JP2024046901A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機能安全の観点から信頼性の高い車両用表示装置を提供する。【解決手段】 本開示の車両用表示装置Ｍは、画像を表示するディスプレイ２と、ディスプレイ２に車両情報を表す画像を表示させるマルチコアのＳＯＣ１と、を備える。ＳＯＣ１は、通常時にディスプレイ２に車両情報を表示させる通常表示制御をする第１プロセッサコア１１Ａと、通常表示制御においてディスプレイ２に車両情報が正しく表示されない不正表示状態であるときに、ディスプレイ２に車両情報を表示させる代替表示制御をする第２プロセッサコア１１Ｂと、を内蔵する。【選択図】 図１

Description

本開示は、車両情報を画像で表示する車両用表示装置に関する。

車両情報を含む情報画像を表示する車両用表示装置が特許文献１に開示されている。この車両用表示装置は、グラフィックコントローラなどの描画処理手段によって情報画像を含む複数のレイヤを合成して画像表示装置に表示する。

特開２０１２－３０７０３号公報

上記のような車両用表示装置においては、描画処理手段が誤動作した場合に情報画像が表示できなくなる。

本開示は、上述した課題を考慮して、機能安全の観点から信頼性の高い車両用表示装置を提供することを目的とする。

本開示の車両用表示装置は、
画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイに車両情報を表す画像を表示させるマルチコアのＳＯＣと、を備えた車両用表示装置において、
前記ＳＯＣは、通常時に前記ディスプレイに前記車両情報を表示させる通常表示制御をする第１プロセッサコアと、前記通常表示制御において前記ディスプレイに前記車両情報が表示されない不正表示状態であるときに前記ディスプレイに前記車両情報を表示させる代替表示制御をする第２プロセッサコアと、を内蔵する。

本開示によれば、機能安全の観点から信頼性の高い車両用表示装置を提供できる。

車両用表示装置の構成図。 レイヤの構成図。 車両用表示装置の起動時の表示例。 車両用表示装置の通常時の表示例。 車両用表示装置の不正表示状態時の表示例。

（第１実施形態）
車両用表示装置Ｍは、車両情報を車両の搭乗者に表示する計器である。車両用表示装置Ｍは、車両のインストルメントパネルに搭載される。

車両情報とは、例えば、車両の走行速度、エンジン回転数、車両自動制御状態、警告灯、残燃料量（残エネルギー量）、タイヤ空気圧、経路案内情報、車載カメラの映像、などの車両の運転に関わる情報である。

車両自動制御状態とは、車両の加減速や操舵の制御を車両が自動制御する自動運転モードの動作状態である。自動運転モードは、例えば、前方車両との車間距離を一定に保って一定の速度で走行するオートパイロットモード、運転者が方向指示器を操作すると車両が操舵を制御して車線を変更するオートレーンチェンジモード、車両が駐車可能と判断した場所に車両を移動させて駐車するオートパークモード、などである。

オートパイロットモードの動作状態とは、例えば、目標走行速度、前方車両の検出状態、前方車両との車間距離、運転者の運転準備状態、オートパイロットモードの中止予告警告、などである。運転者の運転準備状態とは、運転者がステアリングに手を置き即座に手動で運転可能な状態であるか否かを判定したものである。

オートレーンチェンジモードの動作状態とは、例えば、車線変更先の障害物（後続車の有無）の検出状態、車線変更の際の自車両の移動経路の案内、運転者の運転準備状態、オートレーンチェンジの中止予告警告、などである。

オートパークモードの動作状態とは、例えば、地図上（または外部カメラが撮像した画像上）の駐車可能な場所の候補、駐車予定の場所、外部カメラが撮像した車両周辺の画像、運転者の運転準備状態、オートパークモードの中止予告警告、などである。

車両用表示装置Ｍは、ＳＯＣ（System On a Chip）１と、ディスプレイ２を備える。

ＳＯＣ１は、車両用表示装置Ｍの動作に必要な機能のすべてを１つの集積回路チップに実装した統合半導体チップである。車両用表示装置Ｍの動作に必要な機能とは、ディスプレイ２の車両情報を表示させる機能（計器表示機能）である。ＳＯＣ１は、車両の周囲を撮像する車載カメラＣから車両の周囲を撮像した映像信号を取得し、必要に応じてディスプレイ２に表示させる。また、ＳＯＣ１は、車内ネットワークＮを介して車載コントロールユニットＥから取得した車両情報をディスプレイ２に表示させる。

ディスプレイ２は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの画像を表示する機器である。ディスプレイ２は、ＳＯＣ１が出力した映像信号を入力し、この映像信号に基づく画像を画面に表示する。

（ＳＯＣの構成）
ＳＯＣ１は、第１プロセッサコア１１Ａ、第２プロセッサコア１１Ｂ、第３プロセッサコア１１Ｃ、ＰＶＴモニタ部１２、通信部１３、ビデオ入力部１４、ディスプレイ制御部１５、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７、２Ｄ描画部１８、３Ｄ描画部１９、を内蔵する。

第１プロセッサコア１１Ａは、他のコアとは別に独立して機能する演算装置である。

第１プロセッサコア１１Ａは、ＲＯＭ１６に格納されたＯＳ（Operating System）及びこのＯＳ上で動作するプログラムをＲＡＭ１７にロードして、動作を開始する。第１プロセッサコア１１Ａは、ＯＳをロードするため、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃの中で最も起動時間が長い。

第１プロセッサコア１１Ａは、後述する通常表示モードにおいて、車両情報を表す画像をＲＡＭ１７の画面レイヤＬ１に対応する領域に描画する。

第２プロセッサコア１１Ｂは、他のコアとは別に独立して機能する演算装置である。第２プロセッサコア１１Ｂは、内部メモリ１１Ｂ１を内蔵している。内部メモリ１１Ｂ１は、コア内ＲＯＭとコア内ＲＡＭを備える。

第２プロセッサコア１１Ｂは、コア内ＲＯＭに格納されたプログラムをコア内ＲＡＭにロードして動作を開始する。第２プロセッサコア１１Ｂは、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃの中で最も起動時間が短い。

第２プロセッサコア１１Ｂは、暗号化された命令コード（暗号化命令コード）を復号して実行するセキュアプロセッサコアである。第２プロセッサコア１１Ｂは、固有の鍵（コア固有鍵）を記憶するコア固有鍵記憶部を備える。内部メモリ１１Ｂ１のコア内ＲＯＭは、暗号化されたプログラムを書き換え不可能な形式で格納している。第２プロセッサコア１１Ｂは、コア固有鍵を用いてコア内ＲＯＭに格納されたプログラムの暗号化命令コードの認証を行い復号して実行する。

第２プロセッサコア１１Ｂは、後述する緊急表示モードにおいて、車両情報を表す画像をＲＡＭ１７の画面レイヤＬ２に対応する領域に描画する。

第３プロセッサコア１１Ｃは、他のコアとは別に独立して機能する演算装置である。

第３プロセッサコア１１Ｃは、ＲＯＭ１６に格納されたプログラムをＲＡＭ１７にロードして、動作を開始する。

第３プロセッサコア１１Ｃは、後述する起動演出表示モードにおいて、車両情報を表す画像をＲＡＭ１７の画面レイヤＬ３に対応する領域に描画する。

ＰＶＴ（Process, Voltage and Temperature）モニタ部１２は、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃの動作が正常か否かを監視する機能ブロックである。ＰＶＴモニタ部１２は、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃに供給される電源電圧、動作クロックが正常であるかどうかを監視する。また、ＰＶＴモニタ部１２は、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃの温度が動作保証範囲内であるか否かを監視する。

通信部１３は、所定の通信プロトコルに準じて通信を行う機能ブロックである。所定の通信プロトコルは、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）、Ethernetなどである。通信部１３は、車内ネットワークＮを介して車載コントロールユニットＥと通信して車両情報を取得し、ＲＡＭ１７に格納する。

ビデオ入力部１４は、所定の規格の映像信号を入力する機能ブロックである。所定の規格の映像信号とは、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）などである。ビデオ入力部１４は、車載カメラＣから車両の周囲を撮像した映像信号を入力し、ＲＡＭ１７に格納する。

ディスプレイ制御部１５は、ディスプレイ２に所定の規格の映像信号を出力し、ディスプレイ２に車両情報を表す画像を表示させる機能ブロックである。所定の規格の映像信号とは、ＬＶＤＳやＨＤＭＩ（登録商標）などである。

図２を参照して説明する。ディスプレイ制御部１５は、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃの演算により画面レイヤＬ１～Ｌ３を合成レイヤＬとして重ね合わせて合成する。各画面レイヤＬ１～Ｌ３は下から順にＬ１、Ｌ３、Ｌ２の順になっている。ディスプレイ制御部１５は、画面レイヤＬ１の上に画面レイヤＬ３を重ね、さらに画面レイヤＬ３の上に画面レイヤＬ２を重ねることで、１つの画面として合成レイヤＬを重ね合わせて合成する。ディスプレイ制御部１５は、合成レイヤＬを表す映像信号をディスプレイ２に出力する。

ＲＯＭ１６は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＮＯＲ型フラッシュメモリである。

ＲＡＭ１７は、例えば、ＤＤＲ（Double Data Rate）方式でデータを転送するＤＤＲＳＤＲＡＭである。ＲＡＭ１７は、各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃが演算したデータを一時的に格納するワークメモリである。

２Ｄ描画部１８は、２次元のベクターグラフィックまたはラスターグラフィックの画像描画をする機能ブロックである。

３Ｄ描画部１９は、３次元のコンピュータグラフィックの画像描画をする機能ブロックである。

（ＳＯＣ１の起動シーケンス）
ＳＯＣ１の各プロセッサコア１１Ａ～１１Ｃの起動について説明する。ＳＯＣ１に電源が投入されると、最初に第２プロセッサコア１１Ｂが起動する。第２プロセッサコア１１Ｂは、自身の起動を完了すると、第３プロセッサコア１１Ｃを起動させる。第３プロセッサコア１１Ｃは、自身の起動を完了すると、第１プロセッサコア１１Ａを起動する。第３プロセッサコア１１Ｃが起動完了した状態で、且つ、第１プロセッサコア１１Ａが起動完了するまでの間、ＳＯＣ１は起動演出表示モードを実行する。

（起動演出表示モード：起動表示制御）
起動演出表示モードについて説明する。

第１プロセッサコア１１Ａは、画面レイヤＬ１に何も描画しない。また、第２プロセッサコア１１Ｂも、画面レイヤＬ２に何も描画しない。何も描画しないとは、画面全体が透過度最大の完全に透明な無色である状態である。

第３プロセッサコア１１Ｃは、２Ｄ描画部１８を制御して、車両情報を表す画像を画面レイヤＬ３に描画する。画面レイヤＬ３に描画される車両情報は、警告灯３１、車両用表示装置Ｍが搭載される車両（あるいは車両製造企業）のトレードマーク３２、起動の演出を飾る装飾３３である。警告灯３１は、車載バッテリの電圧異常などの警告に対応するシンボルマークを表す画像である。このトレードマーク３２と装飾３３は、車両用表示装置Ｍの起動を演出するオープニング演出画像である。オープニング演出画像は、例えばリング状の装飾３３が回転する様態で見えるように、複数の装飾３３を切り替えてアニメーションするものであってもよい。

第２プロセッサコア１１Ｂは、画面レイヤＬ２に何も描画しない。

ディスプレイ制御部１５は、画面レイヤＬ１～Ｌ３を合成レイヤＬに合成し、図４に示す画像をディスプレイ２の表示画面２０に表示する。この起動演出表示モードでは、警告灯３１を表示可能な状態であり、オープニング演出画像により車両用表示装置Ｍの起動を演出する表示となる。

このオープニング演出画像の表示を完了し、且つ、第１プロセッサコア１１Ａの起動が完了すると、ＳＯＣ１は通常表示モードに移行する。

（通常表示モード：通常表示制御）
通常表示モードについて説明する。

第１プロセッサコア１１Ａは、３Ｄ描画部１９を制御して、車両情報を表す画像を画面レイヤＬ１に描画する。画面レイヤＬ１に描画される車両情報は、警告灯３１、走行速度３４、エンジン回転数３５、車両自動制御状態３６である。３Ｄ描画部１９で描画する走行速度３４は、指標目盛と指針を持つ指針式計器の様態である。３Ｄ描画部１９で描画するエンジン回転数３５は、走行速度３４と同様に立体的な指針式計器の様態である。３Ｄ描画部１９で描画する車両自動制御状態３６は、自車両と周辺の道路上に制御状態を示すシンボルが配置した立体的な様態である。

第３プロセッサコア１１Ｃは、画面レイヤＬ３に何も描画しない。

第１プロセッサコア１１Ｂは、画面レイヤＬ２に何も描画しない。

ディスプレイ制御部１５は、画面レイヤＬ１～Ｌ３を合成レイヤＬに合成し、図５に示す画像をディスプレイ２の表示画面２０に表示する。この通常表示モードでは、多様な車両情報を運転者に表示する。

この通常表示モード中において、第２プロセッサコア１１Ｂは、ＰＶＴモニタ部１２によって第１プロセッサコア１１Ａを監視する。通常表示モードのときに第１プロセッサコア１１Ａの動作が異常であると判断された状態は、通常表示制御においてディスプレイ２に正しい車両情報が表示されない不正表示状態である。ＳＯＣ１は、第１プロセッサコアＡが不正表示状態となると、緊急表示モードに移行する。

（緊急表示モード：代替表示制御）
緊急表示モードについて説明する。緊急表示モードでは、第１プロセッサコアの動作が異常であると判定された場合に移行するものである。

第１プロセッサコアの動作が異常であるため、画面レイヤＬ１に描画されている画像は不明である。

第３プロセッサコア１１Ｃは、画面レイヤＬ３に何も描画しない。

第２プロセッサコア１１Ｂは、内部メモリ１１Ｂ１に格納されている画像をビットブロック転送（BITBLT）して車両情報を表す画像を画面レイヤＬ２に描画する。画面レイヤＬ２に表示される車両情報は、警告灯３１、走行速度３４、警告メッセージ３７である。これら車両情報は、不透過な背景の上に描画される。ビットブロック転送により描画される走行速度３４は、デジタル数値で表現されたデジタル計器の様態である。警告メッセージ３７は、通常表示モードから緊急表示モードに移行した理由、緊急表示モードにおいて運転者がすべき行動の提案を表すメッセージである。警告メッセージ３７は、例えば、「メインプロセッサコアが故障」及び「すみやかに安全な場所に停車してください」というメッセージである。

ディスプレイ制御部１５は、画面レイヤＬ１～Ｌ３を合成レイヤＬに合成し、図６に示す画像をディスプレイ２の表示画面２０に表示する。このとき、画面レイヤＬ１及びＬ３の状態に関わらず、最上層の画面レイヤＬ３によって上書きされて、画面レイヤＬ３が表示される。

また、第２プロセッサコア１１Ｂは、第１プロセッサコア１１Ａを再起動させる。第２プロセッサコア１１Ｂは、ＰＶＴモニタ部１２によって第１プロセッサコア１１Ａを監視している。第１プロセッサコア１１Ａが再起動により動作が正常になった場合は、ＳＯＣ１は通常表示モードに復帰する。

代替表示制御をする第２プロセッサコア１１Ｂは、プログラムの改竄を防止できるシステム堅牢性の高いセキュアプロセッサコアであることから、第１プロセッサコア１１Ａが不正表示状態であっても安全に計器表示機能が提供できる。

以上が本開示の車両用表示装置Ｍの第1実施形態の説明である。

本開示の車両用表示装置Ｍは、画像を表示するディスプレイ２と、ディスプレイ２に車両情報を表す画像を表示させるマルチコアのＳＯＣ１と、を備える。ＳＯＣ１は、通常時に前記ディスプレイ２に車両情報を表示させる通常表示制御をする第１プロセッサコア１１Ａと、通常表示制御においてディスプレイ２に車両情報が正しく表示されない不正表示状態であるときにディスプレイ２に車両情報を表示させる代替表示制御をする第２プロセッサコア１１Ｂと、を内蔵する。
このように構成することで、第１プロセッサコア１１Ａの動作に異常が生じた場合でも第２プロセッサコア１１Ｂによって車両情報を代替表示できるため、機能安全の観点から信頼性が高まる。

（他の実施形態：変形例）
本開示の車両用表示装置Ｍは、以下の変更をしてもよい。

車両用表示装置Ｍは、車両の運転席の前方にあるウインドシールドに虚像を表示するヘッドアップディスプレイに適用してもよい。

ＳＯＣ１は、車両情報の他に、エンターテイメント情報をディスプレイ２に表示させてもよい。エンターテイメント情報とは、カーオーディオの動作状態（再生中の音楽に関する情報など）、携帯電話と接続して携帯電話上で操作するアプリケーションの操作をする「CarPlay（登録商標）」の動作状態、などである。エンターテイメント情報は、第１プロセッサコア１１Ａが画面レイヤＬ１のみに描画することが好ましく、第２プロセッサコア１１Ｂが描画する画面レイヤＬ２や第３プロセッサコア１１Ｃが描画する画面レイヤＬ３には描画しないことが好ましい。

通常時の表示において、ＳＯＣ１の第３プロセッサコア１１Ｃが画面レイヤＬ３に警告灯３１を描画し、第１プロセッサコア１１Ａが画面レイヤＬ１に警告灯３１を除く他の車両情報すべてを描画することで、１画面を構成してもよい。この構成の場合、通常時の描画負荷を２つのプロセッサコアに分散することができる。

ＳＯＣ１の計器表示機能を除く「他の機能」を別のＩＣチップとする構成としてもよい。言い換えると、ＳＯＣ１の計器表示機能をＳｉＰ（System in a Package）とし、他の機能を別のＩＣチップとする構成としてもよい。他の機能とは、例えば、「CarPlay（登録商標）」と連携する機能、カーエアコンを制御する機能、カーオーディオを制御する機能、「Wi Fi（登録商標）」や「Bluetooth（登録商標）」などの無線通信規格で通信する機能、などである。つまり、車両用表示装置Ｍの主機能である計器表示機能を１つのチップに集約する構成であればよい。

ＳＯＣ１が内蔵するＲＯＭ１６及びＲＡＭ１７の容量の拡張を目的として、ＳＯＣ１に外部メモリを接続する構成としてもよい。

ＣＲＣ符号などの誤り検出符号による画面レイヤＬ１の画像の誤りを検出した場合に、不正表示状態であると判定してもよい。この場合、画面レイヤＬ１に描画された画像が正しくないため、正しい車両情報がディスプレイ２に表示されない。この場合、画面レイヤＬ１に画像を描画させる第１プロセッサコア１１Ａや３Ｄ描画部１９の動作に異常が生じたことが原因であると推定できる。この誤り検出符号による画像の誤り検出は、画面レイヤＬ１全体で誤りを検出してもよいし、個別の車両情報を表す画像や所定の領域の誤りを検出してもよい。この誤り検出符号による画像の誤り検出は、ディスプレイ制御部１５が実行してもよいし、別の機能ブロックで構成してもよい。

ＲＡＭ１７に格納された合成レイヤＬ１のデータとディスプレイ制御部１５が出力する映像信号のデータを比較して、合成レイヤＬ１が正しく映像信号に変換されてない場合に、不正表示状態であると判定してもよい。この場合、ディスプレイ制御部１５の動作に異常が生じたことにより、正しい車両情報がディスプレイ２に表示されない。合成レイヤＬ１が正しく映像信号に変換されたかは、ＣＲＣ符号などの誤り検出符号による誤り検出によってしてもよい。この映像信号の誤り検出は、ディスプレイ制御部１５とは別の機能ブロックで構成することが好ましい。

Ｍ …車両用表示装置
１ …ＳＯＣ（マルチコアのＳＯＣ）
１１Ａ …第１プロセッサコア
１１Ｂ …第２プロセッサコア
１１Ｂ１…内部メモリ
１１Ｃ …第３プロセッサコア
１２ …ＰＶＴモニタ部
１３ …通信部
１４ …ビデオ入力部
１５ …ディスプレイ制御部
１６ …ＲＯＭ
１７ …ＲＡＭ
１８ …２Ｄ描画部
１９ …３Ｄ描画部
２ …ディスプレイ
２０ …表示画面
３１ …警告灯
３２ …トレードマーク（オープニング演出画像）
３３ …装飾（オープニング演出画像）
３４ …走行速度
３５ …エンジン回転数
３６ …車両自動制御状態
３７ …警告メッセージ
Ｃ …車載カメラ
Ｅ …車載ＥＣＵ
Ｎ …車内ネットワーク
Ｌ …合成レイヤ
Ｌ１ …画面レイヤ１（第１レイヤ）
Ｌ２ …画面レイヤ２（第２レイヤ）
Ｌ３ …画面レイヤ３（第３レイヤ）

Claims (10)

1. 画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイに車両情報を表す画像を表示させるマルチコアのＳＯＣと、を備えた車両用表示装置において、
   前記ＳＯＣは、通常時に前記ディスプレイに前記車両情報を表示させる通常表示制御をする第１プロセッサコアと、前記通常表示制御において前記ディスプレイに前記車両情報が正しく表示されない不正表示状態であるときに前記ディスプレイに前記車両情報を表示させる代替表示制御をする第２プロセッサコアと、を内蔵する、
   車両用表示装置。
2. 前記ＳＯＣは、複数のレイヤを合成した画面を前記ディスプレイに表示させ、
   前記第１プロセッサコアは、前記通常表示制御において第１レイヤに前記車両情報を表す第１画像を描画し、
   前記第２プロセッサコアは、前記代替表示において前記第１レイヤよりも上層の第２レイヤに前記車両情報を表す第２画像を描画する、
   請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記第１画像は、走行速度と警告灯と車両自動制御状態を含み、
   前記第２画像は、前記車両自動制御状態を含まず、前記走行速度と前記警告灯を含む、
   請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記ＳＯＣは、前記不正表示状態と判定すると、前記第１プロセッサコアの再起動を実行する、
   請求項３に記載の車両用表示装置。
5. 前記ＳＯＣは、前記第１レイヤと前記第２レイヤの間に位置する第３レイヤに前記車両情報を表す第３画像を描画する第３プロセッサコアを備え、
   前記第２プロセッサコアは、前記ＳＯＣの起動時に前記第１プロセッサコア及び前記第３プロセッサコアよりも先立って起動し、
   前記第３プロセッサコアは、前記ＳＯＣの起動時に前記第２プロセッサコアが起動後に前記第１プロセッサコアに先立って起動し、前記第１プロセッサコアが前記通常表示制御を開始するまでの間、前記第３レイヤに前記第３画像を描画する、
   請求項４に記載の車両用表示装置。
6. 前記第１画像は、オープニング演出画像を含まず、
   前記第２画像は、前記オープニング演出画像を含まず、
   前記第３画像は、前記走行速度と前記車両自動制御状態を含まず、前記警告灯と前記オープニング演出画像を含む、
   請求項５に記載の車両用表示装置。
7. 前記第１プロセッサコアは、３Ｄ描画により前記第１レイヤに前記第１画像を描画し、
   前記第２プロセッサコアは、ビットブロック転送により前記第２レイヤに前記第２画像を描画し、
   前記第３プロセッサコアは、２Ｄ描画により前記第３レイヤに前記第３画像を描画する、
   請求項６に記載の車両用表示装置。
8. 前記ＳＯＣは、前記第１プロセッサの動作クロックの異常を検出すると、前記不正表示状態であると判定する、
   請求項１－７の何れか１項に記載の車両用表示装置。
9. 前記ＳＯＣは、前記第１レイヤに描画されたデータの誤りを検出すると、前記不正表示状態であると判定する、
   請求項１－７の何れか１項に記載の車両用表示装置。
10. 前記ＳＯＣは、前記ディスプレイに出力する映像信号データの誤りを検出すると、前記不正表示状態であると判定する、
    請求項１－７の何れか１項に記載の車両用表示装置。

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