基於can總線和lin總線的車載電腦系統的製作方法
2023-05-08 04:36:46 1
專利名稱：基於can總線和lin總線的車載電腦系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛信息的動態採集、顯示並對車內設備進行集中控制的專用車載電腦控制系統，它屬於計算機控制、汽車電子應用技術領域。具體地說是一種基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統2、背景技術當前我國的汽車工業正處於一個突飛猛進的發展時期，汽車工業已成為我國國民經濟發展的重要支柱產業之一。汽車電子在汽車產業中的地位也越來越重要，汽車電子的數位化、信息化、網絡化是21世紀消費類汽車電子產品技術發展的必然趨勢。但車載電腦系統在汽車中的應用目前還處於探索階段，缺乏整合信息及網絡技術的比較實用的應用模型，3、發明內容本發明的目的是提供一種採用嵌入式低功耗處理器及嵌入式WINDOWS CE作業系統，基於比較成熟的現場控制總線CAN總線網絡以及低速的LIN總線，採用靈活方便的人機控制界面，以及阻尼化的儀表顯示，提出了一種完整的集數據採集、顯示控制、車內外監控以及具備其他可擴展功能的車載電腦應用系統。
本發明的系統是由車載電腦主機板，人機界面及儀表阻尼顯示器組成，車載電腦主機板是由中央數據處理集成電路IC1、視頻加速顯示集成電路IC2、視頻編解碼集成電路IC3、接口擴展集成電路IC4、視頻切換電路IC5、CAN控制器電路、LIN控制器電路以及板載SDRAM、板載BOOT FLASH、可選的板載IMAGE存儲器組成。兩路攝像頭通過視頻切換電路IC5與系統主晶片相連接傳輸視頻信號；CAN總線和LIN總線分別通過CAN總線控制器和LIN總線控制器實現與系統主晶片的連接；與系統主晶片相連接的還有觸摸LCD顯示屏；來自於車輛的油壓、車速、轉速、裡程、油位、水溫、混合燃料等數據通過與CAN、LIN總線傳連接的傳感器動態實時採集，並通過LCD觸摸顯示屏組成的人機界面直觀顯示對車輛內相關設備的控制和操作。
一個默認的啟動界面及幾個相關的顯示界面用於動態顯示採集的數據，界面是通過窗口上的控制按鈕產生相應的消息進行切換；控制按鈕可以是屏幕上虛擬按鈕或實際外設的按鍵或其他能使系統產生相應消息切換的裝置。
傳感器數據的採集採用線程方式，數據採集程序作為線程獨立工作，並在取得相應的數據後產生相應的消息，由不同的消息去觸發人機界面的不同區域進行顯示數據的更新。
設置在車輛上的兩路監控攝像頭的控制是通過設置在駕駛室儀錶盤上相應按鈕或其他能使系統產生相應的消息的裝置進行控制。
儀表阻尼顯示採用阻尼函數對數據進行處理，阻尼函數處理後的數據通過虛擬儀表的指針顯示，對數碼式顯示阻尼函數可以不起作用。
阻尼函數可對採集的數字信息進行適當的平滑及短暫的延時處理，使顯示效果更接近實際儀表，其中，橫坐標對應速度或其他數據採集量，縱坐標對應時間或其他參量。
基於WINDOWS CE或其兼容作業系統；核心是基於WINDOWS窗口的操作模式，外觀根據需要進行了相應的修改，採用的是WINDOWS類庫。
附圖1為車載電腦系統主機板的結構示意圖；附圖2為車載電腦系統的設備連接結構示意圖；附圖3為車載電腦系統人機界面虛擬儀表界面的使用狀態示意圖；附圖4為車載電腦系統人機界面的混合動力界面使用狀態示意圖；附圖5為車載電腦系統人機界面的故障診斷界面的使用狀態示意圖。
附圖6為車載電腦系統人機界面的視頻界面使用狀態示意圖；附圖7為車載電腦系統人機界面的主程序流程圖；附圖8為車載電腦系統的儀表阻尼顯示流程圖；附圖9為車載電腦系統的儀表阻尼顯示原理圖。
5、實施方式參照說明書附圖對本發明的作以下詳細地說明。
車載電腦主機板部分見圖1，採用INTEL最新的Intel XScale PXA255低功耗處理器主頻達到400MHZ，板載內存可達128MB，板載FLASH可達64MB，系統和應用程式可放到FLASH中並在內存中運行。在本發明的主機板中採用了PHILIPS SAA7114 NTSC/PAL編解碼晶片可接一路複合視頻輸入信號，外部的兩路視頻信號通過視頻切換電路實現切換，分別用作倒車監控和車內監控，視頻的切換有專門的切換電路，控制信號為GPIO口信號，可通過觸控螢幕操作。另外，本車載電腦的主機板有一最高可達921.6Kbps的高速串口(圖1中24)，該串口通過TTL電平可直接與CAN總線控制轉換器連接，然後再與CAN總線網絡連接，該方法實現簡單可行，避免了採用USB及其他連接方式的複雜性，並且驅動程序使用WINDOWS CE BSP(板級驅動)串口驅動程序稍加修改就可，可以支持CAN總線最高1Mbps的數據傳輸速率。LIN總線部分通過GPIO埠接LIN總線接點控制器以實現對汽車設備的控制。
車載電腦系統部分如圖2所示，本車載電腦系統部分使用前面介紹的車載電腦主機板，使用了兩路視頻信號接口，一路CAN總線網絡接口，一路LIN總線網絡接口。根據具體的應用情況可再使用主機板上的其他接口，實現功能的擴展。兩路視頻信號是指來自兩路攝像頭的複合視頻信號。CAN總線網絡、LIN總線網絡是指汽車上的CAN總線、LIN總線網絡，總線網絡上面連接各種車載設備、傳感器及其他汽車部件。
人機界面部分如附圖3-7所示，基於WINDOWS CE嵌入式作業系統以及MFC類庫，實現了車載電腦系統的圖形化的人機控制及顯示操作界面。該人機界面首先進行程序初始化並創建各個界面的CFormView類，然後進入第一個人機操作界面，以此為基礎進行界面的切換。界面切換時，當前界面上的按鈕通過觸控螢幕被按下，便可得到將要顯示的界面的CFormView類名，然後判斷當前CFormView類與要顯示的CFormView類是否相同，如相同則退出本次界面切換，否則關閉當前CFormView類窗口，在CMainFrame類的基礎上創建新CFormView類對象，將新CFormView類對象作為活動窗口進行顯示。至此新的窗口界面創建完畢，切換到其他界面時只要採用同樣的方法就可。這種方法避免了普通WINDOWS窗口界面上的多餘的工具條、菜單、文本框等內容，完全符合人機操作界面的要求。對於視頻的切換及其他控制操作只要創建合適的按鈕產生相應的消息，以同樣得方法就可實現，該實現方法具有很好的靈活性及可擴展性。
儀表阻尼顯示部分，如附圖8-9所示，針對虛擬儀表指針的擺動顯示，為使其更接近於實際儀表的顯示，而對要顯示的數據進行了適當的處理，達到加速或減速時指針開始快速擺動然後緩慢到達終點的效果。虛擬儀表可以是虛擬的速度表，裡程表等儀表，採集的數據經過處理後最終通過指針擺動的方式顯示出來。數據的顯示大致分成兩類，加速和減速，分別對應於圖中曲線的L1，L2。L1是加速曲線其起點不一定是在零點，在加速過程中其函數可對採集來的數據進行處理，使其在開始階段上升速度較快，在儀表上表現為指針擺動較快，當快要到達加速的終點時加入適當的阻尼及延時係數，使指針擺動的速度變緩並逐漸停留在終點位置。同樣在減速時在靠近減速起點階段下降速度稍微快些，快到終點時下降速度變緩，逐漸趨向與終點速度，虛擬錶盤的指針表現為快速下降然後緩慢穩定在終點上。具體實施見圖9，計算機或控制器的程序要先採集數據進行緩存，然後將數據送往阻尼函數，在函數中要首先根據採集的數據判斷出時加速還是減速過程，然後送往對應的處理程序處理，最後送往顯示程序進行顯示。緩存的數據不能太多也不能太少，太多容易造成延時的增大，太少不利於判斷是加速還是減速過程。
實施例中央數據處理集成電路IC1採用的型號為INTEL XSCALE PXA255 CPU，或INTEL XSCALE PXA27X CPU；視頻加速顯示集成電路IC2採用的型號SM501，視頻編解碼集成電路IC3採用型號為PHILIPS SAA7114；接口擴展集成電路IC4採用的型號為臺灣研華的EVA210；CAN控制器電路採用PHILIPS SJ1000 CAN控制器，並由8051系列單片機控制與IC1通訊。支持兩路攝像頭的視頻輸入，兩路攝像頭視頻的切換通過切換電路實現，切換電路採用的晶片為多路選擇器晶片；CAN總線的連接通過IC1的921.6kbps的高速串口BTUART(口24)經TTL電平，然後接CAN控制器電路連接實現；LIN總線通過GPIO口接LIN總線控制器實現。
系統工作流程如附圖7所示，汽車點火開關打開，系統進入自檢，人機界面顯示系統顯示自檢、數據採集系統初始化，然後進入儀錶盤顯示、視頻界面顯示、混合動力顯示、故障界面顯示、最後穩定在儀錶盤顯示界面主界面。車輛開動後根據駕駛員的需要在觸摸顯示屏上選擇所要使用消息按鈕或外設按鍵開關來切換所需要的人機界面這些界面根據需要可設定成自動經過適當時間的延時自動返回到主界面。
權利要求
1.基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統，包括車載電腦主機板，人機界面及儀表阻尼顯示器組成，其特徵在於車載電腦主機板是由中央數據處理集成電路IC1、視頻加速顯示集成電路IC2、視頻編解碼集成電路IC3、接口擴展集成電路IC4、視頻切換電路IC5、CAN控制器電路、LIN控制器電路以及板載SDRAM、板載BOOT FLASH、可選的板載IMAGE存儲器組成；兩路攝像頭通過視頻切換電路IC5與系統主晶片相連接傳輸視頻信號；CAN總線和LIN總線分別通過CAN總線控制器和LIN總線控制器實現與系統主晶片的連接；與系統主晶片相連接的還有觸摸LCD顯示屏；來自於車輛的油壓、車速、轉速、裡程、油位、水溫、混合燃料等數據通過與CAN、LIN總線傳連接的傳感器動態實時採集，並通過LCD觸摸顯示屏組成的人機界面直觀顯示對車輛內相關設備的控制和操作。
2.根據權利要求1所述的基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統，其特徵在於有一個默認的啟動界面及幾個相關的顯示界面用於動態顯示採集的數據，界面是通過窗口上的控制按鈕產生相應的消息進行切換；控制按鈕可以是屏幕上虛擬按鈕或實際外設的按鍵或其他能使系統產生相應消息切換的裝置。
3.根據權利要求2所述的基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統其特徵在於傳感器數據的採集採用線程方式，數據採集程序作為線程獨立工作，並在取得相應的數據後產生相應的消息，由不同的消息去觸發人機界面的不同區域進行顯示數據的更新。
4.根據權利要求2所述的基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統其特徵在於對於設置在車輛上的兩路監控攝像頭的控制是通過設置在駕駛室儀錶盤上相應按鈕或其他能使系統產生相應的消息的裝置進行控制。
5.根據權利要求2所述的基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統其特徵在於儀表阻尼顯示採用阻尼函數對數據進行處理，阻尼函數處理後的數據通過虛擬儀表的指針顯示，對數碼式顯示阻尼函數可以不起作用。
6.根據權利要求2所述的基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統，其特徵在於阻尼函數可對採集的數字信息進行適當的平滑及短暫的延時處理，使顯示效果更接近實際儀表，其中，橫坐標對應速度或其他數據採集量，縱坐標對應時間或其他參量。
7.根據權利要求1所述的基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統，其特徵在於基於WINDOWS CE或其兼容作業系統；核心是基於WINDOWS窗口的操作模式，外觀根據需要進行了相應的修改，採用的是WINDOWS類庫。
全文摘要
本發明提供一種基於CAN總線和LIN總線的車載電腦系統，系統是由車載電腦主機板，人機界面及儀表阻尼顯示器組成，車載電腦主機板是由中央數據處理集成電路IC1、視頻加速顯示集成電路IC2、視頻編解碼集成電路IC3、接口擴展集成電路IC4、視頻切換電路IC5、CAN控制器電路、LIN控制器電路以及板載SDRAM、板載BOOT FLASH、可選的板載IMAGE存儲器組成，兩路攝像頭通過視頻切換電路IC5與系統主晶片相連接傳輸視頻信號；CAN總線和LIN總線分別通過CAN總線控制器和LIN總線控制器實現與系統主晶片的連接；與系統主晶片相連接的還有觸摸LCD顯示屏；來自於車輛的油壓、車速、轉速、裡程、油位、水溫、混合燃料等數據通過與CAN、LIN總線傳連接的傳感器動態實時採集，並通過LCD觸摸顯示屏組成的人機界面直觀顯示對車輛內相關設備的控制和操作。
文檔編號G06F3/00GK1645295SQ20041007554
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月20日 優先權日2004年12月20日
發明者金長新, 李偉 申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司