控制部分，整个系统架构更加明确清晰，提高了系统的处理效率。控制器控制系统的电源管理，在不需要使用ARHUD处理器的情况下，关闭掉处理器和不必要的外设，整个系统都将进入到低功耗状态，以减少汽车上的电源消耗。加入控制器后，当处理器出现问题，可以由控制器应对处理器出现的死机、卡顿问题，以保证系统的正常运行，增加了系统故障处理手段，保证ARHUD系统的安全性和可靠性。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台的具体实例。其中处理器型号为i.MX8QXP，处理器的相关配置如下所示：在通信服务上，可以采用蓝牙无线传输、CAN总线、SPI总线、I2C总线、USB、UART、以太网、MIPI-CSI和MIPI-DSI通信服务等；存储服务中可以采用LPDDR4易失性存储单元、eMMC或NOR flash等；在软件应用上集成了用于实时保持最优最准确的眼球跟踪算法、用于AR虚实结合的虚实注册算法以及具备AR效果、 2D效果和图像渲染效果的UI显示；本实施例的创新点在于控制器与处理器的分工合作，以实现低功耗、高效率以及高安全性的功能，因此对于处理器具体的运算方法不做进一步阐述。
控制器以瑞萨公司的RH850单片机为核心，实现了HUD背光亮度调节、 HUD角度调节、电源管理、低功耗控制及其唤醒这四个功能。
i.MX8QXP处理器的运算能力和图形处理能力都要优于RH850控制器，可以支撑虚实注册算法、瞳孔追踪算法的算法实现，支撑2D、3D图形显示和图形渲染的实现。在AR部分，主要输出AR导航显示和2D图形界面显示，由摄像头采集图像数据，通过瞳孔追踪算法定位眼睛坐标，虚实注册算法将实物空间坐标转换到HUD投影空间像素坐标，最后将坐标交给UI显示控制程序模块；同时UI显示控制程序模块从SPI总线、UART串口、LVDS接口中获取导航信息、行车信息、报警信息、ADAS信息、娱乐信息，按照虚实注册算法提供的 HUD像素显示坐标显示到HUD的对应位置。
RH850控制器主要对整个系统的电源管理、休眠与唤醒，以及对HUD显示的角度、亮度进行调节。RH850控制电源管理器芯片的电压输出，从而实现对 i.MX8QXP处理器的电源管理功能。当接收到汽车的点火信号(IG)或者CAN 报文唤醒信号后，RH850被唤醒，然后激活整个ARHUD系统。除此之外，通过按键调节HUD显示的角度和背光亮度。
双CPU的分工处理，提高了用于车载平视系统的嵌入式组合平台的运行效率，增加了安全性，同时可以实现降低系统功耗的目的。控制器(RH850)主要用于控制HUD角度和HUD背光亮度，处理器(i.MX8QXP)主要用于虚实注册算法、瞳孔跟踪算法、UI显示和图形渲染等算法和图形方面的处理，同时还承担摄像头图像采集、USB扩展、以太网、蓝牙串口、SPI数据接收、CAN总线协议解析、LVDS视频流输出、MIPI-DSI视频流输出显示的功能。控制器与处理器之间用SPI实现通信，控制器为主机，处理器为从机。
实施例3
本实施例提供一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台的具体实例。以瑞萨的RH850单片机作为控制器。按键模块控制HUD显示的角度和背光亮度， CAN收发模块用于控制RH850的休眠与唤醒，将接收CAN报文中的车身信息通过SPI总线传输给处理器，控制电源管理模块(PMIC PF8100)电压输出，通过电源管理模块控制处理器的电源，保证整个系统的功耗降到最低。
CAN收发电路有两路，分别接入到车身CAN总线网络中，从中获取车身的相关信息，例如行驶里程、平均油耗、瞬时油耗、瞬时车速、车门开关信息、转向灯信息、胎压报警信息、安全带信息、引擎水温信息、档位信息、剩余行驶里程、车机导航的相关信息、唤醒/休眠信号等。其中除了唤醒/休眠信号由 RH850本身解析以外，其余信号全都通过SPI总线发送给处理器解析。CAN收发芯片采用NXP的高速CAN收发器TJA1043T，电路如图3所示，其中CAN 收发电路种第一芯片U11的车身信号接口(CAN-H引脚和CAN-L引脚)连接车身CAN总线网络的相应接口(PCAN-H、PCAN-L)；第一芯片U11的输出接口(TXD引脚、RXD引脚和EN引脚)连接控制器的相应接口(CAN1TX引脚、CAN1RX引脚和CAN1-STBYB引脚，即P0_6、P0_7和P0_9引脚)。CAN 收发电路种第二芯片U23的车身信号接口(CAN-H引脚和CAN-L引脚)连接车身CAN总线网络(CAN0-H、CAN0-L)；第二芯片U23的输出接口(TXD 引脚、RXD引脚和EN引脚)连接控制器的相应接口(CAN0TX引脚、CAN0RX 引脚和CAN0-STBYB引脚，即P0_4、P0_5和P0_8引脚)。
SPI通信主要用于传输RH850控制器的控制命令和从车身CAN网络中获取的CAN报文原始数据。RH850控制器为主机，处理器为从机。一般情况下都是主机发送数据，从机被动地接收数据，电路图如图4所示。控制器芯片U9-C的 P45_10、P45_13、P45_11以及P45_12引脚分别连接处理器的对应引脚 (SCU_SPI0_CS0、SCU_SPI0_SCK、SCU_SPI0_MISO以及SCU_SPI0_MOSI)，传递相应信息。
电源管理模块(PMIC)以NXP的PF8100芯片为核心，对整个ARHUD系统进行电源管理。电源管理模块的电源使能引脚由控制器RH850控制，RH850 还可以通过I2C总线配置PMIC不同的电压输出方案。电路图如图5所示，控制器MCU_PMIC_ON_REQ引脚连接PF8100芯片的PWRON引脚；控制器 PMIC_PGOOD引脚连接PF8100芯片的PGOOD引脚；控制器通过电源管理模块控制处理器的运行状态。
以上所述，仅为本实用新型具体实施方式的详细说明，而非对本实用新型的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于车载平视系统的嵌入式组合平台，其特征在于，包括控制器、处理器、HUD、电源管理模块、CAN收发电路；CAN收发电路连接控制器的第一输入端，控制器的第一输出端连接HUD的第一输入端，控制器的第二输出端经由电源管理模块连接处理器的第一输入端，控制器的第三输出端连接处理器的第二输入端，处理器的输出端连接HUD的第二输入端。
2.根据权利要求1所述的用于车载平视系统的嵌入式组合平台，其特征在于，所述控制器包括用于控制控制器进入低功耗状态的低功耗单元。
3.根据权利要求1所述的用于车载平视系统的嵌入式组合平台，其特征在于，还包括用于输入控制信息的人机交互模块，人机交互模块的输出端连接控制器的第二输入端。
4.根据权利要求3所述的用于车载平视系统的嵌入式组合平台，其特征在于，所述人机交互模块为按键模块。
5.根据权利要求1所述的用于车载平视系统的嵌入式组合平台，其特征在于，所述处理器还包括摄像头接口、蓝牙接口、USB接口、UART接口、LVDS接口或总线接口。
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