一种基于双芯片架构的显示器测试系统及方法

技术领域

本发明属于显示屏测试领域，具体地说，本发明涉及一种基于双芯片架构的显示器测试系统及方法。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，汽车仪表显示屏在汽车中的作用越来越重要。为了保证汽车仪表显示屏的生产准确性，需要对产线生产时读取的产线信息进行验证。显示屏生产过程中会产生各种信息，这意味着显示屏的测试需要采集大量的数据，这就对测试装置的数据处理能力以及控制功能多样化有所要求。而现有的测试盒功能单一，无法满足对汽车仪表显示屏生产过程中各种信息的验证需求。

随着显示屏大屏时代的到来，显示屏开发周期的越来越短，显示屏开发等不及座舱功能完全开发，以及主机的采购成本较高，显示屏前期开发得不到主机的支持；行业内显示屏项目生产需要显示各种自定义的画面和I2C通讯，依靠主机是无法完成的；另外，显示屏项目各类实验和测试需要大量的点亮画面，需要测试画面的输入、模拟主机处理触摸数据。综上，急需一种可以显示屏开发前期替代主机的测试装置，同时既能传输自定义画面又能实现I2C通讯。

对比文件(CN203787060U)公开了一种具有多VGA输出接口的显示屏测试装置，包括ARM处理器、FPGA芯片、存储模块和视频接口芯片，所述FPGA芯片分别与ARM处理器和存储模块连接，所述FPGA芯片设有多个VGA接口，各所述VGA接口分别与视频接口芯片连接。本实用新型通过设置多个VGA接口进行测试，能同时对多个显示屏进行测试，大大减少生产测试的时间，生产成本较低。而且采用了ARM处理器和FPGA芯片进行控制，DDR2存储器进行存储，能有效提高测试处理速度和响应速度，大大提升生产效率。

上述对比文件实现了多个显示屏的同时测试，减少测试时间，但是该对比文件并没有解决显示屏测试功能单一，测试装置数据处理能力薄弱的问题。综上，本发明提出了一种基于双芯片架构的显示器测试系统及方法。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种基于双芯片架构的显示器测试系统及方法，以达到提高显示器测试数据处理能力、可以自定义测试画面、实现I2C通讯、实现显示器多种功能测试的目的，从而提高现显示器测试准确性，提高生产质量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于双芯片架构的显示器测试系统，所述系统包括产线测试设备、测试盒、显示器，所述测试盒分别与所述产线测试设备、显示器连接，其中：所述测试盒包括第一控制芯片、第二控制芯片、串行器，所述第一控制芯片分别与所述产线测试设备、第二控制芯片、串行器连接；所述第二控制芯片与所述串行器连接；所述串行器与所述显示器连接。

进一步，本发明的信号传递关系为：

所述产线测试设备用于下发显示器测试数据信息至所述第一控制芯片；

所述第一控制芯片用于接收并初步解析所述系统各组件发送的数据信息，输出控制显示器状态的高低电平使能信号、以及控制显示器亮度的PWM信号至所述串行器，同时输出初步解析后的数据信息至所述第二控制芯片；

所述第二控制芯片用于对所述第一控制芯片初步解析后的数据信息进行二次解析，并输出图像显示控制信号和视频流信号至所述串行器；

所述串行器用于透传所述第一控制芯片的高低电平使能信号和PWM信号至所述显示器，以及将所述第二控制芯片的图像显示控制信号和视频流信号转换为串行信号后输出至所述显示器。

所述显示器用于根据所述串行器的输出，进行显示测试。

进一步，所述第一控制芯片为MCU，所述MCU分别与所述产线测试设备、第二控制芯片、串行器连接。

进一步，所述第二控制芯片为SOC，所述SOC分别与所述第一控制芯片、串行器连接；所述SOC包括图片调用模块，所述图片调用模块包括存储器，所述存储器存储有预设的图像和视频数据。

进一步，所述系统还包括检测装置，所述检测装置与所述第一控制芯片连接，用于检测显示器生产过程中的状态信息并传输至所述第一控制芯片，所述检测装置包括温度传感器、湿度传感器、电压采样装置，温度传感器、湿度传感器、电压采样装置分别与所述第一控制芯片连接。

进一步，所述测试盒与所述产线测试设备之间通过CAN总线连接。

进一步，所述MCU与所述SOC之间采用自定义的uCOM协议进行通讯。进一步，所述SOC与所述串行器之间通过I2C总线连接。

进一步，所述显示器包括解串器、屏MCU、显示屏，其中：所述解串器分别与所述测试盒的串行器、屏MCU、显示屏连接；所述屏MCU与所述显示屏连接。

进一步，所述串行器和解串器之间通过FPD Link接口或GMSL接口连接。

同时，本发明还根据上述系统提出了一种基于双芯片架构的显示器测试方法，所述方法包括：

S1、产线测试设备发送测试数据信息给测试盒；

S2、测试盒接收所述测试数据信息，同时采集所述系统各组件的数据信息并通过所述测试盒的双芯片进行数据处理，之后所述测试盒发送显示器控制信号至所述显示器，所述显示器控制信号包括控制显示器状态的高低电平使能信号、控制显示器亮度的PWM信号、图像显示控制信号、视频流信号；

S3、显示器接收所述显示器控制信号，并开始显示器测试。

本发明的技术效果为：(1)MCU和SOC双芯片的测试系统架构，提高了测试数据处理能力，提高了测试效率；(2)采用自研的uCOM通讯协议实现了MCU和SOC两个独立单元之间的数据识别与交互，同时减少了资源占用，提高了数据传输效率；(3)SOC设置有图片调用模块，实现了自定义测试画面；(4)测试盒可独立于系统之外，可重复使用，同时具有高可扩展性，可根据需求灵活调整测试盒的功能，实现显示器多功能的测试。

附图说明

图1为本发明实施例的基于双芯片架构的显示器测试系统结构图；

图2为本发明实施例的uCOM协议结构框图；

图3为本发明实施例的uCOM协议的应用层示意图；

图4为本发明实施例的uCOM协议的传输层示意图；

图5为本发明实施例的uCOM协议的物理层示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。本发明中，所述“连接”既包括具有实际线路的有线连接所实现的信号传递、数据交互，也包括通过无线传输技术达成的无线连接所实现的信号传递、数据交互。本发明中，所述“第一”、“第二”等用语仅为方便文字描述需要，在实际实施时在保证技术原理的前提下并不对此做限制。

为使本发明的技术方案更加清楚，本发明通过以下实施例进行解释说明：一种基于双芯片架构的显示器测试系统，所述系统包括产线测试设备、测试盒、显示器，所述测试盒分别与所述产线测试设备、显示器连接，其中：所述测试盒包括第一控制芯片、第二控制芯片、串行器，所述第一控制芯片分别与所述产线测试设备、第二控制芯片、串行器连接；所述第二控制芯片与所述串行器连接；所述串行器与所述显示器连接。如图1所示为发明实施例的系统结构图，其中，所述第一控制芯片为MCU，第二控制芯片为SOC，测试盒与产线测试设备之间通过CAN总线连接，即产线测试设备与MCU通过CAN总线通讯，CAN总线在车辆系统中广泛使用，本实施例采用CAN总线可以更真实地模拟测试环境。

具体地，在本实施例中，所述系统还设置有检测装置，所述检测装置与所述第一控制芯片连接，用于检测显示器生产过程中的状态信息并传输至所述第一控制芯片。检测装置包括温度传感器、湿度传感器、电压采样装置等，温度传感器、湿度传感器、电压采样装置分别与所述第一控制芯片连接。实际实施时，检测装置可以根据测试需要进行灵活扩展。同时，检测装置既可以作为系统的外围设备，将采集到的数据信息通过CAN总线发送给MCU，这种方式比较灵活，拓展方便；也可以直接添加进测试盒中，作为测试盒的检测功能模块，直接将数据发送给MCU，这种方式拓展时需要预留测试盒布局空间以及接口，但是可以节省线束。检测装置采集温度、湿度、电压等显示器生产或测试过程中的参数，保证了测试的准确性。

具体地，在本实施例中，第一控制芯片采用MCU(微控制器)，所述MCU分别与所述产线测试设备、第二控制芯片、串行器连接。MCU是数据处理的常用芯片，可以实时地收集数据并解析；MCU虽然可以有效的解析显示器生产过程中的各种信息，例如测试命令，生产环境信息、显示器状态信息等，但是对于庞大的数据信息来说，单MCU的使用的数据处理效率较低，不适用于快速的显示器生产过程。为此，在本发明中，利用MCU实时性高的优点，采用MCU进行数据信息的初步解析，并执行部分简单的控制功能，包括显示器的状态控制(例如显示器的开关状态等)、控制测试盒各组件的工作状态等，从而保证测试盒分工明确，提高测试效率。在本实施例中，第一控制芯片MCU用于接收并初步解析所述系统各组件发送的数据信息，包括产线测试设备下发显示器测试数据信息、检测装置采集到的数据信息，然后通过MCU的GPIO接口输出控制显示器状态的高低电平使能信号、以及控制显示器亮度的PWM信号至串行器，同时MCU和SOC之间的通信协议输出初步解析后的数据信息至所述第二控制芯片SOC。

在本实施例中，第二控制芯片采用SOC(片上系统)，所述SOC分别与所述第一控制芯片、串行器连接。单独的SOC具有运算性能强、内部高度集成、可以参与复杂的图形运算的优点，但是实时性确很难满足汽车控制器需求，为此，本实施例以MCU的数据初步解析为基础，将SOC作为核心处理器，进行更复杂的数据融合和逻辑运算，从而实现了高效且准确的数据处理，提高测试效率。在本实施例中，SOC模块负责处理汽车仪表显示屏生产过程中的各种信息，包括温度、湿度、电压等，同时，为了实现显示器测试时可以自定义需要显示地画面，本发明在SOC中设置有图片调用模块，图片调用模块包括存储器，在存储器中存储有预设的图像和视频数据，实际实施时，SOC只需从产线测试设备的测试命令中解析出需要调用的图片或视频，再直接从存储器中读取并按照一定的视频流格式传输给串行器，视频格式包括不仅限于LVDS、MIPIDSI等。在本实施例中，第二控制芯片SOC用于对第一控制芯片MCU初步解析后的数据信息进行二次解析，并输出图像显示控制信号和视频流信号至所述串行器，其中：图像显示控制信号包括图像需要显示的频率、时间等信息。进一步为了行业内显示屏项目生产需要的I2C通讯，本实施例在SOC与串行器之间设置有I2C总线，相关图像显示控制信号和视频流信号可以通过I2C总线传输至串行器，节省了测试盒布局空间，降低了成本，高信息传输速率提高了测试效率。

在本实施例中，串行器用于透传第一控制芯片MCU的高低电平使能信号和PWM信号至显示器，以及将第二控制芯片SOC的图像显示控制信号和视频流信号转换为串行信号后输出至显示器。其中，串行器和显示器的解串器之间通过FPD Link接口或GMSL接口连接，串行器的型号包括但不局限于DS90UB947、MAX96789等，本发明测试盒的串行器可适配多种解串器和视频传输硬件接口，包括但不局限于COAX、STP、H-MTD等。

综上，本实施例的测试盒实现了I2C通讯同时可以自定义显示画面，其中，MCU和SOC双芯片的测试系统架构，提高了测试数据处理能力，提高了测试效率。进一步，测试盒可独立于系统之外，可重复使用；同时测试盒可以预留多个接口，从而进行组件扩展，保证高可扩展性；测试盒可根据需求灵活调整测试盒的功能，实现显示器多功能的测试。

具体地，显示器包括解串器、屏MCU、显示屏(显示屏为TFT液晶显示屏)，其中：解串器分别与测试盒的串行器、屏MCU、显示屏连接；屏MCU与所述显示屏连接。串行器输出的串行数据经解串器快速解码后，显示器根据解码结果进行显示测试，即根据高低电平使能信号控制显示器各组件状态；根据PWM信号控制显示屏的背光亮度；根据图像显示控制信号和视频流信号控制显示屏显示的画面效果，其中，信号的处理与任务分配由屏MCU进行控制。解串器的快速解码可以为后续的数据处理和分析提供便利，提高测试效率，解串器型号包括但不局限于TI948/MAX752F。

由于MCU和SOC是两个独立运行的芯片，为实现MCU与SOC之间的准确且高效的数据交互，保证双方收到彼此发送过去的数据互相识别，本发明采用自定义的uCOM协议进行通讯。uCOM协议结构如图2所示，协议分三层：应用层、传输层、物理层。

应用层：定义了两个芯片间传输的不同的消息内容和供应用程序调用发送某一个数据内容的接口，定义了收到另一侧数据的处理函数，供传输层收到对应数据进行回调。

应用层对每条要发送的消息进行了定义，并且定义了收到某一条发送过来的消息对应的处理函数。每条消息有自己的命令ID，命令ID由三个字节组成，即CmdType、CmdId、CmdOpt，如图3所示：

CmdType：标识某一类消息，如果这些消息属于同种类型的，那么这些消息的CmdType是一样的值。

CmdId：标识是某一类消息中的某一个具体消息，比如有需求MCU上电需要把它相关的软件版本信息发送SoC，MCU里面软件版本包含APP、Bootloader、EEPROM，我们在定义消息时可以把这些和MCU版本相关的消息划给成一类，如CmdType为11表示MCU软件版本这类消息，那么CmdId就用来区分是APP的版本还是Bootloader版本。

CmdOpt：可选的字段，默认情况下设置成0x00，也可以通过设置来定义这条消息是否需要对方收到后应答，比如当该字段设置成0x80，那么对方收到后需要回复特定的ID的消息，消息内容是该消息的ID来应答这条消息。如果对方一段时间未应答该消息，那么会启动重发机制。

应用层会维护两个表，一个表是发送表，定义了要发送的数据ID和数据以及未收到应答的重发次数、重发时间间隔等；另一个表里是接收表，定义了收到数据的ID和收到该数据的处理函数。

发送表：

Cmd：表示是什么命令，方便应用层使用抽象出来的，是个枚举值，这个命令和前面描述的每条消息的ID字段进行映射，比如我设置是Vehicle_MCUVersionInfo_ID，那个这个Cmd实际映射到命令ID表0x11/0x01/0x00这条消息。

retryTimer：超时时间，指定CmdOpt值是0x80时，定义消息需要应答时，需要设置该内容。它使能了一个定时器，自消息发送后，如果这段时间内未收到对方关于该消息的应答会使能重发机制。

retryTimes：重发次数，未收到消息应答时，最多能重发几次。

RetryFunc：重发次数用完，未收到正确应答后的错误处理回调函数。

CallFunc：消息发送后的回调函数。

cmdPara：描述要发送数据内容的及基地址。

cmdParaSize：描述要发送数据的长度大小。

接收表：

Cmd：表示是什么命令，收到数据后根据命令ID表查出它的Cmd，然后再到Rx表中找和自己相同的Cmd。

callFunc：收到这条消息后去处理这条消息的函数。

为了传输需要，协议内部需要定义使用一些消息ID，这些内容是必须要存在的。协议内部使用消息如下：

握手消息：在正式进行传输数据前，协议需要双方进行握手识别，一般情况握手信息从协议的发起者发出，握手信息发出后，指定时间内得到对方应答说明通信建立，可以正常传输应用数据。

握手应答消息：收到握手信息后，发送该条消息给对方，告诉对方我已经收到握手消息了，可以正常通信了。

心跳包：协议握手成功后双方会以指定的周期互相发送心跳包，如果指定时间内未收到对方的心跳包，意味着对方已经不能正常工作了，此时记录相对错误log，执行系统复位。

通信应答消息：数据传输中有一些关键信息很重要，如果传输过程中对方没收到需要重新传输。所以在数据传输时需要对方应答，对方收到这类消息时，会使用通信应答消息加上收到该消息的ID来告诉对象我收到这条消息了，你不需要重新传输了。

传输层：功能包含两个部分，一是对应用层数据加上对应标识，计算CRC保证数据传输完整性；二是给物理层收到的数据提供缓冲区，将存入缓冲区的数据进行解析，识别一个完整的一帧数据并调用应用层对应的处理函数。

传输层定义了一帧数据的长度，然后把要发送的数据加上对应的标识信息，方便收到数据的一方在收到数据后能够按照既定的格式去解析，得到原始的数据。传输层的数据包含这几个部分：帧头、数据长度、种子、消息ID、数据、CRC、帧尾，布局如图4所示，其中：

帧头：区分一帧数据开始。

种子：配合CRC校验使用的。

数据长度：后续要一连读取的数据长度，包含种子、消息ID、数据长度等数据个数

CmdType/CmdId/CmdOpt：消息ID，描述这条是什么消息。

数据内容：应用层要发送的数据内容，最大是250个字节。

CRC：CRC校验区，存储对CmdType、CmdId、CmdOpt和数据内容区域的进行CRC结果，保证对方收到后可以进行数据包完整性检测。

帧尾：区分一帧数据的结束。

传输层维护了一个状态机，当是IDLE的时候，上层会请求将要发送的数据给传输层，传输层对上层数据加标识信息，然后把自己置于BUSY，直到把要传输的一帧数据传输完成后再置于IDLE。

物理层：对上提供收发数据的接口，传输层调用物理层发送接口，把组好包的数据发送出去。物理层驱动将收到对方发来的数据写入到传输层的环形缓冲区，并告诉传输层的数据解析函数，进行收到数据的解析和分发。如图5所示，物理层连接主要分两个部分：数据传输部分和信号通知部分。

数据传输部分是双向的，考虑到数据传输的效率，设计时MCU给SOC发消息使用单独的一路外设，SOC给MCU发消息也使用单独一路外设。物理传输层是和上层是解耦开的，可以使用SPI、UART、I2C等协议作为物理传输层。把协议移植到不同物理层，只需要对上层提供各通信外设的读写、获取外设传输数据状态、接收数据回调函数的接口即可。

信号通知部分仅用了一个GPIO，由于SOC启动相比MCU慢，当SOC启动后，内部的各个进程启动并且进程间通信建立，此时会拉高GPIO告知MCU：SOC已经正常启动并且具备了双芯片通信的条件，MCU收到信息后开始发握手信息，SOC收到握手信息并正确识别应答，至此双芯片通信建立。

综上，本发明的uCOM协议的具有以下优点：

1、协议设计灵活，可兼容不同OME协议要求，同时又具备完整性校验机制和安全机制。如握手、重发、心跳包等，能对重要消息做监控，避免传输过程消息丢失。

2、协议独立于物理传输层，上下层是强解耦的，便于在不同硬件上进行移植。在不同传输层上移植时，只需要底层对上提供相关硬件驱动接口。

3、协议设计简单，可以在一些性能和资源有限的硬件上使用，占用资源极低。

同时，本发明还根据上述系统提出了一种基于双芯片架构的显示器测试方法，所述方法包括：

S1、产线测试设备发送测试数据信息给测试盒；

S2、测试盒接收所述测试数据信息，同时采集所述系统各组件的数据信息并通过所述测试盒的双芯片进行数据处理，之后所述测试盒发送显示器控制信号至所述显示器，所述显示器控制信号包括控制显示器状态的高低电平使能信号、控制显示器亮度的PWM信号、图像显示控制信号、视频流信号；

S3、显示器接收所述显示器控制信号，并开始显示器测试。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。