專利名稱：基于多處理器的人機(jī)界面裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及人機(jī)界面，尤其涉及一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)的發(fā)展，多處理器的人機(jī)界面技術(shù)越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注，該技術(shù)主要研究在ARM (進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器，Advanced RISCMachine),DSP(數(shù)字信號(hào)處理，Digital Signal Processing),FPGACField — ProgrammableGate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)等多處理器協(xié)同工作的環(huán)境下搭建人機(jī)界面，通過(guò)交互、合作、競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)商等行為完成復(fù)雜的控制或任務(wù)求解。由于人機(jī)界面技術(shù)更能體現(xiàn)人類的社會(huì)智能，更加適合開放的，動(dòng)態(tài)的社會(huì)環(huán)境，因而引起了各領(lǐng)域研究人員的濃厚的興趣，并廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)、企業(yè)管理和交通控制等領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)的人機(jī)界面裝置往往采用單一處理器的人機(jī)界面電路設(shè)計(jì)，比如，單獨(dú)采用ARM處理器，包括以ARM為核心的主控制器單元及其連接的存儲(chǔ)器單元、用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)以太網(wǎng)接口單元、通信接口單元、以及與ARM微處理器相連的用于顯示的IXD液晶顯示屏單元、鍵盤和觸摸屏單元、語(yǔ)音識(shí)別單元。上述現(xiàn)有技術(shù)的人機(jī)界面裝置的缺點(diǎn)為由于單一處理器處理能力的限制，不能完成大量數(shù)據(jù)(如視頻信息的實(shí)時(shí)處理)的分析與處理工作，沒(méi)有引入安防的功能，在節(jié)能和人性化上存在不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置，以實(shí)現(xiàn)組成ARM+DSP+FPGA協(xié)同工作的人機(jī)界面裝置。一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置，包括人機(jī)交互單元，和人機(jī)界面控制單元連接，通過(guò)與被控對(duì)象進(jìn)行交互采集被控對(duì)象的信號(hào)，將該信號(hào)傳輸給人機(jī)界面控制單元；人機(jī)界面控制單元，和人機(jī)交互單元、顯示單元連接，包括ARM處理器，DSP處理器和FPGA處理器，對(duì)所述被控對(duì)象的信號(hào)進(jìn)行處理，將得到的處理結(jié)果、控制命令傳輸給顯示單元;顯示單元，和所述人機(jī)界面控制單元連接，根據(jù)人機(jī)界面控制單元傳輸?shù)目刂泼?，?duì)處理結(jié)果進(jìn)行顯示。由上述本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型在單一處理器的人機(jī)界面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加入DSP和FPGA，組成ARM+DSP+FPGA協(xié)同工作的人機(jī)界面電路系統(tǒng)，使人機(jī)界面裝置具備了安全防護(hù)功能，提升了人機(jī)界面裝置的工作性能和工作能力，滿足了智能家庭中人機(jī)界面的安全要求，解決了存在的安全隱患。

[0011]圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為便于對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。本實(shí)用新型實(shí)施例在單一處理器的人機(jī)界面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加入DSP和FPGA，組成ARM+DSP+FPGA協(xié)同工作的人機(jī)界面裝置。本實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖I所示，具體可以包括人機(jī)交互單元I，和人機(jī)界面控制單元2連接，通過(guò)與被控對(duì)象進(jìn)行交互采集被控 對(duì)象的模擬信號(hào)，將該模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸給人機(jī)界面控制單元2，所述信號(hào)包括語(yǔ)音信號(hào)、觸覺(jué)信號(hào)和圖像信號(hào)中的至少其一。人機(jī)界面控制單元2，和人機(jī)交互單元I、顯示單元3連接，是整個(gè)人機(jī)界面裝置的控制中心，它負(fù)責(zé)整個(gè)人機(jī)界面裝置的數(shù)據(jù)處理與管理。它包括ARM (Advanced RISCMachines,進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器)處理器，DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號(hào)處理)處理器和FPGA (Field — Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)處理器,對(duì)所述人機(jī)交互單元I所傳輸?shù)谋豢貙?duì)象的信號(hào)進(jìn)行處理，將得到的處理結(jié)果、控制命令傳輸給顯示單元3。顯示單元3，和所述人機(jī)界面控制單元2連接，通過(guò)液晶顯示屏等顯示裝置，向被控對(duì)象顯示所述人機(jī)界面控制單元2傳輸?shù)奶幚斫Y(jié)果，執(zhí)行所述人機(jī)界面控制單元2傳輸過(guò)來(lái)的控制命令。該顯示單元3可以包括由液晶控制器、彩色液晶顯示屏和液晶背光驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成的液晶顯示器。比如，液晶顯示器上可以顯示被控對(duì)象為合法用戶，可以進(jìn)行后續(xù)的撥打電話、開啟門禁等操作。具體的，所述的人機(jī)交互單元I可以包括信號(hào)采集單元11，和A (模擬)/D (數(shù)字)轉(zhuǎn)換器12連接，采集語(yǔ)音信號(hào)、觸覺(jué)信號(hào)、感應(yīng)信號(hào)和圖像信號(hào)中的至少一項(xiàng)，將采集的信號(hào)傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器12，與信號(hào)采集單元11、信號(hào)傳輸單元13連接，將信號(hào)采集單元采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳輸給信號(hào)傳輸單元13 ；信號(hào)傳輸單元13，與A/D轉(zhuǎn)換器12連接，將所述A/D轉(zhuǎn)換器傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)發(fā)送至人機(jī)界面控制單元2。進(jìn)一步地，上述信號(hào)采集單元11可以包括觸覺(jué)識(shí)別單元111，包括觸摸屏和實(shí)體鍵盤，通過(guò)所述觸摸屏和實(shí)體鍵盤采集所述被控對(duì)象的觸覺(jué)信號(hào)。語(yǔ)音識(shí)別單元112，通過(guò)麥克風(fēng)采集被控對(duì)象的語(yǔ)音信號(hào)。紅外感應(yīng)單元113，用于采集被控對(duì)象的紅外感應(yīng)信號(hào)。通常采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，所述紅外線發(fā)射管發(fā)送的紅外線被被控對(duì)象反射后產(chǎn)生反射線，所述紅外線接收管接收所述反射線并傳輸?shù)饺藱C(jī)界面控制單元。通過(guò)紅外線反射原理，判斷用戶與系統(tǒng)之間的位置關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能操作。該紅外感應(yīng)單元113可以是紅外線感應(yīng)模塊GH-718，當(dāng)人體的手或身體的某一部分在紅外線區(qū)域內(nèi)，紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由于人體手或身體遮擋反射到紅外線接收管，進(jìn)而判斷用戶與系統(tǒng)間的距離，ARM處理器向LCD控制器發(fā)送開啟指令，LCD控制器接到指令后控制開啟液晶背光模塊并激活液晶顯示屏；當(dāng)人體的手或身體離開紅外線感應(yīng)范圍，紅外線感應(yīng)模塊IOs內(nèi)沒(méi)有接受到紅外線感應(yīng)信號(hào)，ARM處理器向LCD控制器發(fā)送休眠指令，LCD控制器接到指令后控制關(guān)閉液晶背光模塊并休眠液晶顯示屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面裝置地的節(jié)能處理和人性化管理。圖像信號(hào)采集單元114，通過(guò)攝像頭采集被控對(duì)象的圖像信號(hào)，將該圖像信號(hào)傳輸給人機(jī)界面控制單元。具體的，所述人機(jī)界面控制單元2可以包括DSP處理器21，和FPGA處理器22連接，處理所述人機(jī)交互單元傳輸過(guò)來(lái)的視頻和 圖像信號(hào)。FPGA處理器22，和ARM處理器21、DSP處理器23連接，采用FIFO (First InputFirst Output，先入先出隊(duì)列)對(duì)所述DSP處理器處理的視頻和圖像信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。ARM處理器23，和FPGA處理器22、存儲(chǔ)單元24和接口單元25連接，作為整個(gè)人機(jī)界面控制單元2的核心，與人機(jī)界面控制單元2中的各個(gè)子單元連接和交互，給各個(gè)子單元發(fā)送控制命令。比如，當(dāng)上述被控對(duì)象的信號(hào)為語(yǔ)音信號(hào)，ARM處理器可以通過(guò)軟件對(duì)輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行鑒定(主要為聲紋識(shí)別)，判斷被控對(duì)象是否為合法用戶，如果是合法用戶則可以進(jìn)行后續(xù)的開啟門禁等操作，如果不是則執(zhí)行非法用戶的處理。存儲(chǔ)單元24，和ARM處理器23連接，用于存儲(chǔ)所述ARM處理器23得到的被控對(duì)象的處理結(jié)果、控制命令和動(dòng)態(tài)參數(shù)，以及人機(jī)界面裝置的系統(tǒng)程序?？梢园∟or FLASH存儲(chǔ)器，Nand FLASH大容量存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器。Nor FLASH用來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)及系統(tǒng)程序的目標(biāo)代碼映像文件，Nand FLASH大容量存儲(chǔ)器存放被控對(duì)象的歷史數(shù)據(jù)、人機(jī)界面裝置的處理信息，SDRAM存儲(chǔ)器為人機(jī)界面裝置實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)行和通訊數(shù)據(jù)處理提供存儲(chǔ)空間。接口單元25，和ARM處理器23連接，包含以太網(wǎng)接口、3G (第三代移動(dòng)通信系統(tǒng))接口、WIFI接口、藍(lán)牙接口、同軸電纜有線電視接口、電力線載波接口、電話線接口和紅外接口中的至少其一。實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，多服務(wù)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)綜合，模擬和ISDN撥號(hào)，ATM訪問(wèn)，低密度交換，入侵檢測(cè)，串行設(shè)備集成等。上述人機(jī)交互單元和人機(jī)界面控制單元可以互相配合，實(shí)現(xiàn)智能家庭的安防功能，具體處理步驟如下門口處的攝像頭作為人機(jī)界面裝置的子模塊進(jìn)行全天的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸傳送到多處理器之一的DSP端，利用DSP強(qiáng)大的圖像處理能力，對(duì)環(huán)境圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)屋外環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，DSP處理器自動(dòng)做出判斷，若判斷有客人訪問(wèn)，通知人機(jī)界面裝置的另一處理器ARM端，由ARM發(fā)送命令給顯示屏模塊，詢問(wèn)用戶是否切換到視頻顯示界面，若用戶同意切換，則圖像通過(guò)DSP與ARM間的公共內(nèi)存(雙RAM)傳送到ARM端，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面裝置的多處理器協(xié)同處理，實(shí)時(shí)圖像由IXD顯示屏進(jìn)行顯示，用戶可以通過(guò)實(shí)時(shí)的視頻信息，選擇提前出門迎接，或者通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊和觸覺(jué)識(shí)別模塊來(lái)控制人機(jī)界面裝置向門禁系統(tǒng)發(fā)送指令，開門或是發(fā)送指令給語(yǔ)音信箱，告訴門外人員家里無(wú)人等信息，若人員離開，不再進(jìn)行下一步，否則，人機(jī)界面裝置會(huì)提示用戶是否開啟視頻存儲(chǔ)功能和報(bào)警系統(tǒng)；若用戶不方便切換至視頻界面或用戶不在家，則系統(tǒng)自動(dòng)開啟視頻存儲(chǔ)功能，DSP處理器通過(guò)背景差分，楨間差分以及一些模式識(shí)別的算法篩選出有代表性的圖片(此處也為DSP處理器的最主要作用)，通過(guò)彩信的形式將圖片發(fā)送至用戶手機(jī)，此時(shí)用戶也可通過(guò)手機(jī)發(fā)送指令給人機(jī)界面裝置，進(jìn)行開門和報(bào)警等簡(jiǎn)單操作。若DSP處理器通過(guò)分析得出只是人員路過(guò)或者是自然環(huán)境變化等信息，則繼續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，不進(jìn)行后續(xù)操作。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)施例中的裝置中的單元可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的單元可以合并為一個(gè)單元，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子單元。綜上所述，本實(shí)用新型在單一處理器的人機(jī)界面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加入DSP和FPGA，組成ARM+DSP+FPGA協(xié)同工作的人機(jī)界面電路系統(tǒng)，使人機(jī)界面裝置具備了安全防護(hù)功能，提升了人機(jī)界面裝置的工作性能和工作能力，滿足了智能家庭中人機(jī)界面的安全要求，解決了存在的安全隱患。·本實(shí)用新型的人機(jī)界面裝置加入了紅外線感應(yīng)單元，提高了能源利用率和設(shè)備的人性化。便于維護(hù)和升級(jí)，在保證安全性的前提下減少了安裝、運(yùn)行成本。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，包括 人機(jī)交互單元，和人機(jī)界面控制單元連接，通過(guò)與被控對(duì)象進(jìn)行交互采集被控對(duì)象的信號(hào)，將該信號(hào)傳輸給人機(jī)界面控制單元； 人機(jī)界面控制單元，和人機(jī)交互單元、顯示單元連接，包括進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器ARM處理器，數(shù)字信號(hào)處理DSP處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA處理器，對(duì)所述被控對(duì)象的信號(hào)進(jìn)行處理，將得到的處理結(jié)果、控制命令傳輸給顯示單元； 顯示單元，和所述人機(jī)界面控制單元連接，根據(jù)人機(jī)界面控制單元傳輸?shù)目刂泼睿瑢?duì)處理結(jié)果進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，所述的人機(jī)交互單元包括 信號(hào)采集單元，與模擬A/數(shù)字D轉(zhuǎn)換器連接，用于采集語(yǔ)音信號(hào)、觸覺(jué)信號(hào)、感應(yīng)信號(hào)和圖像信號(hào)中的至少其一，并將采集的信號(hào)傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器； A/D轉(zhuǎn)換器，與信號(hào)采集單元、信號(hào)傳輸單元連接，將信號(hào)采集單元采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳輸給信號(hào)傳輸單元； 信號(hào)傳輸單元，與A/D轉(zhuǎn)換器連接，將所述A/D轉(zhuǎn)換器傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)發(fā)送至人機(jī)界面控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，所述的信號(hào)采集單元包括 觸覺(jué)識(shí)別單元，包括觸摸屏和實(shí)體鍵盤，通過(guò)所述觸摸屏和實(shí)體鍵盤采集所述被控對(duì)象的觸覺(jué)信號(hào)； 語(yǔ)音識(shí)別單元，采集通過(guò)麥克風(fēng)輸入的被控對(duì)象的語(yǔ)音信號(hào)； 紅外感應(yīng)單元，采集被控對(duì)象的紅外感應(yīng)信號(hào)； 圖像信號(hào)采集單元，包括攝像頭，通過(guò)攝像頭采集被控對(duì)象的圖像信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，所述的顯示單元為液晶顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，所述的人機(jī)界面控制單元中的ARM處理器，與所述人機(jī)交互單元和顯示單元連接，處理所述人機(jī)交互單元輸出的信號(hào)，并將產(chǎn)生的處理結(jié)果、控制命令傳輸給顯示單元； 所述的人機(jī)界面控制單元中的DSP處理器，和FPGA處理器連接，處理所述人機(jī)交互單元所傳輸?shù)囊曨l和圖像信號(hào)； 所述的人機(jī)界面控制單元中的FPGA處理器，和ARM處理器、DSP處理器連接，采用FIFO對(duì)所述DSP處理器處理的視頻和圖像信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，所述人機(jī)界面控制單元還包括 存儲(chǔ)單元，和ARM處理器連接，存儲(chǔ)所述ARM處理器得到的被控對(duì)象的處理結(jié)果、控制命令和動(dòng)態(tài)參數(shù)，以及人機(jī)界面裝置的系統(tǒng)程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多處理器的人機(jī)界面裝置，其特征在于，所述人機(jī)界面控制單元還包括與所述ARM處理器相連接的接口單元，采用以太網(wǎng)接口、3G接口、WIFI接口、藍(lán)牙接口、同軸電纜有線電視接口、電力線載波接口、電話線接口和紅外接口中的至少其 一。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于多處理器的人機(jī)界面裝置。該裝置主要包括人機(jī)交互單元，和人機(jī)界面控制單元連接，通過(guò)與被控對(duì)象進(jìn)行交互采集被控對(duì)象的信號(hào)，將該信號(hào)傳輸給人機(jī)界面控制單元；人機(jī)界面控制單元，和人機(jī)交互單元、顯示單元連接，包括ARM處理器，DSP處理器和FPGA處理器，對(duì)所述被控對(duì)象的信號(hào)進(jìn)行處理，將得到的處理結(jié)果、控制命令傳輸給顯示單元；顯示單元，和所述人機(jī)界面控制單元連接，根據(jù)人機(jī)界面控制單元傳輸?shù)目刂泼?，?duì)處理結(jié)果進(jìn)行顯示。
文檔編號(hào)G06F15/16GK202771369SQ20122040268
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者劉剛, 王運(yùn)濤, 徐志方, 范紀(jì)青, 曹君男 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司, 青島海爾智能家電科技有限公司