一种数字仪表系统和汽车的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种数字仪表系统和汽车，具体包括主控模块、视频采集模块、车载连接器、视频输出模块和存储设备。视频采集模块用于接收汽车的视频采集设备输出的对周围环境进行视频采集获得的视频信号，车载连接器用于接收汽车的运行信息和车况信息，主控模块用于接收视频信号、运行信息和车况信息，并设置有第一信息输出端和数据收发端口；存储设备与数据收发端口相连接，用于存储主控设备需要调用的程序文件和运行数据；视频输出模块与第一信息输出端相连接，用于接收主控模块输出的视频信号、运行信息和所述车况信息，并输出到汽车的显示设备，以使驾驶员能够方便读取各类信息。能够更好地满足汽车与驾驶员之间进行有效沟通的需求。
【专利说明】
_种数字仪表系统和汽车
技术领域
[0001]本申请涉及汽车技术领域，更具体地说，涉及一种数字仪表系统和汽车。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的发展，人们对汽车的安全性、舒适性和节能环保方面的需求逐渐提高，大量的汽车电子控制设备开始广泛地应用于汽车上。在汽车智能化、数字化、车辆云服务和大数据的背景下，传统的汽车仪表由于其显示的信息较少，仅能简单显示车速、发动机转速、油量和水温，已经无法满足汽车与驾驶员之间有效沟通的需求。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本申请提供一种数字仪表系统和汽车，用于显示汽车的多项运行参数，以满足汽车与驾驶员之间进行有效沟通的需求。
[0004]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0005]—种数字仪表系统，应用于汽车，包括:
[0006]视频采集模块，用于接收所述汽车上的视频采集设备输出的对周围环境进行视频米集获得的视频?目号；
[0007]车载连接器，用于接收所述汽车的运行信息和车况信息；
[0008]分别与所述视频采集模块、所述车载连接器相连接的主控模块，用于接收所述视频信号、所述运行信息和所述车况信息，并设置有信息输出端和数据收发端口；
[0009]与所述信息输出端相连接的视频输出模块，用于接收所述视频信号、所述运行信息和所述车况信息，并输出到所述汽车的显示设备；
[0010]与所述数据收发端口相连接的存储设备，用于存储所述主控设备需要调用的程序文件和运行数据。
[0011 ]可选的，所述视频采集模块包括视频采集卡。
[0012]可选的，所述车载连接器包括CAN控制器和开关量接口，其中:
[0013]所述CAN控制器用于连接所述汽车的CAN总线，并用于从所述CAN总线接收所述汽车的运行信息；
[0014]所述开关量接口用于接收所述汽车的车况信息。
[0015]可选的，所述车况信息包括车灯信号、安全信号、车门状态、刹车状态和驻车状态中的全部或部分状态信息。
[0016]可选的，所述存储设备包括主存单元和存储介质，其中:
[0017]所述主存单元用于存储所述程序文件；
[0018]所述存储介质用于存储所述运行数据。
[0019]可选的，还包括与所述主控模块相连的行车记录设备，其中:
[0020]所述行车记录设备用于存储所述视频信号、所述运行信息和所述车况信息。
[0021]可选的，所述行车记录设备设置有用于安装SD/TF卡的接口设备。
[0022]可选的，所述主控模块还设置有UART系统调试接口。
[0023]还包括与所述主控模块相连接的USB接口装置，其中:
[0024]所述USB接口装置用于接收烧录数据。
[0025]—种汽车，设置有如上所述的数字仪表系统。
[0026]从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种数字仪表系统和汽车，该系统应用于汽车上，用于为驾驶员提供反映汽车状态的各类信息，具体包括主控模块、视频采集模块、车载连接器、视频输出模块和存储设备。视频采集模块用于接收汽车的视频采集设备输出的对周围环境进行视频采集获得的视频信号，车载连接器用于接收汽车的运行信息和车况信息，主控模块用于接收视频信号、运行信息和车况信息，并设置有第一信息输出端和数据收发端口 ；存储设备与数据收发端口相连接，用于存储主控设备需要调用的程序文件和运行数据;视频输出模块与第一信息输出端相连接，用于接收主控模块输出的视频信号、运行信息和所述车况信息，并输出到汽车的显示设备，以使驾驶员能够方便读取各类信息。由于视频输出模块能够输出的视频信号、运行信息和车况信息远较模拟仪表所能够显示的运行参数为多，因此能够更好地满足汽车与驾驶员之间进行有效沟通的需求。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图；
[0029]图2为本申请另一实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图；
[0030]图3为本申请又一实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图；
[0031]图4为本申请又一实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图；
[0032]图5为本申请提供的一种数字仪表系统的软件启动流程图；
[0033]图6为本申请提供的一种启动映像拷贝的方法；
[0034]图7为本申请提供的一种部分休眠唤醒模式。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0036]实施例一
[0037]图1为本申请实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图。
[0038]如图1所示，本实施例提供的数字仪表系统应用于汽车上，用于替代传统的模拟仪表向驾驶员显示各种数据，具体包括主控模块10、视频采集模块20、车载连接器30、视频输出模块40和存储设备50，其中主控模块10分别与视频采集模块20、车载连接器30、视频输出模块40、存储设备50相连接。
[0039]视频采集模块20用于连接汽车上的视频采集设备，优选视频采集卡。视频采集设备包括用于采集汽车周边环境景象的摄像头，这些摄像头可以设置在车位、车头和车两侧，视频采集模块20则将视频采集设备采集到的视频信号输出到主控模块10。
[0040]车载连接器30用于接收汽车的运行信息和车况信息。
[0041]优选的，车载连接器30包括CAN控制器31和开关量接口 32，CAN控制器31与汽车的CAN总线相连接，用于接收CAN总线采集到的汽车的运行信息；而开关量接口 32分别与汽车的车灯、安全装置、车门和刹车系统相连接，从而接收到该汽车的车况信息，车况信息包括车灯信号、安全信号、车门状态、刹车状态和驻车状态中的全部或部分信息。
[0042]主控模块10设置有信息输出端11和数据收发端口12。视频输出模块40与主控模块1的信息输出端11相连接，存储设备12则通过该数据收发端口 12与主控模块1相连接。
[0043]视频输出模块40与汽车位于汽车的驾驶室内的显示设备相连接，用于从信息输出端11接收主控模块10输出的视频信号、运行信息和车况信息，并输出到该显示设备上，显示设备可选用紧凑可靠的液晶显示器，用于显示该视频信号、运行信息和车况信息，以方便驾驶员读取。
[0044]存储设备50用于存储程序文件和运行数据，该程序文件为主控模块10进行视频采集、信息数据和信号输出所需要的程序文档;而运行数据是主控模块在运行过程中所产生的中间数据和各种状态数据。
[0045]优选的，为了使存储设备50能够分别对程序文件和运行数据进行存储和读取，存储设备50包括用于存储程序文件的主存单元51和用于存储运行数据的存储介质52。
[0046]从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种数字仪表系统，该系统应用于汽车上，用于为驾驶员提供反映汽车状态的各类信息，具体包括主控模块、视频采集模块、车载连接器、视频输出模块和存储设备。视频采集模块用于接收汽车的视频采集设备输出的对周围环境进行视频采集获得的视频信号，车载连接器用于接收汽车的运行信息和车况信息，主控模块用于接收视频信号、运行信息和车况信息，并设置有第一信息输出端和数据收发端口 ；存储设备与数据收发端口相连接，用于存储主控设备需要调用的程序文件和运行数据;视频输出模块与第一信息输出端相连接，用于接收主控模块输出的视频信号、运行信息和所述车况信息，并输出到汽车的显示设备，以使驾驶员能够方便读取各类信息。由于视频输出模块能够输出的视频信号、运行信息和车况信息远较模拟仪表所能够显示的运行参数为多，因此能够更好地满足汽车与驾驶员之间进行有效沟通的需求。
[0047]实施例二
[0048]图2为本申请另一实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图。
[0049]如图2所示，本实施例提供的数字仪表系统是在上一实施例的基础上增设了行车记录设备60。
[0050]该行车记录设备60与主控模块10相连接，用于从主控设备10接收汽车的视频信息、运行信息和车况信息并予以保存，为以后对汽车的行车过程或车体状态进行评估提供依据，起到飞机的黑匣子的功能。
[0051]该行车记录设备60设置有SD/TF卡接口，用于插接用于存储视频信息、运行信息和车况信息的SD卡或者TF卡，以方便驾驶员随时将SD卡或者TF卡取下并予以读取或转存。
[0052]实施例三
[0053]图3为本申请又一实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图。
[0054]如图3所示，本实施例提供的数字仪表系统是在上一实施例的基础上增设了UART系统调试接口 70。该UART系统调试接口 70用于连接调试设备对该系统进行调试。
[0055]实施例四
[0056]图4为本申请又一实施例提供的一种数字仪表系统的结构框图。
[0057]如图4所示，本实施例提供的数字仪表系统是在上一实施例的基础上增设了USB接口装置80、该装置用于系统调试人员向系统内烧录程序文件或其他的支持文档。
[0058]下面，具体描述一下本申请提供的数字仪表的工作过程，由于本申请的数字仪表系统采用以下工作过程，从而比一般的数字仪表具有更快的启动速度。
[0059]如图5所示，本数字仪表系统的启动主要步骤包括上电/复位、片内固件运行、硬件设备初始化、读取存储器中的状态值和根据状态值选择启动方式。如果检测到是第一次启动或者新增加了外设，贝1J是采用XIP(Excute In Place)方式启动，Bootloader和Iinuxkernel就直接在Flash上运行，初始化硬件，建立内存空间映射。如果不是第一次启动或者且没有新增外设，则采用部分休眠唤醒的方式启动，加载上一次会话保存的内核映像，完成内核启动后，搜索设备和安装驱动，挂载根文件系统，优化启动脚本服务，监控服务间的依赖性。执行RCScript基本服务初始化和启动图像界面，并行加载服务，应用程序初始化等。
[0000]第一次启动时或检测到新的外设时，采用XIP(Execute In Place就地执行)技术。
[0061]数字仪表系统上电，待完成硬件的初始化后，bootloader并不是将压缩的内核代码拷贝到内存，而是直接在Flash中运行。就可以使用未压缩的linux kernel，省去拷贝以及解压缩的时间。
[0062]如图6所示，程序运行时，在内存中的映像，按照是否可读写以及运行的位置，主要可以分为两种:一种是只读的代码段text;另一种是可写的已初始化数据段data和未初始化的数据段bss。系统上电后，I inux kernel映像在Flash设备上执行以后，可按如下流程进行:
[0063 ] ①把内核映像中的da ta段和b s s段拷贝到RAM中
[0064]②设置好页表，启动MMU(Memory Management Unit)，使能转译查找缓冲TLB(Translat1n Lookaside Buffers)，提高CPU访问页表的性能。
[0065]③开启位于CPU和主存之间的高速缓冲存储器(Cache)，包括指令缓冲1-Cache和数据缓冲D-Cache。内核运行过程中，代码段映射到Flash空间，并加载到数据缓冲1-Cache中运行。data段和bss段映射到RAM主存空间，并加载到指令缓冲D-Cache中运行.
[0066]采用XIP技术后，系统节省了解压缩和拷贝代码段的时间30%，也减小了代码段占用的RAM主存空间。
[0067]非首次启动或没有新的硬件外设添加时，采用部分休眠唤醒模式。如图7所示，部分休眠唤醒模式包括关机过程和开机过程。
[0068]关机过程为:
[0069]数字仪表收到关机指令后，首先会停止接收CAN总线的数据，关闭基于OpenVG开发的仪表界面，停止应用层服务，将内核会话保存下来，存到磁盘介质，以供下次开机时使用。(车厂要求系统停止工作后，暗电流一般小于1mA，为了满足低功耗需求，系统关机后，不能给内存供电。将内核映像保存到断电不丢失的eMMC存储介质，可以降低系统功耗。而且一旦将汽车电池耗尽，还会影响汽车发动机的启动，将包含大量由应用程序使用的内存页舍弃，这也大大降低了写入存储介质所需的时间)
[0070]开机过程为:
[0071 ]数字仪表收到开机指令后，当检测到是从部分休眠唤醒模式启动，会跳过硬件初始化和软件环境准备的过程，将内核映像直接加载到主存RAM中，恢复上一次会话时内核的运行状态。接下来通过CAN控制器，解析车载连接器送过来的信号，并通过视频输出模块对解析后的协议信息进行融合显示。因为只加载的映像只有内核会话，没有应用层会话，使得启动过程拷贝和解压缩过程大大缩短。而放弃对大部分应用层会话。
[0072]另外，本申请还采用了分段启动处理，具体为:
[0073]①利用多核处理器并行运算的特点，将读取休眠文件和解压缩功能分开。
[0074]内核启动流程一般是先将存储介质上压缩的内核映像拷贝到内存，然后将解压缩内核，最后跳转到内核的入口地址，整个过程是串行的。通常来说，压缩比越高，算法越复杂，解压缩的速度越慢，从而造成造成复制时间(与压缩比成反比)和解压缩时间(一般与压缩比成正比)之间的矛盾。这里利用多核处理器并行运算的特点，使用高速的映像复制技术(如DMA2RAM)将内核映像复制到内存，同时并行解压缩内核映像，从而有效消除了压缩比与解压时间的矛盾。
[0075]②添加多阶段恢复功能
[0076]整个恢复阶段包括两个部分:I)重新读取上一次会话的内核映像，快速恢复虚拟地址空间，建立页表，设置好体系结构相关的环境等。2)初始化部分外设，如CAN控制器，为后期进一步的工作做好准备。
[0077]③根据分区是否可读写，采用两种文件系统，对于只读部分(如应用程序或大量的库文件及配置文件)，则采用只读的文件系统格式(eg:squashfs、ramfs)，提高挂载速度;对于可读写部分(如用作行车记录仪的视频存储)的文件系统，则采用可读写的文件系统格式(eg:ext3/ext4)
[0078]还有，本申请还对启动脚本进行改进，具体为:
[0079]①分析启动脚本各项服务之间的依赖性。一些启动脚本依赖于其他的服务，它们会阻塞直到依赖的服务启动，如果依赖的服务不能启动，它们会在那里一直等待。因此必须解决什么时候发送事件，什么时候处理事件。
[0080]Iinux完成内核引导后，会启动init进程，解析inittab脚本，并启动相应的系统服务，传统的Iinux是会串行的启动各个服务的。本专利采用基于依赖关系的解决方案，对inittab和rc.sysinit脚本进行重写。对服务和守护进程的依赖关系进行编码，如果某个服务无依赖关系，则立即并行启动，如果某服务依赖于其他服务，则需要保证它所有依赖的所有服务可用。
[0081]②采用busybox作为Shell控制台，优化系统性能。
[0082]Shell控制台是用户与操作系统交互的窗口，传统的BShell ,CShell虽然功能强大，但体积臃肿，这里采用busybox作为一个独立的程序。并且根据需求来配置Shell的功能，如Tab的代码补齐等，在数字仪表系统中用不到，完全可以裁剪掉。
[0083]实施例五
[0084]本实施例还提供了一种汽车，该汽车设置有上面任意一个实施例所提供的数字仪表系统，能够为驾驶员显示远较传统模拟仪表显示的运行参数为多的视频信号、运行信息和车况信息，从而能够更好地满足汽车与驾驶员之间进行有效沟通的需求。
[0085]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种数字仪表系统，应用于汽车，其特征在于，包括: 视频采集模块，用于接收所述汽车上的视频采集设备输出的对周围环境进行视频采集获得的视频ig号； 车载连接器，用于接收所述汽车的运行信息和车况信息； 分别与所述视频采集模块、所述车载连接器相连接的主控模块，用于接收所述视频信号、所述运行信息和所述车况信息，并设置有信息输出端和数据收发端口； 与所述信息输出端相连接的视频输出模块，用于接收所述视频信号、所述运行信息和所述车况信息，并输出到所述汽车的显示设备； 与所述数据收发端口相连接的存储设备，用于存储所述主控设备需要调用的程序文件和运行数据。2.如权利要求1所述的数字仪表系统，其特征在于，所述视频采集模块包括视频采集卡。3.如权利要求1所述的数字仪表系统，其特征在于，所述车载连接器包括CAN控制器和开关量接口，其中: 所述CAN控制器用于连接所述汽车的CAN总线，并用于从所述CAN总线接收所述汽车的运行信息； 所述开关量接口用于接收所述汽车的车况信息。4.如权利要求3所述的数字仪表系统，其特征在于，所述车况信息包括车灯信号、安全信号、车门状态、刹车状态和驻车状态中的全部或部分状态信息。5.如权利要求1所述的数字仪表系统，其特征在于，所述存储设备包括主存单元和存储介质，其中: 所述主存单元用于存储所述程序文件； 所述存储介质用于存储所述运行数据。6.如权利要求1?5任一项所述的数字仪表系统，其特征在于，还包括与所述主控模块相连的行车记录设备，其中: 所述行车记录设备用于存储所述视频信号、所述运行信息和所述车况信息。7.如权利要求6所述的数字仪表系统，其特征在于，所述行车记录设备设置有用于安装SD/TF卡的接口设备。8.如权利要求6所述的数字仪表系统，其特征在于，所述主控模块还设置有UART系统调试接口。9.如权利要求6所述的数字仪表系统，其特征在于，还包括与所述主控模块相连接的USB接口装置，其中: 所述USB接口装置用于接收烧录数据。10.一种汽车，其特征在于，设置有如权利要求1?9任一项所述的数字仪表系统。
【文档编号】B60K35/00GK205573641SQ201620183439
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】刘冬, 章军辉, 常嘉义, 李庆, 梁艳菊
【申请人】中科院微电子研究所昆山分所