CN114093043A - 一种集成etc功能的车载智能座舱*** - Google Patents
一种集成etc功能的车载智能座舱*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种集成ETC功能的车载智能座舱***，车载智能座舱***内集成设置有ETC模块，车载智能座舱***通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制车载智能座舱的多个控制单元，多个控制单元至少包括仪表、信息娱乐***和ETC模块。相对于现有技术，本发明可以解决现有技术中后期加装ETC设备需要依赖银行工作人员指导安装，且影响车辆美观的问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车座舱电子设计技术领域，特别涉及一种集成ETC功能的车载智能座舱***。
背景技术
汽车座舱历经机械、电子化，向第三生活空间演变。汽车座舱历经机械化及电子化(传统座舱)阶段，传统座舱***以简单硬件为主，仪表、音响、电动座椅等车身电子共同组成了传统汽车座舱的硬件***。而对于智能座舱而言，随着功能的提升，其硬件***构成将会更加复杂。
智能座舱是汽车迈向智能化和网联化路径中关键的人机接口，未来将成为满足用户个性化需求的高级驾驶体验的智能移动空间。智能座舱是车载信息娱乐***、流媒体后视镜、视觉感知***、语音交互***、智能座椅以及后排显示屏等电子设备组成的一套完整***。它是对传统座舱全方位的升级，在硬件方面，将传统机械式仪表升级为数字液晶仪表，为驾驶信息提供极富科技感的画面展示；增加了流媒体后视镜、HUD及后排显示屏，为消费者提供完善的导航信息、周围环境信息以及娱乐信息。同时进一步将语音识别、人脸识别、触摸控制、手势识别、虹膜识别等人机交互技术融入其中。
而针对当前市场对汽车产品的应用场景和功能的需求越来越多的环境条件下，使用频率高且目前国内ETC功能需求的实现还是完全依赖后期加装ETC 设备来实现，一般是用户自行申请，可以选择直接在银行申请或者现有支付宝与微信的城市服务中也能自行申请ETC设备。
其中，申请银行的ETC具有以下缺陷：
1、安装过程需要银行提供设备并全程由银行工作人员指导安装，安装点一般是在前挡风玻璃；
2、现有银行提供的ETC设备是太阳能供能产品，对汽车整体美观观感有所影响；
3、整体服务是银行服务业提供，用户参与时间长度与对应银行工作人员繁忙程度成正比，用户体验感好感度有所下降。
申请微信与支付宝ETC具有以下缺陷：
1、需要提前支付ETC设备押金；
2、需要自行按照网络教程安装激活ETC设备，对用户动手能力有一定要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种集成ETC功能的车载智能座舱***，旨在解决现有技术中后期加装ETC设备需要依赖银行工作人员指导安装，且影响车辆美观的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种集成ETC功能的车载智能座舱***，所述车载智能座舱***内集成设置有ETC模块，所述车载智能座舱***通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制所述车载智能座舱的多个控制单元，所述多个控制单元至少包括仪表、信息娱乐***和所述ETC模块。
本发明进一步地技术方案是，所述车载智能座舱***包括SOC芯片，所述ETC模块包括MCU、射频模块RF和分离式天线，其中，所述MCU分别与所述SOC芯片、射频模块RF连接，所述分离式天线与所述射频RF模块连接，所述分离式天线集成设置于车辆的天线总成中。
本发明进一步地技术方案是，所述天线法线与水平呈60°夹角，且朝向车外。
本发明进一步地技术方案是，所述ETC模块还包括与所述MCU连接的 ESAM芯片，所述ESAM芯片支持独立SM4算法和7816硬件接口。
本发明进一步地技术方案是，所述SOC芯片具有双路CAN控制器，采用 TJA1042作为CAN协议控制器和物理总线接口。
本发明进一步地技术方案是，所述ETC模块还包括与所述MCU连接的 PMU模块。
本发明进一步地技术方案是，所述车载智能座舱***还包括与所述SOC 芯片连接的BT-WIFI芯片。
本发明进一步地技术方案是，所述BT-WIFI芯片采用联发科的MT6630芯片，该MT6630芯片支持蓝牙5.1协议及WIFI Station/AP的模式切换。
本发明进一步地技术方案是，所述车载智能座舱***的安全性通过使用 MTKTrustzone安全硬隔离控制组件来获取，将所述SOC芯片内核隔离成仪表和信息娱乐***双分区，仪表属于Trustzone中定义的Secure World，信息娱乐主机属于Normal World。
本发明进一步地技术方案是，所述车载智能座舱***还包括与所述SOC 芯片连接的仪表显示屏和导航显示屏。
本发明集成ETC功能的车载智能座舱***的有益效果是：本发明通过上述技术方案，所述车载智能座舱***内集成设置有ETC模块，所述车载智能座舱***通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制所述车载智能座舱的多个控制单元，所述多个控制单元至少包括仪表、信息娱乐***和所述ETC模块，可以解决现有技术中后期加装ETC设备需要依赖银行工作人员指导安装，且影响车辆美观的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明集成ETC功能的车载智能座舱***的***框图；
图2是本发明集成ETC功能的车载智能座舱***的硬件架构图；
图3是ETC控制单元的***框图；
图4是CAN接口电路示意图；
图5是BT-WIFI接口电路示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1至图5，本发明提出一种集成ETC功能的车载智能座舱***。本发明集成ETC功能的车载智能座舱***较佳实施例内集成设置有ETC模块，车载智能座舱***通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制车载智能座舱的多个控制单元，多个控制单元至少包括仪表、信息娱乐***和ETC模块。
本实施例通过在车载智能座舱***内集成ETC模块，可以解决现有技术中后期加装ETC设备需要依赖银行工作人员指导安装，且影响车辆美观的问题。
具体地，本实施例中，车载智能座舱***包括SOC芯片，ETC模块包括 MCU、射频模块RF和分离式天线，其中，MCU分别与SOC芯片、射频模块 RF连接，分离式天线与射频RF模块连接，分离式天线集成设置于车辆的天线总成中。
其中，天线法线与水平呈60°夹角，且朝向车外，可以避免车辆内部装饰物遮挡影响，使得信号传输稳定性更高。
进一步地，本实施例中，ETC模块还包括与MCU连接的ESAM芯片， ESAM芯片支持独立SM4算法和7816硬件接口。ESAM芯片符合带触点的集成电路卡标准《ISO/IEC/7816-3/4》，能够支持卡内快速生成真随机数，随机性能好；支持多种速率选择，可支持9600/38400/115200bps等不同通讯速率。
进一步地，本实施例中，SOC芯片具有双路CAN控制器，采用TJA1042 作为CAN协议控制器和物理总线接口。SOC芯片用于采集和发送CAN总线上的报文信息。
进一步地，本实施例中，ETC模块还包括与MCU连接的PMU模块，PMU 模块主要是用于ETC模块的电源控制。
更进一步地，本实施例中，车载智能座舱***还包括与SOC芯片连接的 BT-WIFI芯片。
具体地，本实施例中，BT-WIFI芯片采用联发科的MT6630芯片，该 MT6630芯片支持蓝牙5.1协议及WIFI Station/AP的模式切换。
本实施例中，车载智能座舱***的安全性通过使用MTK Trustzone安全硬隔离控制组件来获取，将SOC芯片内核隔离成仪表和信息娱乐***双分区，仪表属于Trustzone中定义的Secure World，信息娱乐主机属于Normal World。
本实施例中，车载智能座舱***还包括与SOC芯片连接的仪表显示屏和导航显示屏。
以下对本发明集成ETC功能的车载智能座舱***的结构和工作原理进行详细阐述。
1、本发明集成ETC功能的车载智能座舱***所处理的现有技术问题
1.1、涉及安全性问题处理
本发明集成ETC功能的车载智能座舱***中，ETC模块采用通过安全认证的ESAM芯片，支持独立SM4算法和7816硬件接口。同时，ESAM芯片符合带触点的集成电路卡标准《ISO/IEC/7816-3/4》，能够支持卡内快速生成真随机数，随机性能好；支持多种速率选择，可支持9600/38400/115200bps等不同通讯速率。
ETC模块能够支持设备在唤醒初始化时进行***自检及故障报警，并通过车载智能座舱***的人机交互体现。具体实现方案为ETC模块检测到控制单元工作异常时，通过SPI接口将故障信息发送给座舱***，座舱***将通过仪表和信息娱乐***进行显示提醒。
1.2、功能实现性问题处理
在车载智能座舱控制***中集成了ETC模块，并通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制智能座舱的多个控制单元，包括仪表、信息娱乐***及 ETC模块。各子***独立运行，根据ARM核硬件隔离分配的资源情况运行，整个***的集成化程度更高，增加资源使用效率的同时也降低了成本。
2、针对ETC功能产品的现状，本发明提供了将ETC模块内置到车载智能座舱***内的解决方案，分离式ETC天线将安装于车辆的顶部。本发明能够有效解决后期加装ETC设备的美观问题，同样可以结合车载智能座舱***的处理能力以及人机交互的优势，兼容用户的微信支付、支付宝、停车APP支付等多种支付场景。
本发明中，智能网联座舱***采用了两块12.3英寸彩屏(分辨率为 1920*720)、一个扬声器、导光支架、背光模组及前框和后壳等构成，以图形化的显示形式把车辆基本状态数据及报警提示等综合显示出来。***硬件架构图如图2所示。
图2所示的***硬件架构框图中的ETC MODULE就是使用的ETC模块内部的器件，ETC控制单元包括ESAM和射频模块RF，其中ETC分离式天线安装在汽车的天线总成中(鲨鱼鳍天线，一般放置于车辆顶部)，天线法线方向需与水平成60度夹角，法线朝向车外，将不受车辆内部装饰物遮挡影响，信号传输稳定性更高。ETC控制单元***框图的放大图如图3所示，内部构建主要是MCU处理SOC与ETC模块的信息指令互传处理，PMU主要是ETC模块的电源控制。
现有技术中的ETC的结构是有源RFID(自带电源)，收费站点设置阅读器 +天线。
其中，RFID是独立电子识别标签，内部包含两个数据区ID(唯一识别标识)+数据存储区(增删数据操作)。天线是处理无线通信的设备，阅读器与天线通过电磁波进行通信。
阅读器在识别到RFID时，天线就发出某一定频率信号(超高频电磁波)， RFID接收到信号后会通过某一定频率信号发出ID信息，天线接收到信号后发给阅读器，阅读器将ID信息发送给主机，主机通过车型等信息处理计算出需要缴纳的费用通过天线发给RFID，这是收费并没有产生只是存储起来，费用缴纳通过主机发送给银行后才完成。
图3所示的ETC模块主要部分是RF与ESAM器件，其中，ESAM作为加密的信息存储区，RF负责接收以及接收外部高频电磁波信号(收费或者经过某路段后的数据记录)，MCU负责将收费站的收费信息以及信息存储区的数据等信息透传到SOC中，可选择在主机界面/仪表界面显示收费站发送来的信息。
本发明集成ETC功能的车载智能座舱***内信息之所以能够在***中正常传输主要依赖于MT2712(图2中的SOC芯片型号名称)具有双路CAN控制器，本***设计中采用TJA1042(TJA1042是一个可容错的高速CAN器件)作为CAN 协议控制器和物理总线接口，基于TJA1042的CAN接口电路如图4所示(图中无外接线的节点是检测节点，于整体电路无大影响)。该协议控制芯片用于采集和发送CAN总线上的报文信息。
后续如果添加了支付宝以及微信等支付类app来直接在线支付费用，则可以使用图2中的蓝牙&WiFi模块来实现app无线支付功能。
BT-WIFI芯片采用的是联发科的MT6630，该芯片支持蓝牙5.1协议及WIFIStation/AP的模式切换，基于MT6630的BT-WIFI接口电路如图5所示。
本发明中，车载智能座舱***的安全性通过使用MTK Trustzone安全硬隔离控制组件来获取到的，将Soc内核隔离成仪表和信息娱乐***双分区，仪表区属于Trustzone中定义的Secure World，信息娱乐主机属于Normal World，其中后者是有WiFi模块&4G模块用来实现联网功能，从而确保信息娱乐部分的数据访问与仪表区部分的数据访问是分隔开来的，以实现车载智能座舱***安全性。
具体地，单A35内核用于驱动和实现仪表端的功能，运行RTOS***，能够支持驱动12.3寸全液晶仪表的显示单元，实现车速表、转速表、行车电脑及驾驶信息提示灯功能。由于Trustzone安全硬隔离控制组件，信息娱乐主机端的安卓***异常导致的死机或重启将不影响仪表端功能的正常使用。
信息娱乐主机将使用Trustzone硬隔离组件隔离的MT2712剩余硬件资源，包括两个A72核+3个A35核+GPU，运行Android P***实现信息娱乐***的传统功能。仪表或智能座舱其他子***可以通过信息娱乐主机的硬件资源将复杂的3D模型渲染完成后以视频流的方式传输。
3、ETC模块的有益效果：
3.1、ETC控制单元为满足国家相应政策及后续的法规要求，需要能够支持ETC***的软件升级，本发明将通过车载智能座舱***的4G模块获取ETC 控制单元的软件升级版本并通过SPI接口传输给ETC控制单元进行升级和软件版本的迭代。
3.2、为满足停车支付等除高速收费外的其他支付场景，可通过车载智能座舱***增加相应的人机交互界面，让终端用户能够清晰直观的获取需要支付的信息，并能够通过车载智能座舱***的人机交互界面，进行确认支付及 ETC设备的充值。
3.3、当ETC的消费主处理者由车转变为人，这个过程是对目前是银行与国家来处理道路收费的整个流程的彻底颠覆，此处针对车的流动跟踪可以变换成为人的流动跟踪。
3.4、ETC产品融合到汽车生产前装市场，对未来汽车功能走向有引导加持作用。
本发明涉及的技术术语解释如下：
1、ETC
Electronic Toll Collection，中文翻译是电子不停车收费，是高速公路或桥梁自动收费。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间进行的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。
2、异构ARM核
在单一处理器上是不能同时满足处理高带宽数据、执行***应用程序、响应实时请求并满足行业安全标准，但是多核异构芯片却可以实现这些功能。这样的设备具有多个处理单元，每一个单元都有能力负责处理一个或多个前述需求，我们称这样的设备为异构处理***。
3、ESAM芯片
嵌入式安全控制模块的实质为DIP或者SOP芯片封装的CPU卡芯片，最早被用于IC卡电表中做为钱包使用，存储充值及消费金额，以及其他一些重要的参数，同时具有身份识别功能，与外部卡片进行双向身份认证。随着终端安全的日益被重视，被广泛应用于各种嵌入式终端实现数据的安全存储，数据的加解密，终端身份的识别与认证，嵌入式软件的版权保护，DRM数字版权的管理等功能。
4、SM4.0(原名SMS4.0)
是中华人民共和国政府采用的一种分组密码标准，由国家密码管理局于 2012年3月21日发布。相关标准为“GM/T 0002-2012《SM4分组密码算法》(原 SMS4分组密码算法)”。
5、硬件ISO7816接口
用户可直接通过该接口与SIM卡、CPU卡、Smart卡等支持7816的卡片进行通信。
6、SPI接口
SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)是一种同步、串行通讯接口规格，常用于短距离通讯，主要是在嵌入式***中。此接口由Mototola公司推出，已成为一种事实标准(没有统一的协议规范，但是基于其广泛的使用，根据实际使用中大家通用的习惯形成了一个类似行规的标准)。
7、MTK Trustzone
TrustZone是ARM针对消费电子设备设计的一种硬件架构，其目的是为消费电子产品构建一个安全框架来抵御各种可能的攻击。
8、RTOS***
实时操作***(Real-time operating system,RTOS)，又称即时操作***，它会按照排序运行、管理***资源，并为开发应用程序提供一致的基础。
实时操作***与一般的操作***相比，最大的特色就是“实时性”，如果有一个任务需要执行，实时操作***会马上(在较短时间内)执行该任务，不会有较长的延时。这种特性保证了各个任务的及时执行。
9、MT2712
Autus I20(MT2712)
高性能，具备灵活接口和多显像解决方案的六核车载信息娱乐***。
联发科技Autus I20是包含四颗ARM Cortex-A35处理器和两颗 Cortex-A72处理器的高性能六核心***级芯片。
同时结合高性能的ARM Mali-T880 MP4 GPU和高达4GB的快速 LPDDR4/DDR4，通过多媒体处理和高度灵活的视频及音频界面，Autus I20 在车载信息娱乐***上充分支持多种丰富的应用和显像。连接组合芯片： MT6630可将蓝牙，Wi-Fi和GNSS添加到平台。
本发明集成ETC功能的车载智能座舱***的有益效果是：本发明通过上述技术方案，车载智能座舱***内集成设置有ETC模块，车载智能座舱***通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制车载智能座舱的多个控制单元，多个控制单元至少包括仪表、信息娱乐***和ETC模块，可以解决现有技术中后期加装ETC设备需要依赖银行工作人员指导安装，且影响车辆美观的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述车载智能座舱***内集成设置有ETC模块，所述车载智能座舱***通过异构ARM核的硬件隔离方案启动和控制所述车载智能座舱的多个控制单元，所述多个控制单元至少包括仪表、信息娱乐***和所述ETC模块。
2.根据权利要求1所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述车载智能座舱***包括SOC芯片，所述ETC模块包括MCU、射频模块RF和分离式天线，其中，所述MCU分别与所述SOC芯片、射频模块RF连接，所述分离式天线与所述射频RF模块连接，所述分离式天线集成设置于车辆的天线总成中。
3.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述天线法线与水平呈60°夹角，且朝向车外。
4.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述ETC模块还包括与所述MCU连接的ESAM芯片，所述ESAM芯片支持独立SM4算法和7816硬件接口。
5.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述SOC芯片具有双路CAN控制器，采用TJA1042作为CAN协议控制器和物理总线接口。
6.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述ETC模块还包括与所述MCU连接的PMU模块。
7.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述车载智能座舱***还包括与所述SOC芯片连接的BT-WIFI芯片。
8.根据权利要求7所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述BT-WIFI芯片采用联发科的MT6630芯片，该MT6630芯片支持蓝牙5.1协议及WIFI Station/AP的模式切换。
9.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述车载智能座舱***的安全性通过使用MTK Trustzone安全硬隔离控制组件来获取，将所述SOC芯片内核隔离成仪表和信息娱乐***双分区，仪表属于Trustzone中定义的Secure World，信息娱乐主机属于Normal World。
10.根据权利要求2所述的集成ETC功能的车载智能座舱***，其特征在于，所述车载智能座舱***还包括与所述SOC芯片连接的仪表显示屏和导航显示屏。
Priority Applications (1)
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| CN202111462917.XA CN114093043A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种集成etc功能的车载智能座舱*** |
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| CN202111462917.XA CN114093043A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种集成etc功能的车载智能座舱*** |
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| CN202111462917.XA Pending CN114093043A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种集成etc功能的车载智能座舱*** |
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| CN (1) | CN114093043A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115277800A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-11-01 | 联友智连科技有限公司 | 一种车载域控制装置、方法及车载*** |
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2021
- 2021-12-02 CN CN202111462917.XA patent/CN114093043A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115277800A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-11-01 | 联友智连科技有限公司 | 一种车载域控制装置、方法及车载*** |
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Legal Events
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