基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表的制作方法

本实用新型涉及汽车仪表领域，尤其涉及一种基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表。

背景技术：

汽车组合仪表，作为驾驶者获取车辆状态的重要信息来源，其安全可靠性能要求较高，原则上在行驶过程中不允许出现损坏现象，领域中，除了传统仪表，一种全液晶虚拟仪表的技术也被提出，相比传统仪表，全液晶虚拟仪表从性能上要求MCU工作频率高，支持3D加速引擎，采用实时操作系统，具备高速视频信号输入输出处理功能。

这就对汽车组合仪表硬件设计提出了更高的要求，各种苛刻的条件使硬件设计、系统设计更加困难，造成了工程师的开发困境。现有技术中，缺乏既能兼顾实现传统仪表和全液晶虚拟仪表的特点，又可降低开发难度的可靠硬件手段。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表，包括液晶屏，所述液晶屏包括液晶驱动板和液晶背光板，还包括主MCU系统和辅助MCU系统；所述主MCU系统与辅助MCU系统间通讯连接；

所述主MCU系统分别连接整车娱乐系统以及所述液晶驱动板，用以运行操作系统，进而与所述整车娱乐系统和/或所述液晶驱动板交互；所述主MCU系统至少包括主MCU；所述主MCU系统进一步用以：

接收和处理所述整车娱乐系统传输而来的数据和/或所述辅助MCU系统处理得到的数据；

将接收到的仪表信息反馈至所述整车娱乐系统，进而传至整车抬头显示设备；

通过所述液晶驱动板更新液晶画面；

所述辅助MCU系统还分别连接整车基础系统和所述液晶背光板，所述辅助MCU系统至少包括辅助MCU，所述辅助MCU系统进一步用以：

自所述整车基础系统接收、处理得到整车数据信息，并将其中的部分或全部反馈至所述主MCU系统，以及驱动所述液晶背光板工作。

可选的，所述主MCU系统还包括CVBS接收模块、LVDS接收模块，所述主MCU通过所述CVBS接收模块和LVDS接收模块分别通讯连接所述整车娱乐系统信息

所述主MCU进一步用以：

通过所述CVBS接收模块接收所述整车娱乐系统传输而来的整车摄像头数据，并能够使其更新显示于液晶画面；

通过所述LVDS接收模块接收所述整车娱乐系统传输而来的中控多媒体数据，进而能够据此更新液晶画面中的导航画面和/或相应的娱乐画面。

可选的，所述主MCU系统还包括第一内部CAN通讯模块和LVDS发送模块，所述主MCU通过所述第一内部CAN通讯模块与所述辅助MCU系统通讯连接，所述主MCU通过所述LVDS发送模块通讯连接所述整车娱乐系统，所述主MCU进一步用以通过所述第一内部CAN通讯模块接收自所述辅助MCU系统传输而来的数据，将其中的仪表信息通过所述LVDS发送模块发送至所述整车抬头显示设备。

可选的，所述主MCU系统还包括连接至所述主MCU的内存模块、FLASH存储模块和晶振。

可选的，所述主MCU系统还包括连接至所述主MCU的USB模块和UART串口通讯模块，所述USB模块和UART串口通讯模块通讯连接至整车测试接口，USB模块UART串口通讯模块用于操作系统调试，

所述主MCU进一步用以：

通过所述USB模块的双向通信，实现操作系统的软件升级；

通过所述UART串口通讯模块实现操作系统调试时主MCU后台操作系统控制和状态打印。

可选的，所述辅助MCU系统还包括第二内部CAN通讯模块、对外CAN通讯模块、开关信号输入模块和模拟信号输入模块，所述辅助MCU通过所述对外CAN通讯模块、开关信号输入模块和模拟信号输入模块与所述整车基础系统通讯连接，进而：

所述辅助MCU进一步用以：

通过所述模拟信号输入模块接收和处理所述整车基础系统反馈而来的整车模拟信号和/或电源信号；

通过所述开关信号输入模块接收和处理所述整车基础系统反馈而来的整车开关信号；

基于所述模拟信号和/或电源信号和/或整车开关信号，得到整车数据信息，将其中的部分或全部通过所述第二内部CAN通讯模块反馈至所述主MCU系统；

驱动所述液晶背光板工作。

可选的，所述辅助MCU系统还包括连接于所述辅助MCU的晶振、喇叭驱动模块和指示灯驱动模块。

可选的，所述主MCU系统还包括PMIC电源管理模块，所述辅助MCU系统还包括第一电源转换模块、电源管理模块和第二电源转换模块，所述整车基础系统所供应的电源一方面经所述第一电源转换模块转换后供应至所述辅助MCU，另一方面依次先经所述第二电源转换模块转换，再经所述PMIC电源管理模块后供应输出至所述主MCU，所述电源管理模块用以响应所述辅助MCU的反馈，控制是否供电至所述第二电源转换模块。

可选的，所述主MCU系统和辅助MCU系统之间还通过连接至所述主MCU的第一内部CAN通讯模块连接至辅助MCU的第二内部CAN通讯模块之间响应控制指令并收发校验数据，以实现通讯校验。

本实用新型及其可选方案中，采用了双MCU方案，主MCU系统可以采用ARM核微处理器，主要负责USB通讯、视频通讯处理和图像显示，软件可以采用QNX、LINUX操作系统；辅助MCU系统可以采用常规32位处理器，主要完成电源管理，CAN通讯，低速信号处理，喇叭驱动等功能至少之一，软件可以采用分时任务。

该方案解决单芯片液晶仪表操作系统目前很难满足最小启动时间问题，最大限度保留复用现有CAN通信技术，降低开发难度，缩短开发周期，节约开发成本，解决单芯片静态功耗大不满足行业标准要求的问题，从行驶安全上考虑，双MCU比单芯片方案可靠性高，防止极端工况条件下操作系统死机，且无法重启，进一步可选方案中，实现了视频通讯，3D UI加速渲染，该架构可实现多规格，比如，多分辨率TFT液晶屏，可涵盖3.5寸、7寸、10.25寸、12.3寸四种屏幕，像素可涵盖400×240、800×480、1280×480、1440×548、1280×720五种规格，满足了用户的各种需求,本方案延续了传统组合仪表技术，开拓了全液晶虚拟仪表的功能，实现了组合仪表平台化开发。

附图说明

图1是本实用新型一可选实施例中基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表的模块连接示意图；

图2是本实用新型一可选实施例中基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表的运行控制流程图；

图中，1、主MCU系统；2、辅助MCU系统；3、整车；4、液晶屏

1.1、PMIC电源管理模块；1.2、2G DDR3内存模块；1.3、4G eMMC FLASH存储模块；1.4、16M SPI NOR FLASH存储模块；1.5、第一内部CAN通讯模块；1.6、晶振；1.7、USB模块；1.8、UART串口通讯模块；1.9、LVDS发送模块；1.10、LVDS接收模块；1.11、CVBS接收模块；1.12主MCU；

2.1、第二电源转换模块；2.2、电源管理模块；2.3、第一电源转换模块；2.4、对外CAN通讯模块；2.5、开关信号输入模块；2.6、模拟信号输入模块；2.7、指示灯驱动模块；2.8、喇叭驱动模块；2.9、液晶背光驱动模块；2.10、晶振；2.11、第二内部CAN通讯模块；1.12、辅助MCU；

3.1、整车基础系统；3.2、整车娱乐系统；3.3、整车测试接口。

4.1、液晶驱动版；4.2、液晶背光板。

具体实施方式

以下将结合图1和图2对本实用新型提供的基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表及其运行控制方法进行详细的描述，其为本实用新型可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

本实用新型提供了一种基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表，包括液晶屏4，所述液晶屏4包括液晶驱动板4.1和液晶背光板4.2，还包括主MCU系统1和辅助MCU系统2；所述主MCU系统1与辅助MCU系统2间通讯连接；

所述主MCU系统1分别连接整车娱乐系统以及所述液晶驱动板4.1，用以运行操作系统，进而与所述整车娱乐系统和/或所述液晶驱动板4.1交互；所述主MCU系统1至少包括主MCU1.12，可采用ARM核微处理器；所述主MCU系统1进一步用以：

接收和处理所述整车娱乐系统传输而来的数据和/或所述辅助MCU系统2处理得到的数据；

将接收到的仪表信息反馈至所述整车娱乐系统，进而传至整车抬头显示设备；

通过所述液晶驱动板4.1更新液晶画面；主MCU1.12通过接收来的信号流更新TFT液晶画面；

结合后文可以进一步简述包含以下几个功能：主MCU系统1完成视频信号输入输出处理，包含CVBS，LVSD；主MCU系统1完成USB，UART通讯用来控制操作系统和更新软件，主MCU系统1完成液晶屏显示。

可选的，所述主MCU系统1和辅助MCU系统2之间还通过连接至所述主MCU1.12的第一内部CAN通讯模块1.5连接至辅助MCU2.12的第二内部CAN通讯模块2.11收发校验数据，以实现通讯校验。进一步具体来说，辅助MCU2.12与第一内部CAN通讯模块1.52.11双向通信，接收主MCU系统1数据，用来校验数据防止主MCU1.12死机，以及如前文所提到的，发送仪表数据。所述主MCU1.12与辅助MCU2.12通过CAN通讯进行相互校验主MCU1.12，死机防止死机。

所述辅助MCU系统2还分别连接整车基础系统和所述液晶背光板4.2，所述辅助MCU系统2至少包括辅助MCU2.12，所述辅助MCU系统2进一步用以：

自所述整车基础系统接收、处理得到整车数据信息，并将其中的部分或全部反馈至所述主MCU系统1，以及驱动所述液晶背光板4.2工作。

可选的，所述主MCU系统1还包括CVBS接收模块1.11、LVDS接收模块1.10，所述主MCU1.12通过所述CVBS接收模块1.11和LVDS接收模块1.10分别通讯连接所述整车娱乐系统，进而：

所述主MCU1.12进一步用以：

通过所述CVBS接收模块1.11接收所述整车娱乐系统传输而来的整车摄像头数据，并能够使其更新显示于液晶画面；

通过所述LVDS接收模块1.10接收所述整车娱乐系统传输而来的中控多媒体数据，进而能够据此更新液晶画面中的导航画面和/或相应的娱乐画面；

可选的，所述主MCU系统1还包括第一内部CAN通讯模块1.5和LVDS发送模块1.9，所述主MCU1.12通过所述第一内部CAN通讯模块1.5与所述辅助MCU系统2通讯连接，所述主MCU1.12通过所述LVDS发送模块1.9通讯连接所述整车娱乐系统，所述主MCU1.12进一步用以通过所述第一内部CAN通讯模块1.5接收自所述辅助MCU系统2传输而来的数据，将其中的仪表信息通过所述LVDS发送模块1.9发送至所述整车抬头显示设备。可见，LVDS发送模块1.9主要向抬头显示设备HUD发送图像信息。所述主MCU1.12与辅助MCU2.12通过CAN通讯协议进行数据传递。

其中，CVBS接收模块1.11、LVDS接收模块1.10、LVDS发送模块1.9主要是完成视频传输任务，CVBS接收模块1.11接收倒车摄像头信息，LVDS接收模块1.10主要接收中控多媒体、导航数据，UART串口通讯模块1.8用于操作系统调试。

可选的，所述主MCU系统1还包括连接至所述主MCU1.12的内存模块、FLASH存储模块和晶振。其中，PMIC电源管理模块2.21.1、2G DDR3内存模块1.2、4G eMMC FLASH存储模块1.3、16M SPI NOR FLASH存储模块1.4、晶振、主MCU1.12ARM核1.12是构成操作系统运行起来的基本硬件要素，PMIC电源管理模块2.21.1向主MCU1.12提供各种电压使芯片正常工作，2G DDR3内存模块1.2作为主MCU1.12的内存主要存储操作系统的临时数据，4G eMMC FLASH存储模块主要存储操作系统中的文件系统、仪表UI数据、3D库文件、应用程序以及通讯列表，16M SPI NOR FLASH存储模块1.4主要存储引导程序BOOT。

可选的，所述主MCU系统1还包括连接至所述主MCU1.12的USB模块1.7和UART串口通讯模块1.8，所述USB模块1.7和UART串口通讯模块1.8通讯连接至整车测试接口，所述主MCU1.12进一步用以：

通过所述USB模块1.7的双向通信，实现操作系统的软件升级。

通过所述UART串口通讯模块1.8实现操作系统调试时主MCU后台操作系统控制和状态打印。

即，UART串口通讯模块1.8用于操作系统调试和状态打印，USB模块1.7用于主MCU1.12软件刷新,第一内部CAN通讯模块1.5主要用于主MCU1.12ARM核1.12接收辅助MCU2.12 2.12控制信号，向其发送校验数据。

综上可见，有关主MCU系统1：

其中的，MCU采用ARM核微处理器，其与晶振、PMIC电源管理模块2.21.1、2G DDR3内存模块、4G eMMC FLASH存储模块、16M SPI NOR FLASH存储模块构成ARM核微处理器最小系统用于运行操作系统，ARM核微处理器与第一内部CAN通讯模块1.5双向通信，接收辅助MCU2.12数据用来更新TFT液晶画面，发送校验数据防止死机；与CVBS接收模块1.11单向通信，接收整车摄像头数据用来显示在TFT液晶屏上；与LVDS接收模块1.10单向通信，接收中控多媒体数据，用来更新TFT液晶屏导航、娱乐画面；与LVDS发送模块1.9单向通信，向整车抬头显示设备HUD发送仪表信息；与UART串口通讯模块1.8双向通信，接收控制指令发送操作系统状态信息，用于系统调试使用；与USB模块1.7双向通信，用于系统软件升级等。

可选的，所述辅助MCU系统2还包括第二内部CAN通讯模块2.11、对外CAN通讯模块2.4、开关信号输入模块2.5和模拟信号输入模块2.6，所述辅助MCU2.12通过所述对外CAN通讯模块2.4、开关信号输入模块2.5和模拟信号输入模块2.6与所述整车基础系统通讯连接，进而：

所述辅助MCU2.12进一步用以：

通过所述模拟信号输入模块2.6接收和处理所述整车基础系统反馈而来的整车模拟信号和/或电源信号；进一步具体来说，模拟信号输入模块2.62.5对整车模拟信号和电源信号进行调理、分压、滤波传递给辅助MCU2.12

通过所述开关信号输入模块2.5接收和处理所述整车基础系统反馈而来的整车开关信号；开关信号输入模块2.52.6对整车开关信号进行调理、整形、滤波传递给辅助MCU2.12；

基于所述模拟信号和/或电源信号和/或整车开关信号，得到整车数据信息，将其中的部分或全部通过所述第二内部CAN通讯模块2.11反馈至所述主MCU系统1；

驱动所述液晶背光板4.2工作。具体来说，辅助MCU2.12 2.12通过液晶背光驱动模块2.9可以控制TFT液晶屏背光的通断与亮度。

可选的，所述辅助MCU系统2还包括连接于所述辅助MCU2.12的晶振、喇叭驱动模块2.8和指示灯驱动模块2.7。辅助MCU2.12通过喇叭驱动模块2.8输出声音；辅助MCU2.12通过指示灯驱动模块2.7控制指示灯亮灭。

可选的，所述主MCU系统1还包括PMIC电源管理模块2.21.1，所述辅助MCU系统2还包括第一电源转换模块2.3、电源管理模块2.2和第二电源转换模块2.1，所述整车基础系统所供应的电源一方面经所述第一电源转换模块2.3转换后供应至所述辅助MCU2.12，另一方面依次先经所述第二电源转换模块2.1转换，再经所述PMIC电源管理模块2.21.1后供应输出至所述主MCU1.12，所述电源管理模块2.2用以响应所述辅助MCU2.12的反馈，控制是否供电至所述第二电源转换模块2.1。辅助MCU2.12还通过电源管理模块2.2控制板内电源功耗。

换言之，辅助MCU2.12负责完成低速信号处理、电源管理和整车CAN通讯。此外，所述辅助MCU2.12采用RTOS分时任务系统进行控制；所述辅助MCU2.12核微处理器采用QNX、LINUX嵌入式实时操作系统进行控制，同时，基于OPENGL 3D加速技术完成仪表3D渲染显示，减少指针抖动问题。

综上可见，有关辅助MCU系统2：

辅助MCU2.12通过电源管理模块2.2控制板内电源功耗；数字信号输入模块对整车开关信号进行调理、整形、滤波传递给辅助MCU2.12；模拟信号输入模块2.6对整车模拟信号和电源信号进行调理、分压、滤波传递给辅助MCU2.12；辅助MCU2.12通过液晶背光驱动模块2.9控制TFT液晶屏背光亮度，辅助MCU2.12通过喇叭驱动模块2.8输出声音；辅助MCU2.12通过指示灯驱动模块2.7控制指示灯亮灭；辅助MCU2.12与内部CAN通讯模块双向通信，接收主MCU系统1数据用来校验数据防止主MCU1.12死机，发生信号流更新TFT液晶画面；与CAN通讯模块双向通信，用于接收整车数据，发送仪表数据。

本实用新型还提供了一种基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表的运行控制方法，用以本实用新型可选方案提供的基于双MCU硬件构架的全液晶虚拟仪表的运行控制，包括如下步骤：

S1：向所述辅助MCU供电，所述辅助MCU初始化；具体来说，可利用电源转换模块(12V-5VLDO)向辅助MCU供电

S2：所述辅助MCU通过所述对外CAN通信模块、开关信号输入模块和模拟信号输入模块自所述整车基础系统接收数据，得到整车数据信息；

S3：所述辅助MCU驱动所述液晶背光驱动模块工作，并控制电源管理模块，以实现对所述主MCU的供电；进一步具体来说，还包括辅助MCU信息处理完成后驱动指示灯驱动模块、喇叭驱动模块工作。

S4：所述辅助MCU与所述主MCU通讯；具体来说，辅助MCU开启第二内部CAN通讯模块，与主MCU系统通讯，发送控制数据，进而接收校验数据；

S5：所述主MCU上电后，运行引导程序、操作系统及3D引擎，同时，实时通过CVBS接收模块、LVDS接收模块和LVDS发送模块与所述整车娱乐系统通讯，主MCU调试时通过UART串口通讯模块实现操作系统控制和状态打印，通过所述USB模块用于软件更新维护，并做相应处理；具体来说，主MCU上电后，首先运行引导程序，后运行操作系统，操作系统起来后运行3D引擎，同时实时处理CVBS接收模块、LVDS接收模块、LVDS发送模块、UART串口通讯模块、USB模块信号，开启内部CAN通讯模块

S6：选择性地更新UI界面，从而更新液晶画面。具体来说，主MCU准备工作完成后，接收辅助MCU内部CAN通讯模块发送过来的数据，选择性的更新UI界面，最后刷新液晶屏画面。