控制器和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆控制技术，特别涉及一种控制器和车辆。


背景技术：

2.在相关技术中，车辆包括智能座舱控制器、娱乐系统控制器、自动驾驶控制器，智能座舱控制器实现智能座舱的功能，娱乐系统控制器实现娱乐的功能，自动驾驶控制器实现自动驾驶的功能，这种控制方式容易造成资源的浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种控制器和车辆。
4.本实用新型的控制器可以用于车辆，所述控制器包括至少一个控制芯片和微控制单元。所述控制芯片能够用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。所述微控制单元连接所述控制芯片，所述微控制单元用于监控所述控制芯片的运行情况并根据所述控制芯片的运行情况控制所述控制芯片。
5.在某些实施方式中，所述控制芯片包括第一控制芯片和第二控制芯片，所述第一控制芯片能够用于实现智能座舱和娱乐，所述第二控制芯片能够用于实现自动驾驶，所述微控制单元分别连接所述第一控制芯片和所述第二控制芯片，所述微控制单元用于分别监控所述第一控制芯片的运行情况和所述第二控制芯片的运行情况并根据所述第一控制芯片的运行情况控制所述第一控制芯片和根据所述第二控制芯片的运行情况控制所述第二控制芯片。
6.在某些实施方式中，所述控制芯片还包括第三控制芯片，所述微控制单元连接所述第三控制芯片，在所述第二控制芯片的运行情况异常时，所述微控制单元用于启动所述第三控制芯片以实现自动驾驶。
7.在某些实施方式中，所述控制芯片包括主控制芯片，所述主控制芯片能够用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。
8.在某些实施方式中，所述控制芯片包括副控制芯片，所述微控制单元连接所述副控制芯片，在所述主控制芯片的运行情况异常时，所述微控制单元用于启动所述副控制芯片以实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。
9.在某些实施方式中，所述控制器还包括以太网接口，所述以太网接口连接所述控制芯片，所述控制芯片通过所述以太网接口进行通信。
10.在某些实施方式中，所述控制器还包括视频输入电路，所述视频输入电路连接所述控制芯片，所述车辆的摄像头拍摄的视频能够通过所述视频输入电路输入所述控制芯片。
11.在某些实施方式中，所述控制器还包括视频输出电路，所述视频输出电路连接所述控制芯片，所述控制芯片能够通过所述视频输出电路连接所述车辆的显示屏。
12.在某些实施方式中，所述控制器还包括总线接口，所述总线接口连接所述微控制
单元，所述微控制单元能够通过所述总线接口连接车载网络。
13.本实用新型的车辆包括上述任意一种实施方式的控制器。
14.上述控制器和车辆中，控制芯片可以用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能，采用微控制单元监控控制芯片的运行情况，如此，不同功能的控制芯片可以共用微控制单元，微控制单元能够进行复用，可以避免资源的浪费。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是本实用新型的车辆的示意图；
18.图2至图4是本实用新型的控制器的示意图。
19.主要元件符号说明：
20.车辆100、控制器10、控制芯片112、第一控制芯片1121、第二控制芯片1122、第三控制芯片1123、主控制芯片1124、副控制芯片1125、微控制单元114、以太网接口116、视频输入电路118、视频输出电路122、总线接口124、电源电路126、驱动电路128、天线132、存储芯片134、存储器136、处理器138、功率放大器139、激光雷达20、摄像头30、显示屏40、车载网络50、雷达60、超声波传感器70、扬声器80。
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.在相关技术中，车辆包括智能座舱控制器(cockpit controller)、娱乐系统控制器(ivi head unit)、自动驾驶控制器(ad controller)，智能座舱控制器实现智能座舱的功能，娱乐系统控制器实现娱乐的功能，自动驾驶控制器实现自动驾驶的功能，智能座舱控制器、娱乐系统控制器、自动驾驶控制器都是分开设计的，各自围绕控制芯片(soc-system on chip或ap
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application processor)搭建了复杂的控制器方案。然而，两个控制器之间存在许多相同/相似的部件，分开设计的方案不能复用这些部件，容易造成资源的浪费。
23.另外，由于两个控制器之间存在许多交互需要，例如自动驾驶控制器和座舱控制器之间存在摄像头数据，地图数据，网络通信，定位数据，人机接口(hmi)交互，网关通信交互等等，为了连接两个控制器，还需要额外增加许多接口，例如：低电压差分信号(lvds)传输摄像头数据，以太网传输地图数据和网络通信等等，随着技术的发展，这些通信的交互带宽和延迟要求越来越高，lvds和以太网的带宽和延迟很有可能成为瓶颈。
24.请参阅图1和图2，本实用新型实施方式的控制器10可以用于车辆100。控制器10包括至少一个控制芯片112和微控制单元(mcu)114。控制芯片112能够用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。微控制单元114连接控制芯片112，微控制单元114用于监
控控制芯片112的运行情况并根据控制芯片112的运行情况控制控制芯片112。
25.上述控制器10中，控制芯片112可以用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能，采用微控制单元114监控控制芯片112的运行情况，如此，不同功能的控制芯片112可以共用微控制单元114，微控制单元114能够进行复用，可以避免资源的浪费。
26.控制器10可以集成在一个电路板上，通过壳体将控制器10保护起来，从而形成一个控制器10。
27.控制芯片112可以用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能，相当于本实用新型的控制器10将智能座舱控制器、娱乐系统控制器、自动驾驶控制器融合在一起，从而可以实现部件资源(例如微控制单元114)的复用，能够降低成本，并且多个控制芯片112可以相互通信或单个控制芯片112内部可以进行进程间通信(ipc)，从而解决两个控制器之间通信的瓶颈问题。
28.控制器10包括至少一个控制芯片112，也即是说，控制芯片112的数量可以是一个、两个、三个或更多个。微控制单元114的数量可以根据不同情况设计为一个、两个、三个或更多个，在此不做具体限定。
29.任意两个控制芯片112之间、或任意两个微控制单元114之间、或控制芯片112与微控制单元114之间，可以通过pcie，以太网，usb，thunderbolt，spi，uart，i2s，双端口ram等实现通信、实现连接，在此不做具体限定。
30.控制器10还可以用于控制车辆100的仪表、对车辆100的车身进行控制、控制车辆100的空调等，在此不做具体限定。
31.在某些实施方式中，控制器10包括多个控制芯片112，每个控制芯片112用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少一种功能，所有控制芯片112用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。例如控制器10包括两个控制芯片112，一个控制芯片112用于实现智能座舱，一个控制芯片112用于实现自动驾驶。又例如控制器10包括两个控制芯片112，一个控制芯片112用于实现智能座舱，一个控制芯片112用于实现娱乐。又例如控制器10包括两个控制芯片112，一个控制芯片112用于实现自动驾驶，一个控制芯片112用于实现娱乐。又例如控制器10包括三个控制芯片112，一个控制芯片112用于实现自动驾驶，一个控制芯片112用于实现娱乐，一个控制芯片112用于实现智能座舱。
32.请参阅图2，在某些实施方式中，控制芯片112包括第一控制芯片1121和第二控制芯片1122，第一控制芯片1121能够用于实现智能座舱和娱乐，第二控制芯片1122能够用于实现自动驾驶，微控制单元114分别连接第一控制芯片1121和第二控制芯片1122，微控制单元114用于分别监控第一控制芯片1121的运行情况和第二控制芯片1122的运行情况并根据第一控制芯片1121的运行情况控制第一控制芯片1121和根据第二控制芯片1122的运行情况控制第二控制芯片1122。
33.如此，可以通过第一控制芯片1121和第二控制芯片1122实现智能座舱、娱乐和自动驾驶，第一控制芯片1121和第二控制芯片1122可以共用微控制单元114，实现微控制单元114的复用。第一控制芯片1121和第二控制芯片1122之间可以通过pcie总线高速互联共享数据。
34.请继续参阅图2，在某些实施方式中，控制芯片112还包括第三控制芯片1123，微控制单元114连接第三控制芯片1123，在第二控制芯片1122的运行情况异常时，微控制单元
114用于启动第三控制芯片1123以实现自动驾驶。
35.在第二控制芯片1122的运行情况异常时，第三控制芯片1123可以使用，如此可以保证自动驾驶的安全性。
36.具体地，微控制单元114还可以监控控制芯片112的供电情况。在第二控制芯片1122的运行情况异常或供电情况异常时，可以重置第二控制芯片1122或者进入降级模式以降低第二控制芯片1122的优先级，并且启动第三控制芯片1123，从而可以利用第三控制芯片1123实现自动驾驶。
37.在某些实施方式中，车辆100仅需要达到sae j3016 l2及以下的辅助驾驶，此时可以不需要第三控制芯片1123。
38.请参阅图3，在某些实施方式中，控制芯片112包括主控制芯片1124，主控制芯片1124能够用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。
39.如此，可以通过单个控制芯片(主控制芯片1124)实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能，实现了芯片级融合，实现不同功能的主控制芯片1124可以使用一个微控制单元114，可以避免资源的浪费。
40.在软件层面上，可以通过虚拟化技术或芯片内资源隔离将实现不同功能的软件进行进一步融合，例如，可以通过虚拟化技术建立虚拟机，在虚拟机之上搭载多个操作系统或者容器以实现不同的应用，包括座舱控制(智能座舱)、自动驾驶等。具体地，在软件层面，通过虚拟化技术搭载多个虚拟机的操作系统(guest os)，例如qnx，linux，android，鸿蒙等，分别用来实现不同的功能。各guest os通过虚拟io和驱动程序访问控制芯片112内部硬件和外设器件，通过绑定控制芯片112中的cpu内核和内存实现安全隔离，通过共享内存(shared memory)，虚拟以太网(some/ip，dds，restful)等方式实现控制芯片112内的ipc交互通信。
41.为了实现sae j3016 l3/l4级别自动驾驶的功能安全要求(asil-d)，每个控制芯片112需要分别达到asil-b以上功能安全要求，同时每个控制芯片112内部具备asil-d级别的安全岛以运行安全关键任务。
42.请参阅图4，在某些实施方式中，控制芯片112包括副控制芯片1125，微控制单元114连接副控制芯片1125，在主控制芯片1124的运行情况异常时，微控制单元114用于启动副控制芯片1125以实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能。
43.在主控制芯片1124的运行情况异常时，副控制芯片1125可以使用，如此可以保证智能座舱、娱乐和自动驾驶的功能正常实现。
44.具体地，微控制单元114还可以监控控制芯片112的供电情况。在主控制芯片1124的运行情况异常或供电情况异常时，可以重置主控制芯片1124或者进入降级模式以降低主控制芯片1124的优先级，并且启动副控制芯片1125，从而可以利用副控制芯片1125实现智能座舱、娱乐和自动驾驶的功能。
45.在某些实施方式中，车辆100仅需要达到sae j3016 l2及以下的辅助驾驶，此时可以不需要副控制芯片1125。
46.在某些实施方式中，控制器10还包括以太网接口(ethernet interface)116，以太网接口116连接控制芯片112，控制芯片112通过以太网接口116进行通信。控制芯片112可以通过以太网接口116与车辆100上的其他元件进行通信，例如，控制芯片112可以通过以太网
接口116与激光雷达(lidar)20进行通信。如图1所示，以太网接口116可以分别连接第一控制芯片1121、第二控制芯片1122和第三控制芯片1123。如图2所示，以太网接口116可以连接主控制芯片1124。如图3所示，以太网接口116可以分别连接主控制芯片1124和副控制芯片1125。如此，以太网接口116可以只需要一个，可以实现以太网接口116的复用。
47.在某些实施方式中，以太网接口116还可以连接微控制单元114，微控制单元114可以通过以太网接口116与车辆100上的其他元件进行通信，例如，微控制单元114可以通过以太网接口116与激光雷达(lidar)20进行通信。
48.请参阅图2至图4，在某些实施方式中，控制器10还包括视频输入电路(video input)118，视频输入电路118连接控制芯片112，车辆100的摄像头30拍摄的视频能够通过视频输入电路118输入控制芯片112。控制芯片112可以通过视频输入电路118与摄像头30进行连接，从而使得控制芯片112可以通过视频输入电路118获取摄像头30拍摄的视频。如图2所示，视频输入电路118可以分别连接第二控制芯片1122和第三控制芯片1123，第一控制芯片1121可以通过pcie总线从第二控制芯片1122或第三控制芯片1123获取到摄像头30拍摄的视频。如图3所示，视频输入电路118可以连接主控制芯片1124。如图4所示，视频输入电路118可以分别连接主控制芯片1124和副控制芯片1125。如此，视频输入电路118可以只需要一个，可以实现视频输入电路118的复用。
49.请参阅图2至图4，在某些实施方式中，控制器10还包括视频输出电路(video output)122，视频输出电路122连接控制芯片112，控制芯片112能够通过视频输出电路122连接车辆100的显示屏40。控制芯片112可以通过视频输出电路122与显示屏40进行连接，从而使得控制芯片112可以通过视频输出电路122输出视频信息至显示屏40以进行显示。如图2所示，视频输出电路122可以连接第一控制芯片1121，第二控制芯片1122或第三控制芯片1123可以通过pcie总线将视频信息传输到第一控制芯片1121以通过显示屏40进行显示。如图3和图4所示，视频输出电路122可以连接主控制芯片1124。如此，视频输出电路122可以只需要一个，可以实现视频输出电路122的复用。
50.请参阅图2至图4，在某些实施方式中，控制器10还包括总线接口(can/lin接口)124，总线接口124连接微控制单元114，微控制单元114能够通过总线接口124连接车载网络50。微控制单元114可以通过总线接口124连接车载网络50，从而微控制单元114可以通过总线接口124与车载网络50上的元件进行通信。由于微控制单元114能够进行复用，因此，也能够实现总线接口124的复用。
51.在某些实施方式中，微控制单元114还可以通过总线接口124连接雷达(radar)60，从而使得微控制单元114可以通过总线接口124获取雷达60的信息。
52.在某些实施方式中，控制芯片112和微控制单元114还可以通过以太网接口116与车载网络50进行通信。
53.在某些实施方式中，控制器10还包括电源电路(power ic)126，电源电路126可以包括多个，每个控制芯片112和每个微控制单元114均可以对应一个电源电路126，如此，每个控制芯片112和每个微控制单元114可以有独立的供电以防止单点失效。
54.在某些实施方式中，控制器10还包括驱动电路(elmos)128，微控制单元114可以通过驱动电路128连接超声波传感器(uss)70。
55.在某些实施方式中，控制器10还包括天线132，控制芯片112可以通过天线132接收
射频信号(radio)或位置信息(例如gnss)。如图2所示，天线132可以连接第一控制芯片1121。如图3和图4所示，天线132可以连接主控制芯片1124。
56.在某些实施方式中，控制器10还包括存储芯片(例如flash)134和存储器(ram)136，存储芯片134可以包括多个，存储器136可以包括多个，每个控制芯片112可以对应一个存储芯片134和一个存储器136。
57.在某些实施方式中，控制器10还包括处理器(dsp)138和功率放大器(power amplifier)139，控制芯片112可以通过处理器138和功率放大器139连接扬声器(speakers)80。如图2所示，处理器138和功率放大器139可以连接第一控制芯片1121，第二控制芯片1122或第三控制芯片1123可以通过pcie总线将声音信息传输到第一控制芯片1121以通过扬声器80进行播放。如图3和图4所示，处理器138和功率放大器139可以连接主控制芯片1124。
58.请参阅图1，本实用新型实施方式的车辆100包括上述任意一种实施方式的控制器10和各种元器件(例如激光雷达20、摄像头30、显示屏40、车载网络50、雷达60、超声波传感器70、扬声器80等)，控制器10用于控制各种元器件工作。车辆100还包括发动机、底盘、车身等，在此不做具体限定。
59.上述车辆100中，控制芯片112可以用于实现智能座舱、娱乐和自动驾驶中的至少两种功能，采用微控制单元114监控控制芯片112的运行情况，如此，不同功能的控制芯片112可以共用微控制单元114，微控制单元114能够进行复用，可以避免资源的浪费。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
61.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
62.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
63.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。