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车载GPS系统软件架构设计

2015-09-24 08:54 来源:学术参考网 作者:未知

摘 要:为提升整车科技含量和满足顾客多样化的娱乐享受需求,国内大多数汽车制造商,在新车型开发或后续配置方面,配备了高科技的导航系统。导航系统自身稳定性,影响客户的正常使用。本文主要对设计开发期间的架构设计说明。

关键词:通讯;时钟;时序;容错能力;

1. 前言:
  汽车制造商在设计初期,就开始考虑增加车载GPS导航的配置,并逐渐成为车上的基本装备。GPS导航产品的稳定性和可靠性,决定车辆品味及质量的关键要素。
2. 导航系统参数
    本文中的机型在设计的状态如下:主机与导航地图采用分离式,地图为SD卡存储,EBOOT时钟频率32MHz,TFT显示屏,显示屏主控芯片(GDC)采用Mstar776。
3. 导航系统设计常见问题及注意事项
  GPS导航系统,与空间、地面控制部分进行数据交换,GPS车载设备需要对数据进行大量运算,故系统涉及范围广,更需要性能稳定、运行可靠:下面就设计开发过程中经常遇到的问题,进行详细阐述:
  3.1导航停止响应,复位后进入黑屏状态;但主机能切换到其他界面 ,AM,FM,DVD,蓝牙等其它功能正常;若多次出现,需对系统匹配方面进行检查;
  检查导航系统与SD卡通信状态,即考虑SD卡数据交换、时钟通讯频率的情况;
  首先,地图SD卡标准时序图及规格要求,如下图所示:   

          

      使用示波器,检查SD卡在OS状态时CLK的上升沿及下降沿时序,时序是否符合SD卡对时序的要求;与SD卡参数进行数据核对,是否存在异常。如无异常,需检测导航系统EBOOT与SD卡通信频率,得到如下波形:

          
    检测导航系统EBOOT与SD卡通信时钟频率为30.774MHz(上图中P3小箭头指示);如下表所示

           


  地图SD卡通讯频率上限为25MHz,数据显示,EBOOT CLK时钟频率超出SD卡通讯频率,这样会引起SD卡初始化不能完成,系统内核无法加载,表现为主机黑屏,不能进入导航工作状态;可优化EBOOT CLK时钟频率,使之与地图SD卡的通讯频率保持一致;
  3.2  手写输入或设置目的地时,存在较小概率导航不响应触摸屏操作,导致导航无法工作,但主机能够切换到其他界面,AM,FM,DVD,蓝牙等其它功能正常;
  检查软件容错处理能力,主机MCU与导航系统通讯异常,导航软件无法接受MCU发出的触摸屏坐标信息,查看导航系统接收MCU串口协议消息中是否有错误信息,导致导航运行错误。
  检查步骤如下:
  1. 检测导航系统停止响应状态时MCU与导航之间的串口通信,包括触摸指令和相关交互协议,是否存在MCU有指令发出,导航没有回应的现象;
  2. 检测从MCU发过来的数据,人为在串口通讯的收发段间歇短路加入干扰。检查导航系统是否存在停止响应概率加大,干扰或者错误数据容易引起导航系统运行不正常的现象;
  3. 上述无异常时,分析通讯异常处理部分程序, 是否存在发生数据异常后的数据指针未按设计要求进行加一操作(及调的下一帧数据,而是继续判断有错误的帧的数据,形成死循环),通讯线程死锁。正确的通讯协议帧是由"帧头+长度+数据+校验和"组成的, 当外加干扰,或其它数据异常发生时有可能发生数据错位, 此时数据指针应该丢弃错误的数据,再寻找正确的帧头。
  我们可以通过修改导航系统的串口容错机制,确保数据异常时能够自动从错误状态恢复, 不引起线程死锁。
  3.3 USB状态关机(POWER OFF),ACC断电后再上电,开机后TFT屏正常显示USB的UI界面和歌曲信息,0.5秒后UI界面变为LOGO(USB歌曲信息维持正常),随后USB的UI界面立刻恢复正常。
  软件架构流程中的显示logo背景的部分程序存在冗余现象。最终优化后的软件程序如下图所示:
          


4. 总结
  以上是GPS导航系统在设计初期,经常遇到的问题,基本为软件框架搭建欠缺,考虑不周全,或者太理想化,造成软件适应外部环境能力较差。
  在设计冻结前,应制作一份软件测试点检表,以备在随时予以更新。
  应对产品进行各项试验,其中包括实际操作模拟,如应追加样机测试方法,追加POWER OFF → ACC OFF → ACC ON→ POWER ON的测试。
  另外,在进行测试时,还可以在收音、碟片、蓝牙、导航、后视镜、AUXIN等源下进行POWER OFF →ACC OFF → ACC ON→ POWER ON的测试,把假关机的相关测试纳入软件测试点检表内。

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