專利名稱：基于多處理器的人機界面裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及人機界面，尤其涉及一種基于多處理器的人機界面裝置。
背景技術：
近年來，隨著計算機網絡、計算機通信等技術的發(fā)展，多處理器的人機界面技術越來越受到人們的廣泛關注，該技術主要研究在ARM (進階精簡指令集機器，Advanced RISCMachine),DSP(數字信號處理，Digital Signal Processing),FPGACField — ProgrammableGate Array，現場可編程門陣列)等多處理器協同工作的環(huán)境下搭建人機界面，通過交互、合作、競爭、協商等行為完成復雜的控制或任務求解。由于人機界面技術更能體現人類的社會智能，更加適合開放的，動態(tài)的社會環(huán)境，因而引起了各領域研究人員的濃厚的興趣，并廣泛應用于科學計算、計算機網絡電子商務、企業(yè)管理和交通控制等領域?，F有技術的人機界面裝置往往采用單一處理器的人機界面電路設計，比如，單獨采用ARM處理器，包括以ARM為核心的主控制器單元及其連接的存儲器單元、用于數據傳輸的工業(yè)以太網接口單元、通信接口單元、以及與ARM微處理器相連的用于顯示的IXD液晶顯示屏單元、鍵盤和觸摸屏單元、語音識別單元。上述現有技術的人機界面裝置的缺點為由于單一處理器處理能力的限制，不能完成大量數據(如視頻信息的實時處理)的分析與處理工作，沒有引入安防的功能，在節(jié)能和人性化上存在不足。

實用新型內容本實用新型的實施例提供了一種基于多處理器的人機界面裝置，以實現組成ARM+DSP+FPGA協同工作的人機界面裝置。一種基于多處理器的人機界面裝置，包括人機交互單元，和人機界面控制單元連接，通過與被控對象進行交互采集被控對象的信號，將該信號傳輸給人機界面控制單元；人機界面控制單元，和人機交互單元、顯示單元連接，包括ARM處理器，DSP處理器和FPGA處理器，對所述被控對象的信號進行處理，將得到的處理結果、控制命令傳輸給顯示單元;顯示單元，和所述人機界面控制單元連接，根據人機界面控制單元傳輸的控制命令，對處理結果進行顯示。由上述本實用新型的實施例提供的技術方案可以看出，本實用新型在單一處理器的人機界面設計的基礎上加入DSP和FPGA，組成ARM+DSP+FPGA協同工作的人機界面電路系統(tǒng)，使人機界面裝置具備了安全防護功能，提升了人機界面裝置的工作性能和工作能力，滿足了智能家庭中人機界面的安全要求，解決了存在的安全隱患。

[0011]圖I為本實用新型實施例提供的一種基于多處理器的人機界面裝置的具體實現結構圖。
具體實施方式
為便于對本實用新型實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本實用新型實施例的限定。本實用新型實施例在單一處理器的人機界面設計的基礎上加入DSP和FPGA，組成ARM+DSP+FPGA協同工作的人機界面裝置。本實用新型實施例提出了一種基于多處理器的人機界面裝置，其具體實現結構如圖I所示，具體可以包括人機交互單元I，和人機界面控制單元2連接，通過與被控對象進行交互采集被控 對象的模擬信號，將該模擬信號通過A/D轉換器轉換為數字信號后，傳輸給人機界面控制單元2，所述信號包括語音信號、觸覺信號和圖像信號中的至少其一。人機界面控制單元2，和人機交互單元I、顯示單元3連接，是整個人機界面裝置的控制中心，它負責整個人機界面裝置的數據處理與管理。它包括ARM (Advanced RISCMachines,進階精簡指令集機器)處理器，DSP (Digital Signal Processing,數字信號處理)處理器和FPGA (Field — Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)處理器,對所述人機交互單元I所傳輸的被控對象的信號進行處理，將得到的處理結果、控制命令傳輸給顯示單元3。顯示單元3，和所述人機界面控制單元2連接，通過液晶顯示屏等顯示裝置，向被控對象顯示所述人機界面控制單元2傳輸的處理結果，執(zhí)行所述人機界面控制單元2傳輸過來的控制命令。該顯示單元3可以包括由液晶控制器、彩色液晶顯示屏和液晶背光驅動模塊構成的液晶顯示器。比如，液晶顯示器上可以顯示被控對象為合法用戶，可以進行后續(xù)的撥打電話、開啟門禁等操作。具體的，所述的人機交互單元I可以包括信號采集單元11，和A (模擬)/D (數字)轉換器12連接，采集語音信號、觸覺信號、感應信號和圖像信號中的至少一項，將采集的信號傳輸給A/D轉換器；A/D轉換器12，與信號采集單元11、信號傳輸單元13連接，將信號采集單元采集的信號轉換為數字信號后傳輸給信號傳輸單元13 ；信號傳輸單元13，與A/D轉換器12連接，將所述A/D轉換器傳輸過來的信號發(fā)送至人機界面控制單元2。進一步地，上述信號采集單元11可以包括觸覺識別單元111，包括觸摸屏和實體鍵盤，通過所述觸摸屏和實體鍵盤采集所述被控對象的觸覺信號。語音識別單元112，通過麥克風采集被控對象的語音信號。紅外感應單元113，用于采集被控對象的紅外感應信號。通常采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，所述紅外線發(fā)射管發(fā)送的紅外線被被控對象反射后產生反射線，所述紅外線接收管接收所述反射線并傳輸到人機界面控制單元。通過紅外線反射原理，判斷用戶與系統(tǒng)之間的位置關系，進而實現節(jié)能操作。該紅外感應單元113可以是紅外線感應模塊GH-718，當人體的手或身體的某一部分在紅外線區(qū)域內，紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由于人體手或身體遮擋反射到紅外線接收管，進而判斷用戶與系統(tǒng)間的距離，ARM處理器向LCD控制器發(fā)送開啟指令，LCD控制器接到指令后控制開啟液晶背光模塊并激活液晶顯示屏；當人體的手或身體離開紅外線感應范圍，紅外線感應模塊IOs內沒有接受到紅外線感應信號，ARM處理器向LCD控制器發(fā)送休眠指令，LCD控制器接到指令后控制關閉液晶背光模塊并休眠液晶顯示屏，實現人機界面裝置地的節(jié)能處理和人性化管理。圖像信號采集單元114，通過攝像頭采集被控對象的圖像信號，將該圖像信號傳輸給人機界面控制單元。具體的，所述人機界面控制單元2可以包括DSP處理器21，和FPGA處理器22連接，處理所述人機交互單元傳輸過來的視頻和 圖像信號。FPGA處理器22，和ARM處理器21、DSP處理器23連接，采用FIFO (First InputFirst Output，先入先出隊列)對所述DSP處理器處理的視頻和圖像信號數據進行緩存。ARM處理器23，和FPGA處理器22、存儲單元24和接口單元25連接，作為整個人機界面控制單元2的核心，與人機界面控制單元2中的各個子單元連接和交互，給各個子單元發(fā)送控制命令。比如，當上述被控對象的信號為語音信號，ARM處理器可以通過軟件對輸入的語音信號進行鑒定(主要為聲紋識別)，判斷被控對象是否為合法用戶，如果是合法用戶則可以進行后續(xù)的開啟門禁等操作，如果不是則執(zhí)行非法用戶的處理。存儲單元24，和ARM處理器23連接，用于存儲所述ARM處理器23得到的被控對象的處理結果、控制命令和動態(tài)參數，以及人機界面裝置的系統(tǒng)程序?？梢园∟or FLASH存儲器，Nand FLASH大容量存儲器和SDRAM存儲器。Nor FLASH用來存儲操作系統(tǒng)及系統(tǒng)程序的目標代碼映像文件，Nand FLASH大容量存儲器存放被控對象的歷史數據、人機界面裝置的處理信息，SDRAM存儲器為人機界面裝置實時動態(tài)運行和通訊數據處理提供存儲空間。接口單元25，和ARM處理器23連接，包含以太網接口、3G (第三代移動通信系統(tǒng))接口、WIFI接口、藍牙接口、同軸電纜有線電視接口、電力線載波接口、電話線接口和紅外接口中的至少其一。實現視頻數據的實時傳輸，多服務的語音和數據綜合，模擬和ISDN撥號，ATM訪問，低密度交換，入侵檢測，串行設備集成等。上述人機交互單元和人機界面控制單元可以互相配合，實現智能家庭的安防功能，具體處理步驟如下門口處的攝像頭作為人機界面裝置的子模塊進行全天的實時監(jiān)控，并將環(huán)境數據通過網絡傳輸傳送到多處理器之一的DSP端，利用DSP強大的圖像處理能力，對環(huán)境圖像進行數據處理，當屋外環(huán)境發(fā)生變化時，DSP處理器自動做出判斷，若判斷有客人訪問，通知人機界面裝置的另一處理器ARM端，由ARM發(fā)送命令給顯示屏模塊，詢問用戶是否切換到視頻顯示界面，若用戶同意切換，則圖像通過DSP與ARM間的公共內存(雙RAM)傳送到ARM端，實現人機界面裝置的多處理器協同處理，實時圖像由IXD顯示屏進行顯示，用戶可以通過實時的視頻信息，選擇提前出門迎接，或者通過語音識別模塊和觸覺識別模塊來控制人機界面裝置向門禁系統(tǒng)發(fā)送指令，開門或是發(fā)送指令給語音信箱，告訴門外人員家里無人等信息，若人員離開，不再進行下一步，否則，人機界面裝置會提示用戶是否開啟視頻存儲功能和報警系統(tǒng)；若用戶不方便切換至視頻界面或用戶不在家，則系統(tǒng)自動開啟視頻存儲功能，DSP處理器通過背景差分，楨間差分以及一些模式識別的算法篩選出有代表性的圖片(此處也為DSP處理器的最主要作用)，通過彩信的形式將圖片發(fā)送至用戶手機，此時用戶也可通過手機發(fā)送指令給人機界面裝置，進行開門和報警等簡單操作。若DSP處理器通過分析得出只是人員路過或者是自然環(huán)境變化等信息，則繼續(xù)實時監(jiān)控，不進行后續(xù)操作。本領域普通技術人員可以理解實施例中的裝置中的單元可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的單元可以合并為一個單元，也可以進一步拆分成多個子單元。綜上所述，本實用新型在單一處理器的人機界面設計的基礎上加入DSP和FPGA，組成ARM+DSP+FPGA協同工作的人機界面電路系統(tǒng)，使人機界面裝置具備了安全防護功能，提升了人機界面裝置的工作性能和工作能力，滿足了智能家庭中人機界面的安全要求，解決了存在的安全隱患?！け緦嵱眯滦偷娜藱C界面裝置加入了紅外線感應單元，提高了能源利用率和設備的人性化。便于維護和升級，在保證安全性的前提下減少了安裝、運行成本。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求1.一種基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，包括 人機交互單元，和人機界面控制單元連接，通過與被控對象進行交互采集被控對象的信號，將該信號傳輸給人機界面控制單元； 人機界面控制單元，和人機交互單元、顯示單元連接，包括進階精簡指令集機器ARM處理器，數字信號處理DSP處理器和現場可編程門陣列FPGA處理器，對所述被控對象的信號進行處理，將得到的處理結果、控制命令傳輸給顯示單元； 顯示單元，和所述人機界面控制單元連接，根據人機界面控制單元傳輸的控制命令，對處理結果進行顯示。
2.根據權利要求I所述的基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，所述的人機交互單元包括 信號采集單元，與模擬A/數字D轉換器連接，用于采集語音信號、觸覺信號、感應信號和圖像信號中的至少其一，并將采集的信號傳輸給A/D轉換器； A/D轉換器，與信號采集單元、信號傳輸單元連接，將信號采集單元采集的信號轉換為數字信號后傳輸給信號傳輸單元； 信號傳輸單元，與A/D轉換器連接，將所述A/D轉換器傳輸過來的信號發(fā)送至人機界面控制單元。
3.根據權利要求2所述的基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，所述的信號采集單元包括 觸覺識別單元，包括觸摸屏和實體鍵盤，通過所述觸摸屏和實體鍵盤采集所述被控對象的觸覺信號； 語音識別單元，采集通過麥克風輸入的被控對象的語音信號； 紅外感應單元，采集被控對象的紅外感應信號； 圖像信號采集單元，包括攝像頭，通過攝像頭采集被控對象的圖像信號。
4.根據權利要求I所述的基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，所述的顯示單元為液晶顯示器。
5.根據權利要求I至4任一項所述的基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，所述的人機界面控制單元中的ARM處理器，與所述人機交互單元和顯示單元連接，處理所述人機交互單元輸出的信號，并將產生的處理結果、控制命令傳輸給顯示單元； 所述的人機界面控制單元中的DSP處理器，和FPGA處理器連接，處理所述人機交互單元所傳輸的視頻和圖像信號； 所述的人機界面控制單元中的FPGA處理器，和ARM處理器、DSP處理器連接，采用FIFO對所述DSP處理器處理的視頻和圖像信號數據進行緩存。
6.根據權利要求I所述的基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，所述人機界面控制單元還包括 存儲單元，和ARM處理器連接，存儲所述ARM處理器得到的被控對象的處理結果、控制命令和動態(tài)參數，以及人機界面裝置的系統(tǒng)程序。
7.根據權利要求I所述的基于多處理器的人機界面裝置，其特征在于，所述人機界面控制單元還包括與所述ARM處理器相連接的接口單元，采用以太網接口、3G接口、WIFI接口、藍牙接口、同軸電纜有線電視接口、電力線載波接口、電話線接口和紅外接口中的至少其 一。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種基于多處理器的人機界面裝置。該裝置主要包括人機交互單元，和人機界面控制單元連接，通過與被控對象進行交互采集被控對象的信號，將該信號傳輸給人機界面控制單元；人機界面控制單元，和人機交互單元、顯示單元連接，包括ARM處理器，DSP處理器和FPGA處理器，對所述被控對象的信號進行處理，將得到的處理結果、控制命令傳輸給顯示單元；顯示單元，和所述人機界面控制單元連接，根據人機界面控制單元傳輸的控制命令，對處理結果進行顯示。
文檔編號G06F15/16GK202771369SQ20122040268
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權日2012年8月14日
發(fā)明者劉剛, 王運濤, 徐志方, 范紀青, 曹君男 申請人:海爾集團公司, 青島海爾智能家電科技有限公司