全液晶仪表LVDS 升级方案

张文博

（北京汽车集团越野车有限公司，北京 101300）

随着汽车电子信息技术的飞速发展，整车配置的仪表早已经将传统的机械指针仪表换成了全彩色TFT屏的全液晶仪表。而随之带来的是全液晶仪表的软件复杂度较高，软件代码量大，无法再通过CAN总线进行升级。以市场现有车型为例，如果为了全液晶仪表升级，增加一条单独的USB线及接口，势必带来整车成本的上涨。

为了简化仪表的升级方式，更好地控制整车的成本，本文提出了一种全新的仪表升级方式，设计规划了全液晶仪表的开发方案，下文以全液晶仪表成功应用及开发为例进行阐述。

1 仪表软件升级设计开发现状

市场上的仪表升级方式，大多分为如下3种：①通过整车OBD口进行升级，利用CAN总线通信，普遍应用在不带操作系统的电子模块升级上，例如：车身控制器、发动机控制模块等；②USB口升级：利用整车自带的USB接口进行升级，利用USB通信，普遍应用在带操作系统的电子模块升级上，例如：中控主机、全液晶仪表等。③OTA升级：利用T-BOX模块，通过以太网和整车CAN总线，给整车上所有的电子模块进行升级，目前应用较少，存在安全隐患。

上述3种升级方式各有利弊，其中差异对比如表1所示。

表1 软件升级方式差异对比表

2 全液晶仪表LVDS升级开发方案

2.1 信息娱乐系统规划

根据整车配置，针对信息娱乐系统进行系统性规划，其中，仪表与中控主机交互功能如表2所示。

表2 软件功能规划表

信息娱乐系统设计方案框图如图1所示。

图1 信息娱乐设计框图

上述规划方案，可以保证导航投图功能和仪表软件升级功能共用1条LVDS线实现，导航投图功能利用LVDS的Video通道，软件升级功能利用LVDS的SPI通道。

2.2 仪表LVDS升级设计方案

通过LVDS通信进行仪表软件升级的设计方案，是利用中控主机自带的USB接口，将带有仪表软件升级包的U盘插到USB接口上，然后通过点击中控主机界面上的仪表软件升级选项，进行仪表软件升级。下面将从硬件设计和软件设计两方面进行阐述。

2.2.1 硬件设计

仪表软件升级方案通过LVDS实现，全液晶仪表选用DS90UH940芯片，同时，中控主机选用DS90UH949芯片，硬件框图如图2所示。

图2 硬件框图

DS90UH949-Q1端和DS90UH940-Q1端LVDS GPIO配置，需要保证GPIO0、GPIO1双向通信没有问题。确保GPIO5～8可以接收输入输出，通过I2C读取和写入。

LVDS GPIO控制方式：利用940/949的GPIO透传方式实现流控需求，Slave端 （DS940）通过配置Master端 （DS949）的寄存器，改变GPIO0和GPIO1的值，Master端由于已经通过硬件上连通了GPIO0和GPIO1，所以可以通过中断的方式读取到值的改变。

硬件原理图如图3所示。

硬件PIN脚定义如表3所示。

2.2.2 软件设计

将仪表（Cluster）作为SPI Slave，将中控主机（IVI）作为SPI Master，理论最高通信速率可达3.3Mb/s，详细软件功能框图如4所示。

中控主机需要完成SPI slave驱动，需要提供USB访问路径，需要通知upgrade_client有U盘插入，以便于仪表进行软件升级包的读取工作。

仪表软件升级包包含升级文件和版本文件，中控检测到升级包，将version.txt中的相关信息发送给仪表，仪表确认此升级包是否有效。如无效，回应错误代码。

图3 硬件原理图

表3 硬件PIN脚定义表

图4 软件功能框图

仪表与中控主机的显示屏上同时显示升级信息和状态。在进入仪表软件升级模式后，仪表与中控主机需相互升级请求及响应命令，包含：请求、查询、开始和结束。

在进入软件包数据传模式后，中控主机将数据发送给仪表，仪表进行接收反馈，并进行实时校验。同时，在升级过程中加入心跳机制。IVI发送心跳包消息，Cluster给予回应。当Cluster连续3次未回应心跳，则认为Cluster连接断开，退出升级。Cluster需加入timeout机制，当timeout时间内未收到心跳包消息，则认为连接断开。

IVI/Cluster均需考虑心跳消息和升级协议消息之间同步问题。仪表与中控主机间的交互框图如图5所示。针对软件升级功能侧错误处理机制，要求如下。

图5 交互框图

1）传输失败 （传输数据过程中，如果重传3次依然失败）。Cluster发送升级失败命令至IVI，包括失败原因。然后Cluster退出升级模式进入正常模式。IVI结束停止传输数据，收到升级失败命令后提示用户，并退出升级流程。

2）升级包校验失败。Cluster发送升级失败命令至IVI，包括失败原因。然后Cluster退出升级模式进入正常模式。IVI接收到升级失败命令后提示用户，退出升级流程。

3）刷写升级包失败。Cluster发送升级失败命令至IVI，包括失败原因。由于Cluster开始刷写后无法恢复到正常模式，所以Cluster停留在升级模式，等待IVI发起再一次升级流程。IVI接收到升级失败命令后提示用户，并提示用户需重新发起升级流程。

4）心跳失败/连接失败。IVI连续3次未收到Cluster的心跳包回应，判定为连接失败。此时IVI提示用户连接失败。Cluter加入timeout机制，timeout时间内未收到IVI心跳包，则判定连接失败。此时若未开始刷写则退出升级模式进入正常模式。此时如已开始刷写则停留在升级模式，等待IVI重新发起升级流程。

3 结论

该方案在车型项目上的成功实施，不但简化了仪表升级方式，降低了单车成本，也为后续车型其它电子零部件的升级开发积累了经验、奠定了基础。