專利名稱：一種數(shù)字綜合汽車儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字綜合汽車儀表。
背景技術(shù)：
隨著汽車制造技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車儀表板上顯示的信息不斷增加，傳統(tǒng)的機(jī)電指針式汽車組合儀表無(wú)法滿足用戶對(duì)2D、3D視覺(jué)效果需求；同時(shí)，受儀表盤面積所限制，傳統(tǒng)的機(jī)電式組合儀表無(wú)法在有限的展示區(qū)域上顯示更多的車輛有關(guān)信息；此外，傳統(tǒng)的機(jī)電式組合儀表一旦定型生產(chǎn)，升級(jí)更新較為困難，升級(jí)的周期也較長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種數(shù)字綜合汽車儀表，其特征在于包括主控單元MCU，其上搭載嵌入式操作系統(tǒng)、3D圖形引擎、車載儀表應(yīng)用軟件；液晶顯 示屏，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，并基于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(xiàng)狀態(tài)信息；CAN控制器，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，用于采集車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)并根據(jù)CAN應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行解析供主控單元MCU使用；CAN收發(fā)器，其通過(guò)數(shù)字接口與CAN控制器連接，并把接收到的汽車CAN總線上差分式電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為高低邏輯電平傳輸給CAN控制器。。進(jìn)一步，本實(shí)用新型的數(shù)字綜合汽車儀表中的使用的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)是RTEMS操作系統(tǒng)。進(jìn)一步，本實(shí)用新型的數(shù)字綜合汽車儀表中的3D圖形引擎為符合OpenGL ES
I.O、Open GL ES 2.0規(guī)范的圖形引擎。進(jìn)一步，本實(shí)用新型的數(shù)字綜合汽車儀表中的儀表應(yīng)用軟件包括車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)解析模塊、儀表數(shù)據(jù)顯示模塊；其中所述車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，用于從CAN汽車總線上采集車輛各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障代碼，并轉(zhuǎn)發(fā)給CAN應(yīng)用數(shù)據(jù)解析模塊；CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)解析模塊，用于解析從CAN汽車總線采集到的應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)，提取CAN汽車總線中各子系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)值；儀表顯示模塊用于顯示經(jīng)過(guò)3D處理后的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型把計(jì)算機(jī)嵌入式技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)應(yīng)用于汽車儀表中，從而提供一種能同時(shí)克服傳統(tǒng)機(jī)電式儀表和普通數(shù)字儀表缺陷的可顯示3D圖形用戶界面、在同一硬件平臺(tái)上易于通過(guò)軟件升級(jí)的綜合數(shù)字汽車儀表。

圖I是本實(shí)用新型數(shù)字綜合汽車儀表的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型數(shù)字綜合汽車儀表的系統(tǒng)層次圖。
具體實(shí)施方式
[0010]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型數(shù)字綜合汽車儀表進(jìn)行詳細(xì)描述，以進(jìn)一步理解本實(shí)用新型。隨著計(jì)算機(jī)、微電子和各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以嵌入式微處理器為核心的智能化數(shù)字綜合儀表將是汽車儀表發(fā)展的必然趨勢(shì)，它可以通過(guò)軟件切換不同的界面使得在同一區(qū)域內(nèi)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 在同一硬件平臺(tái)上通過(guò)軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)字儀表版本。圖I是本實(shí)用新型數(shù)字綜合汽車儀表的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；如圖I所示，本實(shí)用新型數(shù)字綜合汽車儀表包括主控單元MCU 1，負(fù)責(zé)整個(gè)儀表系統(tǒng)的主控與數(shù)據(jù)處理。IXD顯示屏2，其采用真彩液晶顯示面板，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，用于顯示車輛各項(xiàng)狀態(tài)信息，該屏幕可以是觸摸屏。CAN控制器，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，用于采集車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)供主控單元MCU使用；CAN收發(fā)器，其通過(guò)數(shù)字接口與CAN控制器連接，并接收汽車CAN汽車總線上的車輛狀態(tài)信息，傳輸給CAN控制器。本實(shí)用新型的數(shù)字綜合汽車儀表硬件除了上述部件之外，還包括音頻模塊，其通過(guò)AC97/PCM接口與MCU I連接，對(duì)MCU中產(chǎn)生的音頻輸出。此外，還包括按鍵組，例如4個(gè)按鍵，以太網(wǎng)接口、USB接口，按鍵組EINT接口實(shí)時(shí)發(fā)送觸發(fā)信息。TFT顯示屏實(shí)時(shí)地以3D形式動(dòng)態(tài)更新展示車輛運(yùn)行的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。圖2是本實(shí)用新型數(shù)字綜合汽車儀表的系統(tǒng)層次圖，如圖2所示，本實(shí)用新型的數(shù)字綜合汽車儀表，從層次上分為I硬件、2軟件，其中軟件包括3RTEMS操作系統(tǒng)與相關(guān)驅(qū)動(dòng)，43D圖形引擎，5儀表應(yīng)用程序，其中儀表應(yīng)用程序包括了 6數(shù)據(jù)采集模塊、7CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)解析模塊、8圖形顯示模塊。本實(shí)用新型應(yīng)用了高性能的嵌入式處理器，將RTEMS系統(tǒng)、符合OpenGLESl. 0,2.0規(guī)范的3D引擎應(yīng)用在本系統(tǒng)中。所設(shè)計(jì)的硬件主控板采用具有2D/3D硬件加速功能的處理器，搭載RTEMS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及與RTEMS操作系統(tǒng)相匹配的BSP和驅(qū)動(dòng)程序，如應(yīng)用于RTEMS操作系統(tǒng)的CAN總線驅(qū)動(dòng)、2D、3D芯片驅(qū)動(dòng)、液晶顯示面板驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)等，再以符合OpenGL ES I. 0、2. 0規(guī)范的3D引擎作為中間件層支撐，為上層儀表應(yīng)用模塊提供基礎(chǔ)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境。所述的儀表應(yīng)用程序包括車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)解析模塊、圖形顯示模塊；其中所述車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，用于從CAN汽車總線上采集車輛各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障代碼，并轉(zhuǎn)發(fā)給CAN應(yīng)用數(shù)據(jù)解析模塊；CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)解析模塊，用于解析從CAN汽車總線采集到的應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)，提取CAN汽車總線中各子系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)值。需要采集的數(shù)據(jù)從CAN總線和車內(nèi)硬線得到，從CAN總線獲取到的數(shù)據(jù)包，根據(jù)其PID解析出圖形數(shù)據(jù)，包括汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、時(shí)速、行駛里程、冷卻液溫度、左右轉(zhuǎn)向燈信號(hào)、近光燈信號(hào)、遠(yuǎn)光燈信號(hào)、霧燈信號(hào)、安全帶未扣緊信號(hào)，手剎信號(hào)，腳剎車信號(hào)燈等。車內(nèi)硬線采集的參數(shù)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換、標(biāo)定等處理。儀表顯示模塊，用于顯示經(jīng)過(guò)3D處理后的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。上述各模塊完成了從采集到顯示的一個(gè)完整的運(yùn)行周期。在汽車運(yùn)行中，需要汽車儀表不斷的從一個(gè)運(yùn)行周期到下一個(gè)運(yùn)行周期的不斷運(yùn)行，也即上述各功能模塊重復(fù)連續(xù)運(yùn)行。本實(shí)用新型將RTEMS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于汽車綜合數(shù)字儀表，將系統(tǒng)資源交給RTEMS操作系統(tǒng)管理，對(duì)應(yīng)用程序屏蔽了硬件操作，使得整個(gè)數(shù)字儀表應(yīng)用的開(kāi)發(fā)更加容易以及儀表應(yīng)用的性能、可靠性得以提高；在RTEMS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之上定制、搭建符合OpenGL ES I. 0、2. 0規(guī)范的圖形引擎，使得在RTEMS操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)的儀表應(yīng)用具備2D、3D的圖形界面展示能力，車輛運(yùn)行的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)地以3D形式動(dòng)態(tài)更新展示；在綜合數(shù)字儀表應(yīng)用層，將其功能模塊從結(jié)構(gòu)上再細(xì)分為車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及圖形用戶界面展示，使得整個(gè)儀表應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)更加合理，更易于維護(hù)、升級(jí)；在基于自主設(shè)計(jì)的數(shù)字儀表板卡上，構(gòu)建由RTEMS操作系統(tǒng)、符合OpenGL ES I. 0,2. 0規(guī)范的基礎(chǔ)運(yùn)行時(shí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)采集車輛各子系統(tǒng)狀態(tài)并以3D形式展示的儀表應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)硬件、軟件系統(tǒng)的集成創(chuàng)新。在具體實(shí)施上，本實(shí)用新型所涉數(shù)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、采用液晶屏作為顯示終端、通過(guò)汽車CAN總線和A/D接口讀取車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的儀表硬件設(shè)計(jì)；在該硬件平臺(tái)上定制的RTEMS嵌入式、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及符合OpenGL ES I. 0,2. 0規(guī)范的2D、3D圖形引擎；在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了包括車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)分析以及圖形用戶界面展示等車輛儀表的應(yīng)用功能。相比現(xiàn)有技術(shù)本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn) 本實(shí)用新型將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)嵌入式技術(shù)應(yīng)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(xiàng)信息，完全替代機(jī)電式儀表指針。數(shù)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(jué)效果外還可通過(guò)軟件方式切換界面增大可顯示的信息數(shù)量。搭載REMS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，屏蔽了硬件的繁雜操作，降低了上層應(yīng)用的開(kāi)發(fā)的難度與復(fù)雜度，使得數(shù)字儀表的應(yīng)用更易于升級(jí)、維護(hù)。3D圖形引擎的引入，使得由原來(lái)機(jī)電式儀表只能通過(guò)不斷修改模具的形式才能實(shí)現(xiàn)不同的3D展示效果可以通過(guò)軟件方式實(shí)現(xiàn)不同的3D展示效果，降低了儀表系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，縮短了研發(fā)時(shí)間可以在儀表應(yīng)用程序?qū)訉?shí)現(xiàn)多種風(fēng)格顯示界面供終端用戶選用而不需要變更儀表硬件設(shè)計(jì)。以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字綜合汽車儀表，其特征在于包括 主控單元MCU，其上搭載嵌入式操作系統(tǒng)、3D圖形引擎、車載儀表應(yīng)用軟件； 液晶顯示屏，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，并基于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(xiàng)狀態(tài)信息； CAN控制器，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，用于采集車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)并根據(jù)CAN應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行解析供主控單元MCU使用； CAN收發(fā)器，其通過(guò)數(shù)字接口與CAN控制器連接，用于把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(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字綜合汽車儀表，其特征在于所述嵌入式操作系統(tǒng)是RTEMS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字綜合汽車儀表，其特征在于所述3D圖形引擎符合OpenGL ES I. O、Open GL ES 2. 0 規(guī)范。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字綜合汽車儀表， 所述車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，用于從CAN汽車總線上采集車輛各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障代碼，并轉(zhuǎn)發(fā)給CAN應(yīng)用數(shù)據(jù)解析模塊； CAN應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)解析模塊，用于解析從CAN汽車總線采集到的應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)，提取CAN汽車總線中各子系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)值； 儀表顯示模塊，用于顯示經(jīng)過(guò)3D處理后的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
專利摘要一種數(shù)字綜合汽車儀表，其包括硬件及其搭載的軟件。其中硬件主要包括主控單元MCU；液晶顯示屏，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，用于顯示車輛的各項(xiàng)狀態(tài)信息；CAN控制器，其通過(guò)數(shù)字接口與主控單元MCU連接，用于采集車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)。其所搭載的軟件包括嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTEMS，用于管理資源，屏蔽上層應(yīng)用對(duì)底層的直接操作；3D圖形引擎，用于3D的圖形計(jì)算與顯示；車載儀表應(yīng)用軟件，用于分析從車載CAN網(wǎng)絡(luò)上采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其顯示在儀表屏幕上。
文檔編號(hào)B60R16/02GK202463588SQ20112056641
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者劉立宇, 張克賓, 張弦, 李彥峰, 李紹杰, 潘遠(yuǎn)明, 王棟, 賈曉博, 黃小三 申請(qǐng)人:中科方德軟件有限公司