CN221239203U - 车载控制器和移动工具 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种车载控制器和移动工具；车载控制器包括：连接器、供电单元、通信单元、第一片上系统和第二片上系统；供电单元通过连接器与车辆的电源相连接，供电单元分别与通信单元、第一片上系统和第二片上系统相连接，通信单元分别与连接器、第一片上系统和第二片上系统相连接，连接器与通信对象相连接，第二片上系统与第一片上系统相连接。本申请通过在车载控制器中集成用于处理接收到的数据的第一片上系统，和用于进行可视化数据的展示的第二片上系统，使车载控制器不局限于运行一种操作系统，因此在满足电动车辆智能驾驶的过程中的需求的同时，减少了电动车中车载控制器的数量，进而降低了产品的成本。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电动车辆控制技术领域，尤其涉及一种车载控制器和移动工具。
背景技术
车载控制器是控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其他电子器件的核心控制器件，它像是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。
目前现有的车载控制器通常包括一个用于运行Android、Linux等操作系统的片上系统，能够简化操作，减少驾驶员的手动操作，以免分散驾驶员的注意力。
然而，电动车辆智能驾驶的过程中会存在多种复杂的需求，一种操作系统可能无法很好地满足需求，例如，当车载控制器只能运行Linux系统时，对于视频推送的功能或车用软件的适配性明显不如Android系统，由于现有的车载控制器只能运行一种操作系统，因此为了满足电动车辆智能驾驶的过程中的需求需要搭载多个车载控制器，增加了产品的成本。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种车载控制器和移动工具，以解决传统方案适配多个操作系统时成本过高的技术问题。
本申请第一方面提供一种车载控制器，包括连接器、供电单元、通信单元、第一片上系统和第二片上系统；所述供电单元通过所述连接器与车辆的电源相连接，所述供电单元分别与所述通信单元、所述第一片上系统和所述第二片上系统相连接，所述供电单元用于对所述车辆的电源提供的电压进行转换，以向所述通信单元、所述第一片上系统和所述第二片上系统供给所需的工作电压；所述通信单元分别与所述连接器、所述第一片上系统和所述第二片上系统相连接，所述连接器与通信对象相连接，所述通信单元用于通过所述连接器传输所述第一片上系统和所述第二片上系统与所述通信对象之间进行通信的数据；所述第一片上系统，用于基于接收到的数据生成控制信号，并通过所述连接器将所述控制信号发送给执行器，以控制所述执行器执行相对应的驾驶动作；所述第二片上系统与所述第一片上系统相连接，所述第一片上系统基于接收到的数据生成可视化数据，并将所述可视化数据发送给所述第二片上系统，所述第二片上系统用于对所述可视化数据进行展示。
可选地，所述车载控制器还包括：控制模块；所述控制模块分别与所述供电单元、所述通信单元、所述第一片上系统和所述第二片上系统相连接；所述控制模块用于对所述第一片上系统和所述第二片上系统进行故障检测，在所述第一片上系统和所述第二片上系统中的至少一个产生故障时，通过所述通信单元将故障信息发送至所述通信对象，并控制未发生故障的所述第一片上系统和/或所述第二片上系统接收所述供电单元提供的电压。
可选地，所述车载控制器还包括：网络交换单元和多个网络接口；所述第一片上系统和所述第二片上系统分别通过所述网络交换单元与所述多个网络接口相连接；所述网络交换单元用于通过所述网络接口传输所述第一片上系统和所述第二片上系统与外接的网络设备之间进行通信的数据。
可选地，所述车载控制器还包括：通用串行总线扩展器、惯性测量单元、音频处理单元、时钟校正单元和无线通信单元中的至少一个；所述第一片上系统通过所述通用串行总线扩展器分别与多个网口连接器相连接，所述惯性测量单元与所述第一片上系统相连接，所述第一片上系统通过所述音频处理单元与至少一个扬声器相连接，所述时钟校正单元一端与所述第一片上系统相连接，另一端连接锂电池的输出端，所述第一片上系统通过所述无线通信单元与至少一个天线连接器相连接；所述通用串行总线扩展器用于使所述第一片上系统与所述多个网口连接器外接的设备之间进行通信；所述惯性测量单元用于提供所述车辆的相对定位信息，以使所述第一片上系统检测所述车辆的运行状态；所述音频处理单元用于编解码音频信号，以使所述第一片上系统根据音频信号进行语音播报；所述时钟校正单元用于提供实时时钟，以使所述第一片上系统根据所述实时时钟进行时钟校准；所述无线通信单元用于使所述第一片上系统与云端进行通信。
可选地，所述控制模块通过I/O接口与通用串行总线扩展器、惯性测量单元、音频处理单元、时钟校正单元、无线通信单元、网口连接器和扬声器相连接；所述控制模块用于对所述通用串行总线扩展器、所述惯性测量单元、所述音频处理单元、所述时钟校正单元、所述无线通信单元、所述网口连接器和所述扬声器进行故障检测，在所述通用串行总线扩展器、所述惯性测量单元、所述音频处理单元、所述时钟校正单元、所述无线通信单元、所述网口连接器和所述扬声器中的至少一个产生故障时，通过所述通信单元将故障信息发送至所述车辆，并控制未发生故障的所述通用串行总线扩展器、所述惯性测量单元、所述音频处理单元、所述时钟校正单元、所述无线通信单元、所述网口连接器和/或扬声器接收所述供电单元提供的电压；所述第一片上系统通过所述通用串行总线扩展器分别与多个网口连接器相连接，所述惯性测量单元与所述第一片上系统相连接，所述第一片上系统通过所述音频处理单元与至少一个扬声器相连接，所述时钟校正单元一端与所述第一片上系统相连接，另一端连接锂电池的输出端，所述第一片上系统通过所述无线通信单元与至少一个天线连接器相连接；所述通用串行总线扩展器用于使所述第一片上系统与所述多个网口连接器外接的设备之间进行通信；所述惯性测量单元用于提供所述车辆的相对定位信息，以使所述第一片上系统检测所述车辆的运行状态；所述音频处理单元用于编解码音频信号，以使所述第一片上系统根据音频信号进行语音播报；所述时钟校正单元用于提供实时时钟，以使所述第一片上系统根据所述实时时钟进行时钟校准；所述无线通信单元用于使所述第一片上系统与云端进行通信。
可选地，所述供电单元包括：电源保护子单元和电源转换子单元；所述电源保护子单元用于在电路负载异常时断电；所述电源转换子单元用于对所述车辆的电源提供的电压进行转换，以向所述车载控制器中的各单元和/或模块供给所需的工作电压。
可选地，所述供电单元还包括：电源管理子单元；所述电源管理子单元用于对所述电源转换子单元转换的工作电压进行管理，以控制所述车载控制器中的各单元和/或模块输入工作电压的顺序。
可选地，所述通信单元包括：第一通信子单元和第二通信子单元；所述第一通信子单元通过CAN总线分别与所述第一片上系统和所述第二片上系统相连接，所述第二通信子单元通过LIN总线与所述第一片上系统相连接；所述第一通信子单元和所述第二通信子单元用于传输应用于所述车辆的控制信息。
可选地，所述通信单元还包括：第三通信子单元；所述第三通信子单元通过RS-232总线分别与所述第一片上系统和所述第二片上系统相连接；所述第三通信子单元用于传输所述第一片上系统和所述第二片上系统与所述通信对象之间进行通信过程中的交互信息。
可选地，所述车载控制器还包括：多个多媒体接口；所述第一片上系统和所述第二片上系统分别与至少一个多媒体接口相连接；所述多媒体接口用于使所述第一片上系统和所述第二片上系统与所述多媒体接口外接的媒体源之间进行通信。
本申请第二方面提供一种移动工具，包括如第一方面中任一所述的车载控制器。
本申请提供的车载控制器，通过在车载控制器中集成用于处理接收到的数据的第一片上系统，和用于进行可视化数据的展示的第二片上系统，使车载控制器不局限于运行一种操作系统，因此在满足电动车辆智能驾驶的过程中的需求的同时，减少了电动车中车载控制器的数量，进而降低了产品的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例的车载控制器的示意图；
图2是本申请一实施例的包括控制模块的车载控制器的示意图；
图3是本申请另一实施例的车载控制器的示意图；
图4是本申请再一实施例的车载控制器的示意图；
图5是本申请又一实施例的车载控制器的示意图；
图6是本申请一实施例的供电单元的示意图；
图7是本申请另一实施例的供电单元的示意图；
图8是本申请一实施例的通信单元的示意图；
图9是本申请另一实施例的通信单元的示意图。
附图标记列表：
1：车载控制器 11：连接器 12：供电单元
121：电源保护子单元 122：电源转换子单元 123：电源管理子单元
13：通信单元 131：第一通信子单元 132：第二通信子单元
133：第三通信子单元 14：第一片上系统 15：第二片上系统
16：控制模块 17：网络交换单元 171：网络接口
18：通用串行总线扩展器 181：网口连接器 19：惯性测量单元
20：音频处理单元 201：扬声器 21：时钟校正单元
211：锂电池 22：无线通信单元 221：天线连接器
3：执行器
具体实施方式
如今，随着智能驾驶行业的快速发展，智能驾驶控制器作为汽车自动驾驶的“大脑”，连接先进的激光雷达、毫米波雷达、超声波、摄像头等传感器，来感知周围环境的变化，采集环境感知传感器的数据。并采用多传感器融合技术，深度神经网络学习技术等实现感知融合、决策规划、控制执行等自动驾驶功能。
目前现有的技术方案是购买成品的工控机产品，这种方案的工控机一般常见于工业类产品控制上并且只能运行一种操作系统，而现在用在作为智能驾驶的控制器，成本比较昂贵。为了解决上述问题，本申请提出了一种车载控制器。
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
图1为本申请一实施例的车载控制器的示意图，如图1所示，车载控制器1包括连接器11、供电单元12、通信单元13、第一片上系统14和第二片上系统15。
为了解决现有的作为智能驾驶的控制器的工业类产品只能运行一种操作系统的问题，本申请的车载控制器1中同时包括了第一片上系统14和第二片上系统15，第一片上系统14和第二片上系统15是不同类型的操作系统。
供电单元12通过连接器11与车辆的电源相连接，供电单元12分别与通信单元13、第一片上系统14和第二片上系统15相连接，供电单元12用于对车辆的电源提供的电压进行转换，以向通信单元13、第一片上系统14和第二片上系统15供给所需的工作电压。
为了对车载控制器1中的各模块进行保护，通过供电单元12对车辆的电源提供的电压进行转换，确保通过供电单元12流入的工作电压较为稳定，同时供电单元12可以向车载控制器1中的各个模块提供其必需的工作电压，此外，由于车载控制器1中各个模块处于并联状态，因此供电单元12向各个模块提供的工作电压的大小均相同。
通信单元13分别与连接器11、第一片上系统14和第二片上系统15相连接，连接器11与通信对象相连接，通信单元13用于通过连接器11传输第一片上系统14和第二片上系统15与通信对象之间进行通信的数据。
例如，通信单元13可以通过CAN通信电路传输与第一片上系统14和第二片上系统15之间传输车辆驾驶数据，也可以通过RS2323通信电路与第一片上系统14和第二片上系统15之间传输车辆GPS定位数据。通信单元13可以包括用于与车辆控制器1中任意模块通信的通信电路。
第一片上系统14，用于基于接收到的数据生成控制信号，并通过连接器11将控制信号发送给执行器3，以控制执行器3执行相对应的驾驶动作。
例如，第一片上系统14接收到的数据可以包括车辆行驶数据和自动驾驶数据，车辆行驶数据指示车辆方向为直行，车辆行驶速度为30km/h，自动驾驶数据指示用户需要车辆进行左转并将车辆的行驶速度降低至10km/h，则第一片上系统14基于接收到的数据生成相应的控制信号，并通过连接器11将控制信号发送给车辆中对应于转向和速度控制的执行器3，以控制执行器3控制车辆进行左转并将车辆的行驶速度降低至10km/h。又例如，第一片上系统14可以是Linux系统。
需要说明的是，第一片上系统14接收到的自动驾驶数据可以是通过第二片上系统15发送的，第二片上系统15可以接收并处理用户的输入数据。
第二片上系统15与第一片上系统14相连接，第一片上系统14基于接收到的数据生成可视化数据，并将可视化数据发送给第二片上系统15，第二片上系统15用于对可视化数据进行展示。
例如，第二片上系统15接收到的数据可以包括可视化车辆行驶数据和用户输入数据，第一片上系统15基于车辆行驶数据生成可视化车辆行驶数据，并发送给第二片上系统15，第二片上系统15可以通过显示屏等设备对可视化数据进行展示。又例如，第二片上系统15可以是Android系统或IOS系统。
在本申请实施例中，通过在车载控制器1中集成用于处理接收到的数据的第一片上系统14，和用于进行可视化数据的展示的第二片上系统15，使车载控制器1不局限于运行一种操作系统，因此在满足电动车辆智能驾驶的过程中的需求的同时，减少了电动车中车载控制器1的数量，进而降低了产品的成本。
在一种可能实现的方式中，车载控制器1还包括：多个多媒体接口，第一片上系统14和第二片上系统15分别与至少一个多媒体接口23相连接。多媒体接口用于使第一片上系统14和第二片上系统15与多媒体接口23外接的媒体源之间进行通信。
多媒体接口可以是HDMI接口，通过HDMI接口，第一片上系统14和第二片上系统15可以接收视频流，通过第二片上系统15能够将视频流推送给用户，第一片上系统14可以对视频流进行处理，处理后的数据依然可以通过第二片上系统15推送给用户。
在本申请实施例中，通过在车载控制器1上设置多个多媒体接口，能够使车载控制器1实现视频流的推动，增加了车载控制器1的功能。
图2是本申请一实施例的包括控制模块的车载控制器的示意图，如图2所示，车载控制器1还包括：控制模块16，控制模块16分别与供电单元12、通信单元13、第一片上系统14和第二片上系统15相连接。控制模块16用于对第一片上系统14和第二片上系统15进行故障检测，在第一片上系统14和第二片上系统15中的至少一个产生故障时，通过通信单元13将故障信息发送至通信对象，并控制未发生故障的第一片上系统14和/或第二片上系统15接收供电单元12提供的电压。
目前的车载控制器产品缺少有效的故障诊断功能，为了解决该问题，在车载控制器1中设置了控制模块16。控制模块16可以对车载控制器中的各个模块进行故障检测，例如，控制模块16可以检测第一片上系统14和第二片上系统15的开机状态，以及各个模块对应的接口的供电状态，并将故障信息发送至通信对象。对于未发生故障的模块，控制模块16控制该模块接收供电单元12提供的电压。
需要说明的是，第一片上系统14也可以将基于接收到的数据生成控制信号发送给控制模块16，控制模块16进一步将控制信号发送给执行器3，以控制执行器3执行相应的驾驶动作。
相对于第一片上系统14通过连接器11发送给执行器3的方式，由于控制模块的通信能力较为稳定，因此通过控制模块16与执行器3通信的方式，能够提高控制过程的安全性。
在本申请实施例中，通过在车载控制器1中设置控制模块16，能够对车载控制器1中的各个模块进行故障检测，能够提高车载控制器1运行的安全性。
图3是本申请另一实施例的车载控制器的示意图，如图3所示，车载控制器1还包括：网络交换单元17和多个网络接口171，第一片上系统14和第二片上系统15分别通过网络交换单元17与多个网络接口171相连接。网络交换单元17用于通过网络接口171传输第一片上系统14和第二片上系统15与外接的网络设备之间进行通信的数据。
网络交换单元17可以作为车载控制器1的网络交换机，能够为车载控制器1提供更多的网络接口171，图3中的示例为3个网络接口171，车载控制器1通过网络交换单元17能够与连接于网络接口171的网络设备进行通信。
在本申请实施例中，通过在车载控制器1中设置网络交换单元17和多个网络接口171，能够使车载控制器1扩展网络接口，增加车载控制器1的功能性。
图4是本申请再一实施例的车载控制器的示意图，如图4所示，车载控制器1还包括：通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21和无线通信单元22中的至少一个。
现有的车载控制器的外部接口及功能不能完全满足产品的需求，因此还需要对车载控制器做软、硬件的二次开发工作，无形中又增加了产品的成本。为了解决上述问题，可以在车载控制器1中集成串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21和无线通信单元22中的至少一个，可以根据实际需求进行设置。
第一片上系统14通过通用串行总线扩展器18分别与多个网口连接器181相连接，惯性测量单元19与第一片上系统14相连接，第一片上系统14通过音频处理单元20与至少一个扬声器201相连接，时钟校正单元21一端与第一片上系统14相连接，另一端连接锂电池211的输出端，第一片上系统14通过无线通信单元22与至少一个天线连接器221相连接。
通用串行总线扩展器18用于使第一片上系统14与多个网口连接器181外接的设备之间进行通信。
串行总线扩展器18可以通过USB2.0通信电路和/或USB3.0通信电路与第一片上系统14进行通信，此外，串行总线扩展器18还包括对应网口连接器181数量的USB通信电路，用于与网口连接器181进行通信。串行总线扩展器18作为USB集线器为车载控制器1扩展了USB接口。
惯性测量单元19用于提供车辆的相对定位信息，以使第一片上系统14检测车辆的运行状态。
惯性测量单元19(Inertial Measurement Unit，IMU)可以通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)与第一片上系统14进行通信，SPI具有高速、全双工和同步等特点。惯性测量单元19可以测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度。例如，一个惯性测量单元19可以包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态，进而获得车辆的相对定位信息。
音频处理单元20用于编解码音频信号，以使第一片上系统14根据音频信号进行语音播报。
音频处理单元20可以通过I2S(Inter-IC Sound Bus)通信总线和I2C(Inter－Integrated Circuit)通信总线与第一片上系统14进行通信，I2C总线具有简单性和有效性。由于接口直接在第一片上系统14和音频处理单元20之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。此外，I2C总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件，还支持多主控，任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。需要说明的是，需要保证在任何时间点上只能有一个主控。I2S总线传输的信号无论有多少位有效数据，数据的最高位总是出现在LRCK变化(也就是一帧开始)后的第2个SCLK脉冲处。这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端，可以放弃数据帧中多余的低位数据；如果接收端能处理的有效位数多于发送端，可以自行补足剩余的位。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便，而且不会造成数据错位。音频处理单元20可以通过SPK+/-接口与扬声器201进行通信，SPK接口是一种数字音频接口，用于连接数字音频设备和扬声器系统，为了符合立体声的要求，SPK+与扬声器201的正极连接，SPK-与扬声器201的负极连接，音频处理单元20可以是编码器encoder与解码器decoder的混合体，例如codec单元，能够对一个信号或者一个数据流进行变换，变换既包括将信号或者数据流进行编码(通常是为了传输、存储或者加密)或者提取得到一个编码流的操作，也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。
时钟校正单元21用于提供实时时钟，以使第一片上系统14根据实时时钟进行时钟校准。
时钟校正单元21可以通过I2C通信总线与第一片上系统14进行通信，时钟校正单元21可以是RTC(Real_Time Clock)单元，RTC可以在车载控制器1启动时自动设置日期和时间。当车载控制器1断电或关机后再次开机时，RTC的时间仍然保持准确。第一片上系统14可以从RTC中读取时间值，并将其用作系统启动时钟的初始值，从而确保系统的时钟在启动后与实际时间保持同步。
无线通信单元22用于使第一片上系统14与云端进行通信。
无线通信单元22可以通过通用异步收发传输器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)接口和USB接口与第一片上系统14进行通信，无线通信单元22能够为车载控制器1提供无线上网通信功能，实现云端业务数据的传输和任务的下发。
在本申请实施例中，通过在车载控制器1中设置通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21和无线通信单元22中的至少一个，能够丰富车载控制器1的外部接口及功能，不需要对车载控制器做软、硬件的二次开发工作，降低了产品的成本。
图5是本申请又一实施例的车载控制器的示意图，如图5所示，控制模块16通过I/O接口与通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201相连接。
为了丰富车载控制器1的外部接口及功能，同时对各个模块进行故障诊断，设置控制模块16通过I/O接口与通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201相连接，通过控制模块16对通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201进行故障诊断。
I/O接口，即Input/Output接口，是控制模块16与通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201之间的通信接口。输入是控制模块16接收的信号或数据，输出则是从其发送的信号或数据。
控制模块16用于对通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201进行故障检测，在通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201中的至少一个产生故障时，通过通信单元13将故障信息发送至车辆，并控制未发生故障的通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和/或扬声器201接收供电单元12提供的电压。
控制模块16可以检测通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21、无线通信单元22、网口连接器181和扬声器201以及其对应的接口的供电状态，并将故障信息发送至通信对象。对于未发生故障的模块，控制模块16控制该模块接收供电单元12提供的电压。
第一片上系统14通过通用串行总线扩展器18分别与多个网口连接器181相连接，惯性测量单元19与第一片上系统14相连接，第一片上系统14通过音频处理单元20与至少一个扬声器201相连接，时钟校正单元21一端与第一片上系统14相连接，另一端连接锂电池211的输出端，第一片上系统14通过无线通信单元22与至少一个天线连接器221相连接。
通用串行总线扩展器18用于使第一片上系统14与多个网口连接器181外接的设备之间进行通信。
串行总线扩展器18可以通过USB2.0通信电路和/或USB3.0通信电路与第一片上系统14进行通信，此外，串行总线扩展器18还包括对应网口连接器181数量的USB通信电路，用于与网口连接器181进行通信。串行总线扩展器18作为USB集线器为车载控制器1扩展了USB接口。
惯性测量单元19用于提供车辆的相对定位信息，以使第一片上系统14检测车辆的运行状态。
惯性测量单元19(Inertial Measurement Unit，IMU)可以通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)与第一片上系统14进行通信，SPI具有高速、全双工和同步等特点。惯性测量单元19可以测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度。例如，一个惯性测量单元19可以包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态，进而获得车辆的相对定位信息。
音频处理单元20用于编解码音频信号，以使第一片上系统14根据音频信号进行语音播报。
音频处理单元20可以通过I2S(Inter-IC Sound Bus)通信总线和I2C(Inter－Integrated Circuit)通信总线与第一片上系统14进行通信，I2C总线具有简单性和有效性。由于接口直接在第一片上系统14和音频处理单元20之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。此外，I2C总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件，还支持多主控，任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。需要说明的是，需要保证在任何时间点上只能有一个主控。I2S总线传输的信号无论有多少位有效数据，数据的最高位总是出现在LRCK变化(也就是一帧开始)后的第2个SCLK脉冲处。这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端，可以放弃数据帧中多余的低位数据；如果接收端能处理的有效位数多于发送端，可以自行补足剩余的位。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便，而且不会造成数据错位。音频处理单元20可以通过SPK+/-接口与扬声器201进行通信，SPK接口是一种数字音频接口，用于连接数字音频设备和扬声器系统，为了符合立体声的要求，SPK+与扬声器201的正极连接，SPK-与扬声器201的负极连接，音频处理单元20可以是编码器encoder与解码器decoder的混合体，例如codec单元，能够对一个信号或者一个数据流进行变换，变换既包括将信号或者数据流进行编码(通常是为了传输、存储或者加密)或者提取得到一个编码流的操作，也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。
时钟校正单元21用于提供实时时钟，以使第一片上系统14根据实时时钟进行时钟校准。
时钟校正单元21可以通过I2C通信总线与第一片上系统14进行通信，时钟校正单元21可以是RTC(Real_Time Clock)单元，RTC可以在车载控制器1启动时自动设置日期和时间。当车载控制器1断电或关机后再次开机时，RTC的时间仍然保持准确。第一片上系统14可以从RTC中读取时间值，并将其用作系统启动时钟的初始值，从而确保系统的时钟在启动后与实际时间保持同步。
无线通信单元22用于使第一片上系统14与云端进行通信。
无线通信单元22可以通过通用异步收发传输器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)接口和USB接口与第一片上系统14进行通信，无线通信单元22能够为车载控制器1提供无线上网通信功能，实现云端业务数据的传输和任务的下发。
在本申请实施例中，设置控制模块16通过I/O接口与通用串行总线扩展器18、惯性测量单元19、音频处理单元20、时钟校正单元21和无线通信单元22相连接，能够对车载控制器1中的上述模块进行故障检测，能够提高车载控制器1运行的安全性。
图6是本申请一实施例的供电单元的示意图，如图6所示，供电单元12包括：电源保护子单元121和电源转换子单元122。电源保护子单元121用于在电路负载异常时断电，电源转换子单元122用于对车辆的电源提供的电压进行转换，以向车载控制器1中的各单元和/或模块供给所需的工作电压。
例如，电源保护子单元121可以是智能断路器，智能断路器里面带有CPU，可以处理短路、过载、过压、欠压等多种保护功能。电源转换子单元122可以将车辆的电源提供的电源转换为可被车载控制器1使用的工作电压，例如VDD电压。
在本申请实施例中，由于供电单元12包括电源保护子单元121和电源转换子单元122，能够通过电源保护子单元121在电路负载异常时保护车载控制器1，且能够通过电源转换子单元122为车载控制器1中的各单元和/或模块供给所需的工作电压。
图7是本申请另一实施例的供电单元的示意图，如图7所示，供电单元12还包括：电源管理子单元123。电源管理子单元123用于对电源转换子单元121转换的工作电压进行管理，以控制车载控制器1中的各单元和/或模块输入工作电压的顺序。
由于车载控制器1中的单元和/或模块可能较多，因此若同时将工作电压输送到所有单元和模块中，则会造成瞬时功率过高，可能会造成车载控制器1的损坏。为了避免上述情况的发生，设置电源管理子单元123可以将电源转换子单元121转换的工作电压以一定的顺序发送给车载控制器1中的各单元和/或模块。例如，可以根据业务需求，设定启动时序，电源管理子单元123根据启动时序将电源转换子单元121转换的工作电压按序发送给车载控制器1中的各单元和/或模块，又例如，可以根据车载控制器1中的各单元和模块的功率决定启动时序，电源管理子单元123优先向功率较小的单元和模块提供工作电压。
需要说明的是，一般情况下车载控制器1中的各单元和模块所需的工作电压的大小相同，因此电源管理子单元123并不对电源转换子单元121转换的工作电压的大小进行管理。
在本申请实施例中，由于供电单元12包括电源管理子单元123，因此可以对电压的分配进行规划，以提高车载控制器1运行的效率和安全性。
图8是本申请一实施例的通信单元的示意图，如图8所示，通信单元13包括：第一通信子单元131和第二通信子单元132；第一通信子单元131通过CAN总线分别与第一片上系统14和第二片上系统15相连接，第二通信子单元132通过LIN总线与第一片上系统14相连接。
例如，第一通信子单元131可以通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)传输主要车辆行驶控制信息，例如转向、加速等需要高速且强抗干扰地进行传输的数据，第二通信子单元132可以通过本地互联网(Local Interconnect Network，LIN)传输其余的不需要高速传输的数据，例如雨刮器的控制信息，门窗的控制信息等。
在本申请实施例中，通过第一通信子单元131和第二通信子单元132传输应用于车辆的控制信息，能够提高控制信息的传输效率。
图9是本申请另一实施例的通信单元的示意图，如图9所示，通信单元13还包括：第三通信子单元133；第三通信子单元133通过RS-232总线分别与第一片上系统14和第二片上系统15相连接；第三通信子单元133用于传输第一片上系统14和第二片上系统15与通信对象之间进行通信过程中的交互信息。
第三通信子单元133通过RS-232总线分别与第一片上系统14和第二片上系统15相连接，RS-232总线规定了25条线，包含了两个信号通道，即第一通道(称为主通道)和第二通道(称为副通道)。第三通信子单元133利用RS-232总线可以实现全双工通信。此外，RS-232规定的标准传送速率有50b/s、75b/s、110b/s、150b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、19200b/s，可以灵活地适应不同速率的设备。对于慢速外设，可以选择较低的传送速率：反之，可以选择较高的传送速率。
在本申请实施例中，由于RS-232总线可以灵活选择传送速率，因此第三通信子单元133可以基于不同的需求，使用不同的速率传输数据，提高了车载控制器1的适配性。
本申请还提供了一种移动工具，包括如本文多个车载控制器实施例中的任一车载控制器1。
本申请所称的“移动工具”可以是具有如下各种功能的车辆或机器人：
(1)载人功能，如家用轿车、公共汽车等；
(2)载货功能，如普通货车、厢式货车、甩挂车、封闭货车、罐式货车、平板货车、集装厢车、自卸货车、特殊结构货车等；
(3)工具功能，如物流配送车、自动导引运输车、巡逻车、起重机、吊车、挖掘机、推土机、铲车、压路机、装载机、越野工程车、装甲工程车、污水处理车、环卫车、吸尘车、洗地车、洒水车、扫地机器人、送餐机器人、导购机器人、迎宾机器人、消毒机器人、泳池清洗机器人、割草机、高尔夫球车等；
(4)娱乐功能，如娱乐车、游乐场自动驾驶装置、平衡车等；
(5)特殊救援功能，如消防车、救护车、电力抢修车、工程抢险车等。
具有如上各种功能的车辆或机器人包括但不限于是国际自动机工程师学会(Society of Automotive Engineers International，SAE International)或中国国家标准《汽车驾驶自动化分级》制定的L0-L5自动驾驶技术等级的车辆或机器人设备。
移动工具可以装载各种用于感知环境信息和移动工具自身信息的传感器(包括但不限于激光雷达、相机、毫米波雷达、超声波雷达、惯性测量单元、轮速计等)，本申请提供的车载控制器1可以是装载于移动工具上的自动驾驶域控制器，当移动工具处于工作状态时，自动驾驶域控制器与移动工具上装载的各种传感器通信连接，根据这些传感器采集的环境信息和移动工具自身信息为移动工具进行路径规划，达到控制移动工具自动行驶的目的。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变形和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别的关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。
应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种车载控制器(1)，其特征在于，包括：连接器(11)、供电单元(12)、通信单元(13)、第一片上系统(14)和第二片上系统(15)；
所述供电单元(12)通过所述连接器(11)与车辆的电源相连接，所述供电单元(12)分别与所述通信单元(13)、所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)相连接，所述供电单元(12)用于对所述车辆的电源提供的电压进行转换，以向所述通信单元(13)、所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)供给所需的工作电压；
所述通信单元(13)分别与所述连接器(11)、所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)相连接，所述连接器(11)与通信对象相连接，所述通信单元(13)用于通过所述连接器(11)传输所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)与所述通信对象之间进行通信的数据；
所述第一片上系统(14)，用于基于接收到的数据生成控制信号，并通过所述连接器(11)将所述控制信号发送给执行器(3)，以控制所述执行器(3)执行相对应的驾驶动作；
所述第二片上系统(15)与所述第一片上系统(14)相连接，所述第一片上系统(14)基于接收到的数据生成可视化数据，并将所述可视化数据发送给所述第二片上系统(15)，所述第二片上系统(15)用于对所述可视化数据进行展示。
2.根据权利要求1所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述车载控制器(1)还包括：控制模块(16)；
所述控制模块(16)分别与所述供电单元(12)、所述通信单元(13)、所述第一片上系统(14)和所述第一片上系统(14)相连接；
所述控制模块(16)用于对所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)进行故障检测，在所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)中的至少一个产生故障时，通过所述通信单元(13)将故障信息发送至所述通信对象，并控制未发生故障的所述第一片上系统(14)和/或所述第二片上系统(15)接收所述供电单元(12)提供的电压。
3.根据权利要求1所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述车载控制器(1)还包括：网络交换单元(17)和多个网络接口(171)；
所述第一片上系统(14)和所述第一片上系统(14)分别通过所述网络交换单元(17)与所述多个网络接口(171)相连接；
所述网络交换单元(17)用于通过所述网络接口(171)传输所述第一片上系统(14)和所述第一片上系统(14)与外接的网络设备之间进行通信的数据。
4.根据权利要求1所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述车载控制器(1)还包括：通用串行总线扩展器(18)、惯性测量单元(19)、音频处理单元(20)、时钟校正单元(21)和无线通信单元(22)(13)中的至少一个；
所述第一片上系统(14)通过所述通用串行总线扩展器(18)分别与多个网口连接器(181)相连接，所述惯性测量单元(19)与所述第二片上系统(15)相连接，所述第一片上系统(14)通过所述音频处理单元(20)与至少一个扬声器(201)相连接，所述时钟校正单元(21)一端与所述第一片上系统(14)相连接，另一端连接锂电池(211)的输出端，所述第一片上系统(14)通过所述无线通信单元(22)与至少一个天线连接器(221)相连接；
所述通用串行总线扩展器(18)用于使所述第一片上系统(14)与所述多个网口连接器(181)外接的设备之间进行通信；
所述惯性测量单元(19)用于提供所述车辆的相对定位信息，以使所述第一片上系统(14)检测所述车辆的运行状态；
所述音频处理单元(20)用于编解码音频信号，以使所述第一片上系统(14)根据音频信号进行语音播报；
所述时钟校正单元(21)用于提供实时时钟，以使所述第一片上系统(14)根据所述实时时钟进行时钟校准；
所述无线通信单元(22)用于使所述第一片上系统(14)与云端进行通信。
5.根据权利要求2所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述控制模块(16)通过I/O接口与通用串行总线扩展器(18)、惯性测量单元(19)、音频处理单元(20)、时钟校正单元(21)、无线通信单元(22)、网口连接器(181)和扬声器(201)相连接；
所述控制模块(16)用于对所述通用串行总线扩展器(18)、所述惯性测量单元(19)、所述音频处理单元(20)、所述时钟校正单元(21)、所述无线通信单元(22)、所述网口连接器(181)和所述扬声器(201)进行故障检测，在所述通用串行总线扩展器(18)、所述惯性测量单元(19)、所述音频处理单元(20)、所述时钟校正单元(21)、所述无线通信单元(22)、所述网口连接器(181)和所述扬声器(201)中的至少一个产生故障时，通过所述通信单元(13)将故障信息发送至所述车辆，并控制未发生故障的所述通用串行总线扩展器(18)、所述惯性测量单元(19)、所述音频处理单元(20)、所述时钟校正单元(21)、所述无线通信单元(22)、所述网口连接器(181)和/或扬声器(201)接收所述供电单元(12)提供的电压；
所述第一片上系统(14)通过所述通用串行总线扩展器(18)分别与多个网口连接器(181)相连接，所述惯性测量单元(19)与所述第一片上系统(14)相连接，所述第一片上系统(14)通过所述音频处理单元(20)与至少一个扬声器(201)相连接，所述时钟校正单元(21)一端与所述第一片上系统(14)相连接，另一端连接锂电池(211)的输出端，所述第一片上系统(14)通过所述无线通信单元(22)与至少一个天线连接器(221)相连接；
所述通用串行总线扩展器(18)用于使所述第一片上系统(14)与所述多个网口连接器(181)外接的设备之间进行通信；
所述惯性测量单元(19)用于提供所述车辆的相对定位信息，以使所述第一片上系统(14)检测所述车辆的运行状态；
所述音频处理单元(20)用于编解码音频信号，以使所述第一片上系统(14)根据音频信号进行语音播报；
所述时钟校正单元(21)用于提供实时时钟，以使所述第一片上系统(14)根据所述实时时钟进行时钟校准；
所述无线通信单元(22)用于使所述第一片上系统(14)与云端进行通信。
6.根据权利要求1-5中任一所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述供电单元(12)包括：电源保护子单元(121)和电源转换子单元(122)；
所述电源保护子单元(121)用于在电路负载异常时断电；
所述电源转换子单元(122)用于对所述车辆的电源提供的电压进行转换，以向所述车载控制器(1)中的各单元和/或模块供给所需的工作电压。
7.根据权利要求6所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述供电单元(12)还包括：电源管理子单元(123)；
所述电源管理子单元(123)用于对所述电源转换子单元(121)转换的工作电压进行管理，以控制所述车载控制器(1)中的各单元和/或模块输入工作电压的顺序。
8.根据权利要求1-5中任一所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述通信单元(13)包括：第一通信子单元(131)和第二通信子单元(132)；
所述第一通信子单元(131)通过CAN总线分别与所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)相连接，所述第二通信子单元(132)通过LIN总线与所述第一片上系统(14)相连接；
所述第一通信子单元(131)和所述第二通信子单元(132)用于传输应用于所述车辆的控制信息。
9.根据权利要求8所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述通信单元(13)还包括：第三通信子单元(133)；
所述第三通信子单元(133)通过RS-232总线分别与所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)相连接；
所述第三通信子单元(133)用于传输所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)与所述通信对象之间进行通信过程中的交互信息。
10.根据权利要求1所述的车载控制器(1)，其特征在于，所述车载控制器(1)还包括：多个多媒体接口；
所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)分别与至少一个多媒体接口相连接；
所述多媒体接口(23)用于使所述第一片上系统(14)和所述第二片上系统(15)与所述多媒体接口外接的媒体源之间进行通信。
11.一种移动工具，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一所述的车载控制器(1)。
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| CN202323003706.7U CN221239203U (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 车载控制器和移动工具 |
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|---|---|---|---|
| CN202323003706.7U Active CN221239203U (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 车载控制器和移动工具 |
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2023
- 2023-11-07 CN CN202323003706.7U patent/CN221239203U/zh active Active
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant |