智能座舱显示屏系统框架-下｜盖世大学堂智能座舱系列知识讲解

一、触摸传感器与TP结构

在智能座舱显示屏的触摸功能中，触摸传感器起着关键作用。它本质上是一层硬电路，如同显示屏有横竖方向一样，具有X通道和Y通道。这些通道在实际布局时，既可以设置在同一层，也可以分别置于两层。若选择将它们放在同一层，为避免线路短路，需要采用搭桥技术，即在相连线路上涂覆绝缘层后再进行连接，这种方式虽然会增加成本，但能够使整体结构变薄。

而传统的触摸面板（TP）通常较厚，其架构一般是通过粘胶剂将分别刻有X、Y通道的玻璃进行连接，有时甚至会使用多层玻璃。如今，TP逐渐向轻薄化发展，常见的结构是在外面增加一层盖板用于保护，触摸层位于盖板下方，比如手表的触摸结构便是如此。在盖板与触摸层之间，通过粘合剂连接，触摸层（sensor）则是在玻璃上蚀刻XY通道。另外，液晶显示屏同样是玻璃材质，与触摸层的玻璃需要进行贴合。

二、贴合技术与外观处理

在贴合技术方面，全贴合工艺使触摸层与显示屏之间的连接更加紧密。这种工艺采用透明胶水，如OCA胶水、OCR胶水等（这些胶水有固体和液体之分）进行贴合。对于带铁框的显示屏，由于结构原因一般使用水胶（OC水胶）；而不带铁框且表面平整的玻璃，则可以使用透明固体胶进行贴合。通过全贴合工艺实现的一体黑效果，能够提升显示屏的质感，使产品看起来更加高档，这也是许多高端车型采用这种设计的原因。

此外，为提升显示屏的使用体验，还会进行防指纹和防反射处理。防指纹处理是在显示屏表面涂覆一层有机分子层（AF），利用类似荷叶效应的原理，使指纹不易粘附在屏幕上，当水滴角大于110度时，防指纹效果被认为是有效的。防反射处理则是为了提高显示屏的光学透过率，减少眩光对用户的影响。通过在显示屏表面涂覆凹凸不平的膜，使光线产生慢反射，避免强光直接反射进入眼睛，从而降低眩光对视觉的干扰，这一技术在高端显示屏中应用较为广泛。

三、触摸新技术与手势识别

当前，触摸技术不断发展，其中一种创新是将触摸IC或触摸功能集成到液晶内部，这种技术在手机领域已经成熟，例如TDDI技术。在汽车领域，吉利等品牌率先应用了类似技术。然而，这种集成方式也带来了一些问题，如车载屏价格昂贵，一旦触摸部分或显示屏出现故障，整个屏幕可能就需要报废，不像传统方式那样可以分开维修。

在交互体验方面，汽车触摸屏还引入了振动反馈技术。该技术借鉴了手机中的线性马达原理，但由于汽车触摸屏面积较大，对结构和振动强度的要求更为严格。通过合理布局线性马达，可以实现触摸不同区域时产生不同强度的振动反馈，让用户获得更精准的触感体验，例如在操作电话、空调等功能时，能够通过不同的震感进行区分。

手势识别也是智能座舱显示屏交互的重要方式之一。目前，简单的手势识别方案大多基于触摸技术，但这种方式存在一定局限性，无法像触摸操作那样精准定位，只能识别手指所在的区域，不过对于一些简单手势，如左滑、右滑、上滑、下滑、比OK手势等，仍能准确识别并应用于播放暂停、音量调节、接听电话等常见操作场景。此外，还有一种3D ToF（Time of Flight）技术，它与摄像头不同，不能成像，但可以通过发射光并根据光的反弹时间来建立3D景深，从而实现手势识别和人脸检测等功能。不过，手势识别的种类不宜过多，因为过多的手势会增加用户记忆成本，不利于实际操作。

四、显示屏架构与电源控制

智能座舱显示屏的架构主要分为内嵌式、半悬浮式和全悬浮式等。内嵌式受到美国车的青睐，如福特、凯迪拉克部分车型；半悬浮式以奔驰为代表。不同架构在外观和结构上有所差异，例如触摸屏后面通常还会有支架、PCBA、后壳等组件，整体呈现出类似三明治的多层结构。在工艺方面，一些豪车会采用镀铬工艺，即在塑胶材料表面镀一层金属，这种工艺既能使产品看起来高端大气，又能减轻重量，但缺点是触摸时手感质感欠佳。

在电源控制方面，显示屏内部需要多种电源供应，主要包括为触摸控制芯片（MCU）供电、为背光提供电源、为液晶屏供电以及为其他芯片供电，一般可分为四路电源。其中，背光用于调节显示屏亮度，而液晶则用于控制显示内容，二者的供电和控制相互独立。整个系统由MCU进行统一控制，负责管理对传信号、触摸信号以及电源供应等功能。

五、数据传输接口与协议

在显示屏数据传输过程中，涉及多种接口和协议。例如，TI的FP link能够将并行信号转换为串行信号，以实现主机与显示屏之间视频、音频以及控制信号的传输，并且还支持触摸信号的回传。FP link不断发展，从一代到三代，功能逐渐完善，到三代时已将控制信号等全部集成到串行信号中进行传输。后来出现的FP link 4，具有极化电模式，能够在同一传输线路上传输不同的图像，如分别传输仪表和游戏画面，这样不仅节省了对传芯片和传输线的成本，还方便了车内布线，提高了电磁兼容性（EMC）。

车载显示屏接口还有LDS、LVDS等。双LDS和单LDS的区别主要取决于显示时钟，当显示时钟超过85兆时，单LDS无法满足传输需求，需要使用双LDS，否则可能会出现信号跳转等不稳定问题。此外，显示屏在数据传输过程中，还涉及不同的格式协议，如日本的JASA格式和美国的WESA格式，这些格式在RGB排列方式上有所不同。在实际应用中，需要根据显示屏的格式要求，选择合适的接收芯片和解码编码方式，以确保数据能够正确传输和显示。

六、系统升级、诊断与触摸控制

在智能座舱显示屏系统中，MCU作为核心控制单元，其内部运行着嵌入式操作系统，因此会涉及到系统升级。在升级过程中，可能会出现升级失败的情况，此时就需要进行相应的处理，如重新连接和诊断，以确保系统能够正常运行。

显示屏的诊断功能十分重要。由于当前汽车行业合作模式的特点，中控和显示屏由不同供应商提供，在出现问题时容易产生责任界定不清的情况，例如黑屏问题。通过对显示屏进行实时诊断，监测背光、屏参数等是否正常，能够及时发现异常并记录异常码，将问题反馈给主机，方便排查故障。此外，当显示屏温度过高时，如果亮度不及时降低，会对偏光片等部件造成不可逆的损伤，因此诊断功能也会对温度进行监控和处理。

在触摸控制方面，为防止触摸芯片出现死机问题，系统会定期发送心跳信号，类似于看门狗的机制。触摸芯片会定时在寄存器中写入不断变化的值，系统通过读取这些值来判断触摸芯片是否正常工作。如果读取到的值没有跳变，说明触摸芯片可能出现故障，此时系统会对触摸芯片进行供电复位，一般1 - 2秒即可完成复位，用户几乎察觉不到触摸异常。

另外，在显示屏与主机的交互过程中，触摸信号的传输有着特定的逻辑。当有触摸信号产生时，触摸屏的MCU会将CRQ信号拉低，向主机发送中断信号。主机接收到中断信号后，通过特定接口读取触摸寄存器中的触摸值，包括触摸点的坐标、触摸状态（按压、移动、释放等），然后根据这些值做出相应的响应，例如打开应用程序等。在背光控制方面，由于背光亮度取决于驾驶员的操作意愿，因此控制权限在主机。在每次掉电前，系统会保存上一次的背光亮度，开机时默认使用上次的亮度设置，并且在用户调节亮度时，系统会按照一定的时间间隔（如每20毫秒或50毫秒）进行渐进式调节，以避免亮度突变对人眼造成不适。

来源：盖世汽车