一種數字綜合汽車儀表的製作方法
2023-06-05 22:33:16 4
專利名稱：一種數字綜合汽車儀表的製作方法
一種數字綜合汽車儀表技術領域
本發明屬於實時嵌入式系統技術領域，涉及一種數字綜合汽車儀表。
技術背景
隨著汽車製造技術的不斷發展，汽車儀錶板上顯示的信息不斷增加，傳統的機電指針式汽車組合儀表無法滿足用戶對2D、3D視覺效果需求；同時，受儀錶盤面積所限制，傳統的機電式組合儀表無法在有限的展示區域上顯示更多的車輛有關信息；此外，傳統的機電式組合儀表一旦定型生產，升級更新較為困難，升級的周期也較長。發明內容
鑑於現有技術中存在的問題，本發明提供一種數字綜合汽車儀表，其特徵在於包括主控單元MCU，其上搭載嵌入式作業系統、3D圖形引擎、車載儀表應用軟體；液晶顯示屏，其通過數字接口與主控單元MCU連接，並基於3D圖形引擎以3D圖形用戶界面在液晶屏幕上顯示車輛各項狀態信息；CAN控制器，其通過數字接口與主控單元MCU連接，用於採集車輛狀態數據並根據CAN應用協議進行解析供主控單元MCU使用；CAN收發器，其通過數字接口與CAN控制器連接，並把接收到的汽車CAN總線上差分式電平信號轉化為高低邏輯電平傳輸給CAN控制器。
進一步，本發明的數字綜合汽車儀表中的使用的實時嵌入式作業系統是RTEMS作業系統。
進一步，本發明的數字綜合汽車儀表中的3D圖形引擎為符合Open GL ESl. 0,Open GL ES 2.0規範的圖形引擎。
進一步，本發明的數字綜合汽車儀表中的儀表應用軟體包括車輛狀態數據採集模塊、CAN應用協議數據解析模塊、儀表數據顯示模塊；其中所述車輛狀態數據採集模塊，用於從CAN汽車總線上採集車輛各子系統運行狀態及故障代碼，並轉發給CAN應用數據解析模塊；CAN應用協議數據解析模塊，用於解析從CAN汽車總線採集到的應用協議數據，提取 CAN汽車總線中各子系統的狀態數據值；儀表顯示模塊用於顯示經過3D處理後的各項狀態數據。
本發明把計算機嵌入式技術與計算機圖形處理技術應用於汽車儀表中，從而提供一種能同時克服傳統機電式儀表和普通數字儀表缺陷的可顯示3D圖形用戶界面、在同一硬體平臺上易於通過軟體升級的綜合數字汽車儀表。
圖1是本發明數字綜合汽車儀表的硬體結構示意圖2是本發明數字綜合汽車儀表的系統層次圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明數字綜合汽車儀表進行詳細描述，以進一步理解本發明。隨著計算機、微電子和各種現場總線技術的發展與廣泛應用，以嵌入式微處理器為核心的智能化數字綜合儀表將是汽車儀表發展的必然趨勢，它可以通過軟體切換不同的界面使得在同一區域內可展示的信息量增大；引入3D圖形引擎而使得在儀表上可以展示出較好的3D圖形界面；也可以在同一硬體平臺上通過軟體升級實現不同的數字儀表版本。圖1是本發明數字綜合汽車儀表的硬體結構示意圖；如圖1所示，本發明數字綜合汽車儀表包括主控單元MCU 1，負責整個儀表系統的主控與數據處理。IXD顯示屏2，其採用真彩液晶顯示面板，其通過數字接口與主控單元MCU連接，用於顯示車輛各項狀態信息，該屏幕可以是觸控螢幕。CAN控制器，其通過數字接口與主控單元MCU連接，用於採集車輛狀態數據供主控單元MCU使用；CAN收發器，其通過數字接口與CAN控制器連接，並接收汽車CAN 汽車總線上的車輛狀態信息，傳輸給CAN控制器。本發明的數字綜合汽車儀表硬體除了上述部件之外，還包括音頻模塊，其通過AC97/PCM接口與MCU 1連接，對MCU中產生的音頻輸出。此外，還包括按鍵組，例如4個按鍵，乙太網接口、USB接口，按鍵組EINT接口實時發送觸發信息。TFT顯示屏實時地以3D形式動態更新展示車輛運行的各項狀態數據。圖2是本發明數字綜合汽車儀表的系統層次圖，如圖2所示，本發明的數字綜合汽車儀表，從層次上分為1硬體、2軟體，其中軟體包括3RTEMS作業系統與相關驅動，43D圖形引擎，5儀表應用程式，其中儀表應用程式包括了 6數據採集模塊、7CAN應用協議數據解析模塊、8圖形顯示模塊。本發明應用了高性能的嵌入式處理器，將RTEMS系統、符合OpenGL ESl. 0,2. 0規範的3D引擎應用在本系統中。所設計的硬體主控板採用具有2D/3D硬體加速功能的處理器，搭載RTEMS實時作業系統以及與RTEMS作業系統相匹配的BSP和驅動程序， 如應用於RTEMS作業系統的CAN總線驅動、2D、3D晶片驅動、液晶顯示面板驅動、系統時鐘驅動等，再以符合Open GL ES 1. 0、2. 0規範的3D引擎作為中間件層支撐，為上層儀表應用模塊提供基礎的運行時環境。所述的儀表應用程式包括車輛狀態數據採集模塊、CAN應用協議數據解析模塊、圖形顯示模塊；其中所述車輛狀態數據採集模塊，用於從CAN汽車總線上採集車輛各子系統運行狀態及故障代碼，並轉發給CAN應用數據解析模塊；CAN應用協議數據解析模塊，用於解析從CAN汽車總線採集到的應用協議數據，提取CAN汽車總線中各子系統的狀態數據值。需要採集的數據從CAN總線和車內硬線得到，從CAN總線獲取到的數據包，根據其PID解析出圖形數據，包括汽車發動機轉速、時速、行駛裡程、冷卻液溫度、左右轉向燈信號、近光燈信號、遠光燈信號、霧燈信號、安全帶未扣緊信號，手剎信號，腳剎車信號燈等。車內硬線採集的參數經過AD轉換、標定等處理。儀表顯示模塊，用於顯示經過3D 處理後的各項狀態數據。上述各模塊完成了從採集到顯示的一個完整的運行周期。在汽車運行中，需要汽車儀表不斷的從一個運行周期到下一個運行周期的不斷運行，也即上述各功能模塊重複連續運行。本發明將RTEMS嵌入式實時作業系統應用於汽車綜合數字儀表，將系統資源交給 RTEMS作業系統管理，對應用程式屏蔽了硬體操作，使得整個數字儀表應用的開發更加容易以及儀表應用的性能、可靠性得以提高；在RTEMS嵌入式實時作業系統之上定製、搭建符合 OpenGL ES 1. 0、2. 0規範的圖形引擎，使得在RTEMS作業系統的開發的儀表應用具備2D、3D 的圖形界面展示能力，車輛運行的各項狀態數據可以實時地以3D形式動態更新展示；在綜合數字儀表應用層，將其功能模塊從結構上再細分為車輛狀態數據採集、數據分析以及圖形用戶界面展示，使得整個儀表應用程式結構更加合理，更易於維護、升級；在基於自主設計的數字儀錶板卡上，構建由RTEMS作業系統、符合OpenGL ES 1. 0、2. 0規範的基礎運行時環境，實現採集車輛各子系統狀態並以3D形式展示的儀表應用，實現了整個硬體、軟體系統的集成創新。
在具體實施上，本發明所涉數字綜合汽車儀表以具有2D/3D加速功能的嵌入式處理器為主控制器、採用液晶屏作為顯示終端、通過汽車CAN總線和A/D接口讀取車輛狀態數據的儀表硬體設計；在該硬體平臺上定製的RTEMS嵌入式、實時作業系統以及符合OpenGL ES 1.0、2.0規範的20、30圖形引擎；在此基礎上實現了包括車輛狀態數據採集、CAN應用協議數據分析以及圖形用戶界面展示等車輛儀表的應用功能。
相比現有技術本發明具有以下優點
本發明將計算機圖形學技術和計算機嵌入式技術應用到汽車儀表，可以在液晶屏上以2D、3D的圖形用戶界面顯示各項信息，完全替代機電式儀表指針。數字綜合儀表顯示圖形豐富，顯示方式靈活，使儀表除有更好的視覺效果外還可通過軟體方式切換界面增大可顯示的信息數量。
搭載RTEMS實時作業系統，屏蔽了硬體的繁雜操作，降低了上層應用的開發的難度與複雜度，使得數字儀表的應用更易於升級、維護。
3D圖形引擎的引入，使得由原來機電式儀表只能通過不斷修改模具的形式才能實現不同的3D展示效果可以通過軟體方式實現不同的3D展示效果，降低了儀表系統的開發成本，縮短了研發時間
可以在儀表應用程式層實現多種風格顯示界面供終端用戶選用而不需要變更儀表硬體設計。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種數字綜合汽車儀表，其特徵在於包括主控單元MCU，其上搭載嵌入式作業系統、3D圖形引擎、車載儀表應用軟體； 液晶顯示屏，其通過數字接口與主控單元MCU連接，並基於3D圖形引擎以3D圖形用戶界面在液晶屏幕上顯示車輛各項狀態信息；CAN控制器，其通過數字接口與主控單元MCU連接，用於採集車輛狀態數據並根據CAN 應用協議進行解析供主控單元MCU使用；CAN收發器，其通過數字接口與CAN控制器連接，用於把CAN控制器輸出的高低邏輯電平與CAN總線的差分式電平互相進行轉換。
2.根據權利要求1所述的數字綜合汽車儀表，其特徵在於所述嵌入式作業系統是 RTEMS實時作業系統。
3.根據權利要求1所述的數字綜合汽車儀表，其特徵在於所述3D圖形引擎符合Open GL ES 1.0、Open GL ES 2· 0 規範。
4.根據權利要求1所述的數字綜合汽車儀表，所述車輛狀態數據採集模塊，用於從CAN汽車總線上採集車輛各子系統運行狀態及故障代碼，並轉發給CAN應用數據解析模塊；CAN應用協議數據解析模塊，用於解析從CAN汽車總線採集到的應用協議數據，提取 CAN汽車總線中各子系統的狀態數據值；儀表顯示模塊，用於顯示經過3D處理後的各項狀態數據。
全文摘要
一種數字綜合汽車儀表，其包括硬體及其搭載的軟體。其中硬體主要包括主控單元MCU；液晶顯示屏，其通過數字接口與主控單元MCU連接，用於顯示車輛的各項狀態信息；CAN控制器，其通過數字接口與主控單元MCU連接，用於採集車輛狀態數據。其所搭載的軟體包括嵌入式實時作業系統RTEMS，用於管理資源，屏蔽上層應用對底層的直接操作；3D圖形引擎，用於3D的圖形計算與顯示；車載儀表應用軟體，用於分析從車載CAN網絡上採集的狀態數據，並將其顯示在儀表屏幕上。
文檔編號B60K35/00GK102529722SQ20111045085
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者劉立宇, 張克賓, 張弦, 李彥峰, 李紹傑, 潘遠明, 王棟, 賈曉博, 黃小三 申請人:中科方德軟體有限公司