基于多芯片协同工作的北斗终端装置及控制方法与流程

本发明涉及定位导航技术领域，尤其涉及车载导航终端功耗控制技术领域，具体是指一种基于多芯片协同工作的北斗终端装置及控制方法。

背景技术：

目前北斗车载终端装置主要由单处理器芯片、无线通信芯片、北斗导航芯片构成。国家相关部门也出台了针对北斗车载终端的技术法规。随着智能汽车与未来车联网技术的发展，车载终端将会趋于更多智能化、网络化。显然，现有的北斗终端方案中，采用功耗低单处理器系统，功能单一，很难满足智能化、网络化的功能需求。同时，采用高性能处理器的车载终端虽然功能有所增强，但是高功耗却很难满足法规及客户要求。另外，单处理器系统一旦发生故障，很难自我恢复，影响产品性能。因此，多芯片协同工作，即满足未来复杂功能需求，又能够满足法规要求，保证较低功耗，节能环境的技术与方法就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够基于多芯片协同工作实现北斗终端装置功耗控制的北斗终端装置及控制方法。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该基于多芯片协同工作的北斗终端装置，包括：

主芯片，用于处理车辆数据，并与服务平台进行通信；

协芯片，用于采集车辆数据，将所述的车辆数据发送至所述的主芯片，并控制系统的功耗，所述的协芯片与所述的主芯片相互通信；

通信选择芯片，用于根据所述的协芯片的信号切换通信路径，实现所述的主芯片和协芯片对于无线通信芯片及北斗导航芯片的通信控制权的交替，分别与所述的协芯片和所述的主芯片相互通信；

电源控制模块，用于为所述的无线通信芯片、北斗导航芯片和主芯片供电，所述的电源控制模块分别与所述的无线通信芯片、北斗导航芯片和主芯片供电连接，并接收来自所述的协芯片的信号；

无线通信芯片和北斗导航芯片，该无线通信芯片和北斗导航芯片均与所述的通信选择芯片相互通信。

较佳地，所述的协芯片与所述的主芯片通过I2C总线相互通信。

较佳地，所述的主芯片为可运行Linux操作系统的处理器芯片。

较佳地，所述的协芯片为16位单片机芯片。

还包括一种用于控制上述装置的基于多芯片协同工作的北斗终端装置的协芯片控制方法，包括以下步骤：

(1)开启所述的北斗终端装置，为所述的北斗终端装置装置供电；

(2)协芯片获取控制权；

(3)所述的协芯片判断是否收到电源信号，如果是，继续步骤(4)，否则，继续步骤(5)；

(4)所述的协芯片将控制权交给主芯片，继续步骤(6)；

(5)与服务平台进行数据通信，并进入低功耗模式，继续步骤(2)；

(6)所述的主芯片进入工作状态，同时，所述的协芯片与所述的主芯片保持通信；

(7)收到重启确认后，断开所述的主芯片的电源，继续步骤(2)。

较佳地，所述的步骤(4)包括以下步骤：

(4-1)所述的协芯片释放控制权；

(4-2)所述的主芯片进行初始化；

(4-3)所述的协芯片等待所述的主芯片发送启动模式请求；

(4-4)判断所述的协芯片是否收到所述的启动模式请求，如果是，继续步骤(4-5)，否则，继续步骤(4-6)；

(4-5)向所述的主芯片发送启动模式回复，继续步骤(6)；

(4-6)判断所述的启动模式请求是否超时，如果是，继续步骤(4-2)，否则，继续步骤(4-3)。

较佳地，所述的步骤(5)包括以下步骤：

(5-1)与平台数据进行通讯；

(5-2)所述的协芯片判断通讯是否完成，如果是，继续步骤(5-3)，否则，继续步骤(5-1)；

(5-3)进入低功耗模式，切断所述的北斗导航芯片的电源；

(5-4)对低功耗模式进行计时；

(5-5)所述的协芯片判断低功耗模式的时间是否超时，如果是，继续步骤(2)，否则，继续步骤(5-4)。

较佳地，所述的步骤(6)与步骤(7)之间，具体包括以下步骤：

(6-1)与所述的主芯片保持通信；

(6-2)所述的协芯片判断所述的电源信号是否有效，如果是，继续步骤(6-3)，否则，继续步骤(6-4)；

(6-3)所述的协芯片判断是否收到重启请求，如果是，继续步骤(6-8)，否则，继续步骤(6-7)；

(6-4)所述的协芯片向所述的主芯片发送重启请求；

(6-5)所述的协芯片判断是否收到来自所述的主芯片的重启确认，如果是，继续步骤(6-a)，否则，继续步骤(6-6)；

(6-6)所述的协芯片判断等待重启确认的时间是否超时，如果是，继续步骤(6-8)，否则，继续步骤(6-5)；

(6-7)所述的协芯片判断是否收到心跳数据，如果是，继续步骤(6-1)，否则，继续步骤(6-8)；

(6-8)断开所述的主芯片的电源，继续步骤(2)。

还包括一种基于多芯片协同工作的北斗终端装置的主芯片控制方法，该方法与上述协芯片控制方法协同进行，包括以下步骤：

(8)所述的主芯片进行初始化，并获取控制权；

(9)向所述的协芯片发送启动模式请求；

(10)所述的主芯片进入工作状态，并实时检测是否需要重启，如果是，接续步骤(11)

(11)向所述的协芯片发送重启请求，并准备重启。

较佳地，所述的主芯片进行初始化，具体为：

所述的主芯片将所述的协芯片注册并初始化成为Linux的I2C设备驱动器。

较佳地，所述的步骤(10)与步骤(11)之间，具体包括以下步骤：

(10-1)判断是否接受到启动请求回复，如果是，继续步骤(10-4)，否则，继续步骤(10-2)；

(10-2)判断发送启动请求的次数手否超过设定值，如果是，继续步骤(10-3)，否则，继续步骤(9)；

(10-3)显示异常故障，开启故障诊断模式，继续步骤(10-5)；

(10-4)判断启动模式，并开启相应的启动模式；

(10-5)判断主芯片是否需要重启，如果是，继续步骤(11)，否则，继续步骤(10-4)。

更佳地，所述的启动模式包括下线检测模式、系统恢复或升级模式、正常工作模式、低功耗启动模式和故障诊断模式。

较佳地，所述的准备重启，具体包括以下步骤：

(11-1)所述的主芯片停止当前任务，并保存工作数据；

(11-2)向所述的协芯片发送重启确认。

采用了该发明中的基于多芯片协同工作的北斗终端装置及控制方法，通过多芯片协同工作保证了终端装置的高性能、强扩展性、低功耗的性能；实现系统功耗的动态管理与控制以及多工作模式的管理与切换，增强主控芯片的功能性，拥有自我诊断功能，保证系统的稳定性和系统自恢复能力；并且通信高速而稳定，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的基于多芯片协同工作的北斗终端装置的结构示意图图。

图2为本发明的基于多芯片协同工作的北斗终端装置的协芯片控制方法的流程图。

图3为本发明的基于多芯片协同工作的北斗终端装置的主芯片控制方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

在一种可行的实施方式中，该基于多芯片协同工作的北斗终端装置，包括：

主芯片，用于处理车辆数据，并与服务平台进行通信；

协芯片，用于采集车辆数据，将所述的车辆数据发送至所述的主芯片，并控制系统的功耗，所述的协芯片与所述的主芯片相互通信；

通信选择芯片，用于根据所述的协芯片的信号切换通信路径，实现所述的主芯片和协芯片对于无线通信芯片及北斗导航芯片的通信控制权的交替，分别与所述的协芯片和所述的主芯片相互通信；

电源控制模块，用于为所述的无线通信芯片、北斗导航芯片和主芯片供电，所述的电源控制模块分别与所述的无线通信芯片、北斗导航芯片和主芯片供电连接，并接收来自所述的协芯片的信号；

无线通信芯片和北斗导航芯片，该无线通信芯片和北斗导航芯片均与所述的通信选择芯片相互通信。

在一种较佳的实施方式中，所述的协芯片与所述的主芯片通过I2C总线相互通信。

在一种较佳的实施方式中，所述的主芯片为可运行Linux操作系统的处理器芯片。

在一种较佳的实施方式中，所述的协芯片为16位单片机芯片。

还包括一种用于控制上述装置的基于多芯片协同工作的北斗终端装置的协芯片控制方法，包括以下步骤：

(1)开启所述的北斗终端装置，为所述的北斗终端装置装置供电；

(2)协芯片获取控制权；

(3)所述的协芯片判断是否收到电源信号，如果是，继续步骤(4)，否则，继续步骤(5)；

(4)所述的协芯片将控制权交给主芯片，继续步骤(6)；

(5)与服务平台进行数据通信，并进入低功耗模式，继续步骤(2)；

(6)所述的主芯片进入工作状态，同时，所述的协芯片与所述的主芯片保持通信；

(7)收到重启确认后，断开所述的主芯片的电源，继续步骤(2)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(4)包括以下步骤：

(4-1)所述的协芯片释放控制权；

(4-2)所述的主芯片进行初始化；

(4-3)所述的协芯片等待所述的主芯片发送启动模式请求；

(4-4)判断所述的协芯片是否收到所述的启动模式请求，如果是，继续步骤(4-5)，否则，继续步骤(4-6)；

(4-5)向所述的主芯片发送启动模式回复，继续步骤(6)；

(4-6)判断所述的启动模式请求是否超时，如果是，继续步骤(4-2)，否则，继续步骤(4-3)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(5)包括以下步骤：

(5-1)与平台数据进行通讯；

(5-2)所述的协芯片判断通讯是否完成，如果是，继续步骤(5-3)，否则，继续步骤(5-1)；

(5-3)进入低功耗模式，切断所述的北斗导航芯片的电源；

(5-4)对低功耗模式进行计时；

(5-5)所述的协芯片判断低功耗模式的时间是否超时，如果是，继续步骤(2)，否则，继续步骤(5-4)。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(6)与步骤(7)之间，具体包括以下步骤：

(6-1)与所述的主芯片保持通信；

(6-2)所述的协芯片判断所述的电源信号是否有效，如果是，继续步骤(6-3)，否则，继续步骤(6-4)；

(6-3)所述的协芯片判断是否收到重启请求，如果是，继续步骤(6-8)，否则，继续步骤(6-7)；

(6-4)所述的协芯片向所述的主芯片发送重启请求；

(6-5)所述的协芯片判断是否收到来自所述的主芯片的重启确认，如果是，继续步骤(6-a)，否则，继续步骤(6-6)；

(6-6)所述的协芯片判断等待重启确认的时间是否超时，如果是，继续步骤(6-8)，否则，继续步骤(6-5)；

(6-7)所述的协芯片判断是否收到心跳数据，如果是，继续步骤(6-1)，否则，继续步骤(6-8)；

(6-8)断开所述的主芯片的电源，继续步骤(2)。

还包括一种基于多芯片协同工作的北斗终端装置的主芯片控制方法，该方法与上述协芯片控制方法协同进行，包括以下步骤：

(8)所述的主芯片进行初始化，并获取控制权；

(9)向所述的协芯片发送启动模式请求；

(10)所述的主芯片进入工作状态，并实时检测是否需要重启，如果是，接续步骤(11)

(11)向所述的协芯片发送重启请求，并准备重启。

在一种较佳的实施方式中，所述的主芯片进行初始化，具体为：

所述的主芯片将所述的协芯片注册并初始化成为Linux的I2C设备驱动器。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(10)与步骤(11)之间，具体包括以下步骤：

(10-1)判断是否接受到启动请求回复，如果是，继续步骤(10-4)，否则，继续步骤(10-2)；

(10-2)判断发送启动请求的次数手否超过设定值，如果是，继续步骤(10-3)，否则，继续步骤(9)；

(10-3)显示异常故障，开启故障诊断模式，继续步骤(10-5)；

(10-4)判断启动模式，并开启相应的启动模式；

(10-5)判断主芯片是否需要重启，如果是，继续步骤(11)，否则，继续步骤(10-4)。

在一种更佳的实施方式中，所述的启动模式包括下线检测模式、系统恢复或升级模式、正常工作模式、低功耗启动模式和故障诊断模式。

在一种较佳的实施方式中，所述的准备重启，具体包括以下步骤：

(11-1)所述的主芯片停止当前任务，并保存工作数据；

(11-2)向所述的协芯片发送重启确认。

本发明提供一种基于多芯片协同工作的北斗终端装置及控制方法，该基于多芯片的北斗终端装置，其包括主芯片、协芯片、无线通信芯片、北斗导航芯片、通道选择芯片、电源控制模块。主芯片负责车辆数据的处理与平台通信，将车辆数据通过无线通信方式按交通部相关法规协议要求，上传至服务平台。协芯片负责车辆数据的采集与系统功耗控制，协芯片通过I2C(Inter-Integrated Circuit，I2C总线)总线与主芯片进行通信，用于协调相关控制策略。主芯片、协芯片均可对无线通信芯片及北斗导航芯片进行控制，通过通道选择芯片实现相关控制策略，通过对于电源供电电路、通信链路的控制与切换，实现系统功耗的动态调节，保证装置满足法规的相关要求。

如图1所示，主芯片与协芯片之间通过I2C总线进行双向通信，用于实现主芯片与协芯片之间的数据沟通保证芯片间数据传输的双向性、高效性、稳定性，；协芯片通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)控制通道选择芯片及电源控制模块；电源控制模块可根据不同的GPIO输入，对主芯片、无线通信芯片、北斗导航芯片进行供电控制；通道选择芯片可根据不同的GPIO输入，切换UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/异步收发传输器)通信路径，以实现主芯片与协芯片对于无线通信芯片及北斗导航芯片的通信控制权，其中，主芯片与协芯片均可与服务器平台进行通信，当主、协芯片同时工作时，由主芯片负责平台数据通信；当只有协芯片工作时，由协芯片负责平台数据通信，即与服务平台通信。

如图2所示，协芯片在系统上电后，首先会获取无线通信芯片与北斗导航芯片的控制权，内容包括芯片的上电时序控制以及初始化操作；接下来，检测ACC电源(汽车用的电源)是否上电；如果上电，则进入正常模式，否则进入低功耗模式。正常模式下，首先是释放无线通信芯片与北斗导航芯片控制权，内容包括UART串通道的切换以及芯片模式控制；完成释放后，初始化主芯片，内容包括主芯片上电控制以及外围电路上电控制；等待主芯片启动模式请求，收到请求表明主芯片已经初始化并启动完成，立即回复启动模式，并进入与主芯片通信；否则，重新初始化主芯片；当协芯片与主芯片通信时，检测ACC信号是否有效；有效时继续检测是否收到重启信号；当ACC无效时，立即向主芯片发送重启请求，在收到确认回复后，断开主芯片电源及相关外围电路；当ACC有效时，检查心跳数据是否有效，心跳数据无效时，立即断开主芯片电源及相关外围电路，重新获取芯片控制权。低功耗模式下，首先完成与平台通信任务，通信完成后，进入低功耗模式，其内容包括将无线通信芯片进入芯片的低功耗模式，将北斗导航芯片电源切断，协芯片进入低功耗模式，同时启动低功耗计时器，当计时器超时后，重启唤醒各模块，并再次获取芯片控制权。

如图3所示，主芯片在协芯片供电唤醒后，首先完成主芯片初始化，内容包括将协芯片注册并初始化成为Linux的I2C设备驱动器；接下来，获取无线通信芯片与北斗导航芯片的控制权，内容包括将两者注册并初始化为Linux的字符设备驱动器；设备注册完成后，立即通过I2C通信方式，发送启动模式请求，并等待协芯片回复。收到回复后，判断启动模式，并进入相应的运行模式中，运行模式包括下线检测模式、系统恢复或升级模式、正常工作模式、低功耗启动模式、故障诊断模式。回复超过请求次数后，直接显示异常故障并自动进入故障诊断模式。每种模式下，均会检测是否需要重启系统的请求，一旦请求发生，立即停止当前任务，并保存好相关数据；完成准备重启工作后，发送重启请求给协芯片，通过主芯片、协芯片的通信，实现多工作模式的动态切换，同时保证主芯片运行的稳定性与可恢复性。

在一种进一步的实施方式中，主芯片采用Linux操作系统，为应用开发与运行提供可靠、稳定的运行环境；协芯片采用低功耗、高稳定性的传统16位单片机，管理系统供电时序以及其它芯片的控制权；主芯片与协芯片之间采用I2C通信方式，通信方式相较传统UART通信更快速，更可靠；协芯片通过ACC电源来判断工作模式，工作模式分为正常模式与低功耗模式两种；协芯片可通过GPIO独立控制无线通信芯片、北斗导航芯片以及主芯片的供电电路，同时可切换无线通信芯片、北斗导航芯片的通信通道；协芯片可通过I2C通道，控制主芯片系统的运行模式，主芯片同样可以通过I2C通道标定下一次重启后主芯片的运行模式；主芯片可根据不同运行模式及运行任务，通过I2C通信方式，通知协芯片对外围芯片的供电进行控制，以实现动态的系统功耗控制；主芯片与协芯片间，通过心跳数据包，来维持系统的正常工作，当主芯片发生系统故障时，协芯片可监测并即时恢复系统；当协芯片发生系统故障时，主芯片可监测并及时显示故障信息。

以下，通过实施例进一步展示本发明的工作方式：

实施例一：

本发明专利北斗终端装置安装在车辆上，连接电瓶供电与ACC电源信号。

连接电瓶后，协芯片上电并开始运行，此时车辆未点火，ACC无信号；如图2所示，协芯片获取无线通信芯片和北斗导航芯片的控制权，并完成对它们的初始化；检测到ACC信号后，进行与服务器平台通信状态；通信任务完成后，关闭北斗导航芯片电源，控制无线通信芯片进入低功耗模式，同时跳出通信任务，协芯片主动进入低功耗模式，并启动低功耗计时器，等待超时事件发生；当完成超时后，再次跳转到ACC信号检测模块，重复上述过程。

当车辆点火后，ACC电源输出信号；协芯片检测到ACC电源信号输出有效时，立即释放对无线通信芯片和北斗导航芯片的控制权；同时，初始化主芯片及相关外围电路，进入等待接收状态；当协芯片成功接收到主芯片发送的启动模式请求后，立即回复主芯片相应的启动模式，并主动进入数据接收与发送模式。

当车辆点火后，协芯片成功初始化主芯片后，主芯片中Linux操作系统开始运行；Linux系统初始化过程中，包括I2C设备驱动器、无线通信模块设备驱动器、北斗导航模块设备驱动器在内的设备驱动程序完成注册与初始化。主芯片立即向协芯片发送启动模式请求，并等待协芯片回复。协芯片回复正常启动模式，主芯片判断启动模式后，启动正常模式的程序。

当主芯片进入正常模式时，主芯片与协芯片间采用5秒一次的心跳数据，由主芯片发送，协芯片回复的方式；当协芯片接收心跳数据超时，说明主芯片系统出现异常，协芯片将立即重启主芯片，并重新等待主芯片启动完成；协芯片除了接收来自主芯片数据外，还负责采集车辆数据，并发送给主芯片处理。

当车辆熄火后，ACC电源输出信号失效；协芯片检测到ACC电源信号输出无效时，立即通知主芯片进行重启准备；主芯片在收到重启命令后，中断当前任务并保护好重要数据；主芯片重启准备完成后，立即回复确认重启命令给协芯片；协芯片得到确认命令后，断开主芯片电源，并重新获得芯片控制权，重新进入ACC检测状态。

实施例二：

本实施例与上述实施例基本相同，当车辆点火后，主芯片进行正常工作模式，并运行正常程序；程序收到服务器下台下发的远程升级包程序；完成升级包下载后，向协芯片发送系统恢复或升级模式的命令；协芯片接收到请求后，保存相应启动模式的标志位，并断开主芯片电源，重新初始化主芯片；如图3所示，按照控制流程，主芯片将进入系统恢复或升级模式；同理，可使主芯片进入下线检测模式、正常启动模式、低功耗启动模式、故障诊断模式。

采用了该发明中的基于多芯片协同工作的北斗终端装置及控制方法，通过多芯片协同工作保证了终端装置的高性能、强扩展性、低功耗的性能；实现系统功耗的动态管理与控制以及多工作模式的管理与切换，增强主控芯片的功能性，拥有自我诊断功能，保证系统的稳定性和系统自恢复能力；并且通信高速而稳定，具有广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。