[发明专利]一种人机交互单元设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种人机交互单元显示设备，尤其是涉及一种应用于铁路机车车辆数字化和图形化显示处理的人机交互单元显示器设备，该发明也可用于类似领域人机交互单元电器产品。

背景技术

目前，随着铁路机车装备的发展，人机交互单元设备由最初的数码管显示，已经发展到广泛采用LCD液晶屏幕显示器的阶段。液晶屏幕显示器具备更丰富的信息，以图形、曲线结合文字的方式提供良好的人机交互接口，深受广大用户欢迎。液晶屏幕显示取代数码管显示，已经成为必然。

现有应用的液晶屏幕显示器电路设计通常有2种技术方案实现：

第一种方案：

基于X86系列CPU技术的核心处理模块，该处理模块通常是第三方厂家提供的一块通用的CPU卡，除了CPU最小系统外，还包含串口、并口、LCD显示接口以及标准总线接口。当前最常用的是CPU卡采用PC104总线与接口板互连，接口板负责对外通信以及环境数据采集，通过PC104总线与CPU卡交换数据，CPU卡负责数据的处理以及图形的显示。

X86系列的CPU已经在液晶屏幕显示器种有多年的应用，具有便利而强大的技术支持，非常方便进行系统的集成开发，但是功耗较大影响了系统的稳定性。在多年的应用过程中，该CPU卡一直是显示器中故障率最高的器件。PC104模块的栈接结构不利于CPU的散热，影响高温状态下连续工作的能力，导致很多软故障的发生，给整套系统的稳定性带来极坏的影响。

第二种方案：

基于ARM9系列CPU技术的核心处理模块，该处理模块可以设计成单独的CPU卡，也可以和接口板做成一块整板，实现数据的采集、处理和图形的显示。

ARM9系列CPU的应用，解决了X86系列CPU功耗大，发热量高的问题，大大提高了系统的稳定性。但ARM9系列CPU通常不具备浮点运算能力，在高端系统的应用受到限制。同时，由于ARM技术最早是在商业领域应用，产品的更新换代很快，在工业应用中无法保证较长的生命周期。

发明内容

本发明提供一种人机交互单元设备，该发明可以很好地克服现有技术存在的CPU运算能力不足、系统性能不稳定、或者产品生命周期无法保证的技术问题，提供一种运算能力强大、系统稳定性高、产品生命周期长的人机交互单元设备。

本发明提供一种人机交互单元设备的具体实施方式，一种人机交互单元设备，包括中央处理器、中央处理器最小系统模块、存储模块、显示模块、MVB总线接口电路，中央处理器最小系统模块包括电源模块、时钟模块、复位模块和JTAG/COP接口电路，中央处理器与存储模块，中央处理器最小系统模块相连，中央处理器通过外部总线扩展MVB总线接口电路，通过MVB总线与车辆中央控制单元进行通信，显示模块包括图形显示控制器，中央处理器通过图形显示控制器与显示器相连，所述的中央处理器采用飞思卡尔公司的工业级处理器。

作为本发明进一步的实施方式，所述的图形显示控制器进一步通过PCI复用总线与中央处理器的PCI总线接口直接连接，图形显示控制器通过外扩高速SDRAM作为图形显示控制器的显存。

作为本发明进一步的实施方式，所述的显示模块进一步包括LVDS接口电路，所述的图形显示控制器通过LVDS接口电路与LVDS接口液晶屏相连。

作为本发明进一步的实施方式，所述人机交互单元设备进一步包括FPGA模块和加密芯片，加密芯片与FPGA模块构成加密模块，FPGA模块与中央处理器相连，FPGA模块通过一个I/O接口与单总线加密芯片的一根数据线相连，人机交互单元设备上电工作，中央处理器向FPGA模块发出强制认证信号，FPGA模块控制加密芯片进行加密计算，读取加密计算结果，与FPGA模块自身的加密计算结果对比，决定是否配置FPGA模块设计数据，从而控制中央处理器中应用程序的运行。

作为本发明进一步的实施方式，所述的中央处理器进一步通过FPGA模块与键盘电路，Flash存储器和看门狗电路相连。

作为本发明进一步的实施方式，所述的飞思卡尔公司工业级处理器进一步采用基于e300内核的32位处理器MPC5200B，所述的内核为超标量架构，高主频低功耗内核。

作为本发明进一步的实施方式，所述中央处理器通过I2C总线接口与数字温度传感器、实时时钟和音频解码电路相连。

作为本发明进一步的实施方式，所述中央处理器通过SPI总线接口与触摸屏和IC卡相连。