專利名稱：一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載電子領(lǐng)域，尤其涉及一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)。
背景技術(shù)：
車載信息平臺(tái)用于集成承載車輛多功能輔助設(shè)施與系統(tǒng)，傳統(tǒng)的車載信息平臺(tái)加載了 GPS導(dǎo)航、收音機(jī)、藍(lán)牙裝置、DVD播放、音樂播放器及倒車視頻等車輛狀態(tài)顯示裝置，但是隨著科技技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)產(chǎn)品的人性化、自動(dòng)化、智能化要求越來越高，未來要求的車載信息平臺(tái)集成了全圖形數(shù)字化儀表、車輛導(dǎo)航、車載多媒體影音、整車狀態(tài)顯示、安防輔助駕駛、無線通信、網(wǎng)絡(luò)辦公、智能交通輔助駕駛和遠(yuǎn)程故障診斷等，由此可見，車載信息平臺(tái)的智能化是未來發(fā)展的重點(diǎn)。雖然目前越來越多的車載信息平臺(tái)逐步增加智能控制功能，但車輛的車身控制模塊基本是獨(dú)立的系統(tǒng)，獨(dú)立的車身控制模塊在整車控制策略中固定，且功能簡單、升級(jí)維護(hù)困難。為實(shí)現(xiàn)控制功能和人機(jī)交互功能，車載信息平臺(tái)需要兩套獨(dú)立的設(shè)備，需要設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立的安裝結(jié)構(gòu)。設(shè)備間通訊采用外設(shè)通訊，在增加成本的同時(shí)，也存在通訊效率低，可靠性差的缺點(diǎn)，并且對(duì)于車輛信息基本顯示的簡單功能上，主機(jī)廠需要向外開放保密要求非常高的車載通訊協(xié)議。一種可用的技術(shù)方案是:采用基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和圖形界面操作系統(tǒng)的雙系統(tǒng)架構(gòu)，使用兩個(gè)獨(dú)立的處理器芯片，每個(gè)芯片中使用單獨(dú)的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)間通過外設(shè)通訊總線進(jìn)行通訊。這種方案只是從安裝空間和硬件本體角度做了一定程度的優(yōu)化，由于使用獨(dú)立的硬件模塊，仍存在接口的冗余，并且其系統(tǒng)間通訊采用外設(shè)通訊，依舊存在較高的成本、通訊效率低和可靠性差的缺點(diǎn)，也沒有解決主機(jī)廠保密的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，通過虛擬化技術(shù)可以使單芯片硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)車載智能控制和人機(jī)交互多重功能，在提供完善的功能的同時(shí)，又滿足較高的可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性、靈活性的要求，使硬件處理單元設(shè)計(jì)最簡化，最大化地降低了生產(chǎn)成本和安裝空間要求，同時(shí)解決了主機(jī)廠保密要求的問題和后期各類擴(kuò)展兼容問題。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，包括:虛擬機(jī)、硬件平臺(tái)、車輛數(shù)字化模型組件；所述虛擬機(jī)采用微內(nèi)核，控制運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)操作系統(tǒng)和人機(jī)交互操作系統(tǒng)兩個(gè)分區(qū)；所述硬件平臺(tái)包括:主控模塊、顯控模塊、電源板、外部接口，顯控模塊包括:顯示器、觸摸屏、按鍵板；所述虛擬機(jī)接收硬件平臺(tái)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)消息，及車輛數(shù)字化模型組件上傳的實(shí)時(shí)車輛信息，執(zhí)行進(jìn)程任務(wù)實(shí)現(xiàn)車載智能控制和人機(jī)交互多重功能；電源板與主控模塊連接，主控模塊與顯控模塊連接，外部接口與主控模塊連接，所述電源板提供電源供主控模塊工作，主控模塊接收通過外部接口發(fā)送的信息，并顯示在顯示器上，觸摸屏與按鍵板將信號(hào)反饋至主控模塊。
作為優(yōu)選，所述車輛數(shù)字化模塊組件包括:數(shù)字化組件管理單元、車輛數(shù)字化模型單元、車輛數(shù)字化組件服務(wù)端、車輛數(shù)字化組件客戶端；所述車輛數(shù)字化組件客戶端接收智能控制應(yīng)用指令后經(jīng)車輛數(shù)字化組件服務(wù)端發(fā)送至數(shù)字化組件管理單元，車輛數(shù)字化模型單元與數(shù)字化組件管理單元連接并對(duì)車輛狀態(tài)封裝映射成一個(gè)數(shù)字化模型，實(shí)時(shí)更新車輛狀態(tài)并保持?jǐn)?shù)字化模型與實(shí)際車輛狀態(tài)的同步。作為優(yōu)選，所述硬件平臺(tái)有無線通信模塊，能夠與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，獲取位置信
肩、O作為優(yōu)選，所述數(shù)字化組件管理單元通過CAN總線控制車身控制模塊工作。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的車載信息平臺(tái)基于虛擬化雙系統(tǒng)架構(gòu)和車輛數(shù)字化模型組件，通過虛擬化技術(shù)可以使單芯片硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)車載智能控制和人機(jī)交互多重功能，降低硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度和生產(chǎn)成本；使用微內(nèi)核IPC通訊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間通訊，提供了系統(tǒng)通訊安全效率和可靠性；使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口，封裝了具體的車輛底層通訊接口和協(xié)議，既提供了有效的保密機(jī)制，又達(dá)到開放式靈活性的應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的虛擬化方案示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例硬件平臺(tái)的原理框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例硬件平臺(tái)的電路模塊示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例軟件系統(tǒng)架構(gòu)示意圖及車輛數(shù)字化模塊組件子模塊分布圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例開車燈的信號(hào)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:實(shí)施例1:一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，包括:虛擬機(jī)、硬件平臺(tái)、車輛數(shù)字化模型組件，所述硬件平臺(tái)包括:主控模塊、顯控模塊、電源板、外部接口、無線通信模塊，顯控模塊包括:顯示器、觸摸屏、按鍵板；所述車輛數(shù)字化模塊組件包括:數(shù)字化組件管理單元、車輛數(shù)字化模型單元、車輛數(shù)字化組件服務(wù)端、車輛數(shù)字化組件客戶端。本發(fā)明實(shí)施例的虛擬化方案如圖1所示，包括嵌入式硬件平臺(tái)、Bootloader、微內(nèi)核、虛擬化的RT0S、虛擬化的人機(jī)交互OS，車輛數(shù)字化模型組件。其中微內(nèi)核為基于L4驅(qū)動(dòng)模型微內(nèi)核，為運(yùn)行RTOS和人機(jī)交互OS雙系統(tǒng)運(yùn)行提供必要的機(jī)制，如IPC通信、地址空間、進(jìn)程調(diào)度，RTOS使用符合汽車電子的開發(fā)系統(tǒng)及接口標(biāo)準(zhǔn)的OSEK操作系統(tǒng)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例嵌入式硬件平臺(tái)的原理框架圖，電源板與主控模塊連接，主控模塊與外部接口、顯控模塊、無線通信模塊連接，其中，電源板為主控模塊提供5V的直流電壓，實(shí)現(xiàn)車載終端的過壓保護(hù)、短路保護(hù)、ACC輸入控制等功能；顯示器通過LVDS與主控模塊連接，觸摸屏通過I2C或SPI與主控模塊連接，按鍵板設(shè)計(jì)為Android系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)按鍵及車載應(yīng)用專屬按鍵與主控模塊連接；外部接口與車載終端連接，其中電源接口輸入10-16V的電源電壓供電源板轉(zhuǎn)換。圖3是圖2的具體實(shí)施電路圖，其中:
處理器模塊:采用佐臻公司ATCN081JS集成模塊，該模塊將CPU 0MAP4460、電源管理TWL6032及時(shí)鐘等輔助電路集成于一個(gè)模塊中。電源芯片TWL6032內(nèi)部集成充電模塊的高效率電源管理芯片，集成5個(gè)開關(guān)電源、11個(gè)LD0，與TWL6030類似，TWL6032所有配置也可通過I2C控制。0MAP4460自帶4路UART接口，已經(jīng)被周邊的外設(shè)占用，而技術(shù)協(xié)議規(guī)定的3路RS232、I路RS485只能通過USB接口來實(shí)現(xiàn)，具體設(shè)計(jì)是利用FTDI公司的FT4232H芯片，完成USB到UART的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。FT4232H具有I路USB轉(zhuǎn)4路UART的功能，所擴(kuò)展的UART通過不同的收發(fā)器實(shí)現(xiàn)RS232和RS485，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。WLAN/BT/GPS/FM模塊:佐臻公司的 WG7500 模塊為 WLAN/BT/GPS/FM 4 合 I 模塊，內(nèi)部由Ti公司W(wǎng)L1281及相關(guān)輔助電路構(gòu)建，支持WLAN 802.11 b/g/n,Bluetooth 4.0+EDR、FM及GPS功能，其數(shù)據(jù)控制接口 SD10、SP1、PCM等可與0MAP4460無縫連接。CVBS輸入:0MAP4460集成了 CSI1/CCP2和CPI視頻輸入接口，由于TI官方驅(qū)動(dòng)未明確支持CPI接口，為降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)計(jì)資源，采取CPI/CSI1接口可切換的冗余設(shè)計(jì)方案。采用ADV7189視頻解碼芯片將CVBS信號(hào)解碼為并行YUV數(shù)字信號(hào)，通過SN65LVDS315轉(zhuǎn)換為CSIl信號(hào)接入0MAP4460或?qū)UV信號(hào)直接接入CPI并行接口。IXD顯控模塊:采用Ti的DS90CR287將數(shù)字RGB轉(zhuǎn)化為LVDS，保證數(shù)據(jù)格式符合液晶輸入要求；在觸控方面，ARM直接通過采用I2C接口對(duì)觸摸屏進(jìn)行觸摸控制。3G模塊:主要包括3G卡和SM卡兩個(gè)部分，采用業(yè)內(nèi)成熟的解決方案，在板上預(yù)留miniPCIe擴(kuò)展接口和標(biāo)準(zhǔn)SM接口。采用通用的miniPCIe形式3G卡(如中興MF210、華為EM770W等)，利于系統(tǒng)擴(kuò)展。CAN 總線 Microchip MCP2515 CAN 總線控制器，可通過 SPI 接口與 0MAP4460 通信，支持CAN2.0Α/Β協(xié)議，最高速率IMb/s。MCP2515通過周立功的CTM8250收發(fā)器接入外部CAN網(wǎng)絡(luò)，該收發(fā)器具備隔離功能。車輛數(shù)字化模型組件由4部分組成子模塊組成:數(shù)字化組件管理單元、車輛數(shù)字化模型單元、車輛數(shù)字化組件服務(wù)端、車輛數(shù)字化組件客戶端，圖4是本發(fā)明實(shí)施例軟件系統(tǒng)架構(gòu)示意圖及車輛數(shù)字化模塊組件各子模塊分布示意圖，圖中車輛數(shù)字化組件客戶端安裝于智能控制應(yīng)用端，用于作為處理智能控制應(yīng)用RPC車輛控制接口的客戶端；車輛數(shù)字化組件服務(wù)端作為智能控制應(yīng)用RPC車輛控制接口的服務(wù)端，位于車輛數(shù)字化模型端所在系統(tǒng)的RTE層，并為數(shù)字化組件管理單元處理同步等問題；車輛數(shù)字化模型單元將實(shí)際的所有車輛狀態(tài)封裝映射成的一個(gè)數(shù)字化模型，并由VDCMU實(shí)時(shí)更新維護(hù)并保持與實(shí)際車輛狀態(tài)同步；數(shù)字化組件管理單元位于RT0S，接受車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并保持與實(shí)際車輛同步狀態(tài)的同時(shí)，封裝車輛各控制部件的控制接口及提供車輛控制安全策略管理數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的智能控制應(yīng)用的信息交互如圖5所示，并以車燈控制為例說明:用戶通過觸摸屏或按鍵板輸入控制打開大燈，控制信號(hào)在Android操作系統(tǒng)的車輛數(shù)字化組件客戶端遠(yuǎn)程調(diào)用傳遞給RTOS的車輛數(shù)字化組件服務(wù)端，車輛數(shù)字化組件服務(wù)端通過車輛控制接口將信號(hào)傳遞給數(shù)字化組件管理單元，并通過BSW層服務(wù)，通過CAN總線與BCMU通信，將控制指令傳遞給車燈控制模塊，車燈控制模塊通過繼電器控制車燈打開。本發(fā)明是一個(gè)高度集成化的智能控制和信息交互中心，它一方面聯(lián)接車內(nèi)的整車一體化控制系統(tǒng)、主動(dòng)安全控制系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)一的訪問，將車載信息網(wǎng)絡(luò)融為一體，另一方面通過高速無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互聯(lián)，融入功能強(qiáng)大的智能交通系統(tǒng)和后臺(tái)云服務(wù)，還提供了高效的智能人機(jī)交互接口，將車、人、網(wǎng)三者緊密結(jié)合在一起，提供一個(gè)安全、暢行、智能化、信息化的行車環(huán)境。以上的所述乃是本發(fā)明的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，仍應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，其特征在于包括:虛擬機(jī)、硬件平臺(tái)、車輛數(shù)字化模型組件；所述虛擬機(jī)采用微內(nèi)核，控制運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)操作系統(tǒng)和人機(jī)交互操作系統(tǒng)兩個(gè)分區(qū)；所述硬件平臺(tái)包括:主控模塊、顯控模塊、電源板、外部接口，顯控模塊包括:顯示器、觸摸屏、按鍵板；所述虛擬機(jī)接收硬件平臺(tái)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)消息，及車輛數(shù)字化模型組件上傳的實(shí)時(shí)車輛信息，執(zhí)行進(jìn)程任務(wù)實(shí)現(xiàn)車載智能控制和人機(jī)交互多重功能；電源板與主控模塊連接，主控模塊與顯控模塊連接，外部接口與主控模塊連接，所述電源板提供電源供主控模塊工作，主控模塊接收通過外部接口發(fā)送的信息，并顯示在顯示器上，觸摸屏與按鍵板將信號(hào)反饋至主控模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，其特征在于，所述車輛數(shù)字化模塊組件包括:數(shù)字化組件管理單元、車輛數(shù)字化模型單元、車輛數(shù)字化組件服務(wù)端、車輛數(shù)字化組件客戶端；所述車輛數(shù)字化組件客戶端接收智能控制應(yīng)用指令后經(jīng)車輛數(shù)字化組件服務(wù)端發(fā)送至數(shù)字化組件管理單元，車輛數(shù)字化模型單元與數(shù)字化組件管理單元連接并對(duì)車輛狀態(tài)封裝映射成一個(gè)數(shù)字化模型，實(shí)時(shí)更新車輛狀態(tài)并保持?jǐn)?shù)字化模型與實(shí)際車輛狀態(tài)的同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，其特征在于，所述硬件平臺(tái)有無線通信模塊，能夠與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，獲取位置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，其特征在于，所述數(shù)字化組件管理單元通過CAN總線控制車身控制模塊工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及車載電子領(lǐng)域，尤其涉及一種采用虛擬機(jī)和雙系統(tǒng)的車載信息平臺(tái)，包括虛擬機(jī)、硬件平臺(tái)、車輛數(shù)字化模型組件；所述虛擬機(jī)采用微內(nèi)核，控制運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)操作系統(tǒng)和人機(jī)交互操作系統(tǒng)兩個(gè)分區(qū)；所述硬件平臺(tái)包括主控模塊、顯控模塊、電源板、外部接口，顯控模塊包括顯示器、觸摸屏、按鍵板。本發(fā)明的有益效果在于車載信息平臺(tái)基于虛擬化雙系統(tǒng)架構(gòu)和車輛數(shù)字化模型組件，通過虛擬化技術(shù)可以使單芯片硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)車載智能控制和人機(jī)交互多重功能，降低硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度和生產(chǎn)成本；使用微內(nèi)核IPC通訊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間通訊，提供了系統(tǒng)通訊安全效率和可靠性；使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口，既提供了有效的保密機(jī)制，又達(dá)到開放式靈活性的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103116329SQ20131000304
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者盧朝洪, 唐岳東, 何崇中, 李巍 申請(qǐng)人:浙江海康集團(tuán)有限公司