專利名稱：一種汽車人機界面系統(tǒng)及其運作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車自動化領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)總線通訊及多功能人機交互界面操作實現(xiàn)策略方面，具體涉及一種汽車人機界面系統(tǒng)及其運作方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車行業(yè)越來越重視汽車安全、環(huán)保等問題，大大促進了新技術(shù)的開發(fā)運用， 越來越多的電子技術(shù)應(yīng)用到汽車上。大量的傳感器、控制器在汽車上的應(yīng)用，極大地改善了汽車的安全、環(huán)保、舒適等性能，提高了汽車的整體性能和水平。為了減少線束的使用，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的快速通訊和數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)代汽車廣泛采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。汽車技術(shù)發(fā)展到今天，可以說網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用是一次革命，是高新技術(shù)在汽車上應(yīng)用的最好體現(xiàn)。作為一種技術(shù)先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN BUS已被廣泛應(yīng)用到各個自動化控制系統(tǒng)中。例如，在汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等各領(lǐng)域， CAN BUS都具有不可比擬的優(yōu)越性?，F(xiàn)代汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，使得人們對汽車的舒適性和操作的便利性要求越來越高。車載信息娛樂和信息通信系統(tǒng)給汽車提供了更多的舒適性、娛樂性和更容易的操控性能，包括多媒體的(DVD或者CD)的控制、車身電子的控制及空調(diào)的控制等等。電子設(shè)備的增加，也意味著汽車的儀表板上會有更多的按鍵，包括音響、空調(diào)、GPS、定速巡航等。這么多的按鍵，對操作的便利性有著很高的要求。但是現(xiàn)在的汽車的這些控制開關(guān)是相互獨立的， 一個開關(guān)(按鍵或者旋鈕)只能控制一個參數(shù)，不能通過統(tǒng)一的多功能人機交互調(diào)節(jié)開關(guān)來調(diào)節(jié)所需的各個參數(shù)，且在行車過程中利用多個開關(guān)來進行設(shè)置的話會分散駕駛員的注意力，導(dǎo)致行車安全隱患。人機交互系統(tǒng)的誕生，有效的簡化了操作的步驟和過程，提供駕駛的可靠性和安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用CAN總線的方式來實現(xiàn)多媒體娛樂及車身相關(guān)控制的人機交互界面系統(tǒng)來方便用戶的使用。多媒體娛樂系統(tǒng)及車身控制系統(tǒng)的動態(tài)信息必須具有實時性，各子系統(tǒng)需要將車輛的公共數(shù)據(jù)實時共享，且不同控制單元的控制周期不同，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度、控制命令優(yōu)先級也不同，因此需要一種具有優(yōu)先權(quán)競爭模式的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，整車通訊系統(tǒng)必須具有很強的容錯能力和快速處理能力。良好的通訊系統(tǒng)是實現(xiàn)可靠運行的關(guān)鍵。CAN總線結(jié)構(gòu)是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)。 本發(fā)明的核心技術(shù)是采用CAN總線來完成多功能的人機界面系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方式。采用CAN總線來實現(xiàn)了多功能人機界面系統(tǒng)操作方式，利用多功能操作旋鈕輔以多個按鈕通過液晶屏幕顯示，實現(xiàn)對車輛功能的控制和對車輛信息的查看，在提供方便快捷的同時保證了行車的安全，使得通訊娛樂系統(tǒng)、安全舒適系統(tǒng)、車身電子系統(tǒng)的操作更為方便快捷、安全可靠，讓駕乘汽車成為享受和樂趣。該方案采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)，利用事件型CAN消息，降低網(wǎng)絡(luò)的整體負載，提高實時性能，實現(xiàn)通訊娛樂系統(tǒng)、安全舒適系統(tǒng)及車身電子系統(tǒng)的各種控制功能，并且增加了整車系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。具體技術(shù)方案如下一種汽車人機界面系統(tǒng)，包括高速CAN總線，車身控制器BCM，人機交互接口控制器HMI，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM，空調(diào)控制器CLM和儀表控制器ICM，所述車身控制器BCM、 人機交互接控制器口 HMI、音響控制器RRM、空調(diào)控制器CLM和儀表控制器ICM作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由高速CAN連接構(gòu)成一個通訊網(wǎng)絡(luò)，其中人機交互接口控制器HMI為多功能操作旋鈕，其與其他各個控制器的電控單元通過CAN總線連接起來。進一步地，車身控制器BCM和儀表控制器ICM帶終端電阻。進一步地，所述高速CAN總線速率為500kbit/s。進一步地，所述多功能操作旋鈕通過CAN通訊連接至音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM、車身控制器BCM和空調(diào)控制器CLM。進一步地，所述人機交互接口控制器HMI的多功能操作旋鈕為彩色液晶觸摸屏。 (修改14 刪除“進一步地，所述人機交互接口控制器HMI的多功能操作旋鈕為彩色液晶觸摸屏?！?上述汽車人機界面系統(tǒng)的運作方法，采用如下步驟(1)人機交互接口控制器HMI的多功能操作旋鈕將按鍵信息發(fā)送至車身控制器 BCM,和/或音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM，和/或空調(diào)控制器CLM ；(2)音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM將按鍵信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信息發(fā)送至車身控制器BCM，和/或空調(diào)控制器CLM ；(3)相應(yīng)信息實現(xiàn)對車身，和/或音響導(dǎo)航系統(tǒng)，和/或空調(diào)的控制；(4)通過車身控制器BCM及空調(diào)控制器CLM的反饋信息給音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器 RRM，實現(xiàn)相應(yīng)的提示策略。進一步地，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM接收車身控制器BCM轉(zhuǎn)發(fā)的實時車速信號及相關(guān)的檢驗信號，并控制音響導(dǎo)航系統(tǒng)隨車速的提升而逐步的增加音量大小。進一步地，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM解析人機交互接口控制器HMI的按鍵信號；音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM發(fā)出相應(yīng)的設(shè)置信號至車身控制器BCM ；實現(xiàn)設(shè)置外部照明延時時間的功能。進一步地，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM解析人機交互接口控制器HMI的按鍵信號，并發(fā)出相應(yīng)的設(shè)置信號至車身控制器BCM，實現(xiàn)設(shè)置設(shè)防提示信息的功能。進一步地，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM解析人機交互接口控制器HMI的按鍵信號，并發(fā)出相應(yīng)的設(shè)置信號至車身控制器BCM，實現(xiàn)設(shè)置解鎖模式的功能。與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了 CAN總線技術(shù)，通過多功能操作旋鈕(HMI)將按鍵信息及相應(yīng)的解析信息發(fā)送給RRM (音響導(dǎo)航系統(tǒng))、BCM (車身控制器)及CLM (空調(diào)) 來實現(xiàn)多媒體控制及車身、空調(diào)等控制，并通過BCM及CLM的反饋信息給RRM，來實現(xiàn)相應(yīng)的提示策略。CAN總線優(yōu)化了各控制模塊之間通訊成本和通訊實效性的問題，使整個通訊系統(tǒng)性能更穩(wěn)定、功能擴展更方便、智能化程度更高。減少了線束的數(shù)量和控制器接口的引腳數(shù)目，減少線束，降低成本。實現(xiàn)分布網(wǎng)絡(luò)式控制系統(tǒng)，保證了通訊的可靠性和實時性。與此同時可以更簡單、迅速地實現(xiàn)在線編程、在線診斷，甚至多個控制器共同作用等新功能，提高車輛功能擴展性和控制可靠性，降低開發(fā)成本和縮減開發(fā)周期，也降低了汽車的故障率。


圖1為本發(fā)明多功能人機交互系統(tǒng)架構(gòu)框圖
圖2為車輛信息設(shè)置功能界面
圖3為空調(diào)設(shè)置功能界面
圖4為多功能人機交互系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
圖5為HMI事件型CAN消息流向圖
圖6為音量提升功能信號流向圖
圖7為外部照明延時時間設(shè)置功能信號流向圖
圖8為設(shè)防提示設(shè)置功能信號流向圖
圖9為自動解鎖模式設(shè)置功能信號流向圖
圖10為空調(diào)設(shè)置功能信號流向圖
圖11為導(dǎo)航功能信號流向圖
具體實施例方式下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。本發(fā)明在于提供一種利用CAN總線的方式來實現(xiàn)多媒體娛樂及車身相關(guān)控制的人機交互界面系統(tǒng)來方便用戶的使用。HMI (Human-Machine Interface)，人機交互系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了人與車之間的對話功能。車主可通過該系統(tǒng)，輕松把握車輛狀態(tài)信息、定速巡航設(shè)置、藍牙免提設(shè)置、空調(diào)及音響等的設(shè)置。此外，整車通訊系統(tǒng)必須具有很強的容錯能力和快速處理能力，良好的通訊系統(tǒng)是實現(xiàn)多媒體人機交互系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。CAN總線結(jié)構(gòu)是一種有效支持分布式控制及實時控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的核心技術(shù)是采用CAN總線型拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多功能人機交互界面系統(tǒng)，利用多功能操作旋鈕輔以多個按鈕通過液晶屏幕顯示，實現(xiàn)對車輛功能的控制和對車輛信息的查看，在提供方便快捷的同時保證了行車的安全。本HMI人機交互系統(tǒng)由多媒體裝置、多功能操作旋鈕、彩色液晶顯示屏、音響主機、空調(diào)、車身控制器等幾部分組成，將多功能操作旋鈕與其他控制器E⑶通過CAN總線連接起來，形成可靠穩(wěn)定的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了資源的優(yōu)化和共享，提高了系統(tǒng)的實時性和可靠性。其系統(tǒng)框圖如圖1。行車過程中，駕駛者可通過多功能旋鈕及按鍵開關(guān)，分別控制音響系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，在提供方便快捷的同時保證了行車的安全性。大屏幕彩色液晶觸摸屏，顯示信息豐富、使用方便，可以控制DVD音響系統(tǒng)、藍牙電話系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。同時屏幕操作系統(tǒng)，按照人機工程學(xué)原理設(shè)計的，駕駛者可以以觸摸的方式進行對整個系統(tǒng)的控制，讓繁雜的功能操作起來卻非常簡便，真正的體現(xiàn)了其人性化的特點。該多功能人機交互界面系統(tǒng)可以通過CAN總線通訊實現(xiàn)的功能有一、音量隨車速自動提升功能音響隨著車速的提升而增加音量的大小，以提示駕駛者車速在逐漸增加。二、外部照明延時(Follow me home)時間設(shè)定功能
通過HMI多功能操作系統(tǒng)可以設(shè)定整車的外部照明延時時間。共有四種設(shè)置狀態(tài)30s、60s、90s和根據(jù)組合開關(guān)撥動的次數(shù)。若設(shè)定為具體的時間值(即30s、60s、90s這三種設(shè)置)，設(shè)定的時間為共計可以點亮外部照明延時燈的時間，而與組合開關(guān)的撥動次數(shù)無關(guān)；若設(shè)置為根據(jù)組合開關(guān)撥動的次數(shù)選項，則外部照明延時燈的點亮?xí)r間根據(jù)組合開關(guān)的撥動次數(shù)而定，具體為組合開關(guān)撥動一次增加30s，最長點亮?xí)r間為MOs。默認設(shè)置為根據(jù)組合開關(guān)撥動的次數(shù)選項。功能界面如圖2。三、設(shè)防提示設(shè)置功能通過HMI多功能操作系統(tǒng)可以設(shè)置設(shè)防提示信息。共有三種設(shè)置狀態(tài)鎖車時有燈光和喇叭雙重提示、鎖車時僅有燈光提示、鎖車時僅有喇叭提示。四、解鎖模式設(shè)置功能通過HMI多功能操作系統(tǒng)可以設(shè)置解鎖模式。共有兩種設(shè)置狀態(tài)手動解鎖模式、 自動解鎖模式。五、空調(diào)溫度、模式的設(shè)置及顯示功能通過HMI多功能操作系統(tǒng)可以設(shè)置空調(diào)溫度、吹風(fēng)模式以及風(fēng)量大小并顯示。功能界面如圖3。六、導(dǎo)航功能音響(DVD導(dǎo)航儀)根據(jù)車速信號、四輪輪速信號、轉(zhuǎn)角角度信號、轉(zhuǎn)角角速度信號及倒檔開關(guān)信號等來實現(xiàn)導(dǎo)航功能。本發(fā)明的多功能人機界面系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)主要由HMI(人機交互接口)、RRM(音響)、BCM(車身控制器)、CLM(空調(diào))、ICM(儀表)等控制器組成，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由一條高速CAN組成通訊網(wǎng)絡(luò)，其中BCM和ICM控制器帶終端電阻。高速CAN總線速率為500kbit/ s。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖4。HMI多功能操作旋鈕及按鍵信號通過事件型CAN消息HMI_1發(fā)送給RRM進行解析， 以滿足操作者在RRM上實現(xiàn)各種功能的選擇，消息流向如圖5。其中HMI消息包含的信號列表如下
權(quán)利要求
1.一種汽車人機界面系統(tǒng)，其特征在于，包括高速CAN，身控制器BCM，人機交互接口控制器HMI，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM，空調(diào)控制器CLM和儀表控制器ICM，所述車身控制器 BCM、人機交互接控制器口 HMI、音響控制器RRM、空調(diào)控制器CLM和儀表控制器ICM作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由高速CAN連接構(gòu)成一個通訊網(wǎng)絡(luò)，其中人機交互接口控制器HMI包括多功能操作旋鈕，其與其他各個控制器的電控單元通過CAN總線連接起來。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車人機界面系統(tǒng)，其特征在于，車身控制器BCM和儀表控制器 ICM帶終端電阻。
3.如權(quán)利要求1或2所述的汽車人機界面系統(tǒng)，其特征在于，所述高速CAN總線速率為 500kbit/s。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的汽車人機界面系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能操作旋鈕通過CAN通訊連接至音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM、車身控制器BCM和空調(diào)控制器CLM。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的汽車人機界面系統(tǒng)，其特征在于，所述人機交互接口控制器HMI的多功能操作旋鈕為彩色液晶觸摸屏。
6.如權(quán)利要求1-5所述汽車人機界面系統(tǒng)的運作方法，其特征在于，采用如下步驟(1)人機交互接口控制器HMI的多功能操作旋鈕將按鍵信息發(fā)送至車身控制器BCM，* /或音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM，和/或空調(diào)控制器CLM ；(2)音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM將按鍵信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信息發(fā)送至車身控制器 BCM，和/或空調(diào)控制器CLM;(3)相應(yīng)信息實現(xiàn)對車身，和/或音響導(dǎo)航系統(tǒng)，和/或空調(diào)的控制；(4)通過車身控制器BCM及空調(diào)控制器CLM的反饋信息給音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM，實現(xiàn)相應(yīng)的提示策略。
7.如權(quán)利要求6所述汽車人機界面系統(tǒng)的運作方法，其特征在于，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM接收車身控制器BCM轉(zhuǎn)發(fā)的實時車速信號及相關(guān)的檢驗信號，并控制音響導(dǎo)航系統(tǒng)隨車速的提升而逐步的增加音量大小。
8.如權(quán)利要求6或7所述汽車人機界面系統(tǒng)的運作方法，其特征在于，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM解析人機交互接口控制器HMI的按鍵信號；音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM發(fā)出相應(yīng)的設(shè)置信號至車身控制器BCM;實現(xiàn)設(shè)置外部照明延時時間的功能。
9.如權(quán)利要求6-8中任一項所述汽車人機界面系統(tǒng)的運作方法，其特征在于，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM解析人機交互接口控制器HMI的按鍵信號，并發(fā)出相應(yīng)的設(shè)置信號至車身控制器BCM，實現(xiàn)設(shè)置設(shè)防提示信息的功能。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項所述汽車人機界面系統(tǒng)的運作方法，其特征在于，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM解析人機交互接口控制器HMI的按鍵信號，并發(fā)出相應(yīng)的設(shè)置信號至車身控制器BCM，實現(xiàn)設(shè)置解鎖模式的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車人機界面系統(tǒng)及其運作方法，包括高速CAN，身控制器BCM，人機交互接口控制器HMI，音響導(dǎo)航系統(tǒng)控制器RRM，空調(diào)控制器CLM和儀表控制器ICM，所述車身控制器BCM、人機交互接控制器口HMI、音響控制器RRM、空調(diào)控制器CLM和儀表控制器ICM作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由高速CAN連接構(gòu)成一個通訊網(wǎng)絡(luò)，其中人機交互接口控制器HMI包括多功能操作旋鈕，其與其他各個控制器的電控單元通過CAN總線連接起來。
文檔編號G05B19/418GK102231076SQ20111018612
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者劉孔祥, 姚勁, 王平 申請人:奇瑞汽車股份有限公司