本发明属于汽车电子控制，具体涉及一种基于功能安全的汽车仪表系统及其工作方法。
背景技术：
1、汽车仪表是显示反映车辆各系统工作状况，为驾驶员提供所需的汽车运行参数信息的重要显示系统，然而由于诸多原因，汽车仪表存在失效、突然黑屏、闪屏、花屏等异常情况，导致无法正常显示车辆信息，严重情况下会影响驾驶员的驾驶，导致驾驶员在行驶过程中发生恐慌，影响行驶的安全性。
2、现如今的仪表系统架构均采用mcu芯片加上soc芯片，mcu芯片符合asil b安全等级，但是soc芯片到现今为止，还无法符合asil b安全等级，导致仪表系统存在诸多发生故障的场景，比如soc芯片死机、卡死，通信线程挂掉等。这些故障发生后，都会导致仪表显示系统发生异常。
3、针对汽车仪表安全设计，现有相关技术例如cn114771249a公开了一种通过新增一个mcu芯片作为冗余保障机制的设计来增加仪表系统安全的系统设计方案。该方案技术适用于原来非域集中式电子架构，即仪表系统是一个单独的显示系统，系统soc芯片可以独立工作，mcu芯片仅仅作为冗余保障芯片；对于现在域集中式电子架构的智能座舱系统设计来说，该方案不再适用。
4、再如cn110781019a公开了一种基于功能安全的汽车仪表设计方法，其中介绍了mcu芯片和soc芯片心跳检测机制。该方法在检测到心跳超时后，通过重启仪表系统来恢复故障，该技术方案在重启中，会导致瞬间黑屏现象，会对行驶安全、驾驶体验带来严重的影响。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于功能安全的汽车仪表系统及其工作方法，以解决汽车仪表异常而影响驾驶安全和驾驶体验的问题。
2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于功能安全的汽车仪表系统，该系统包括mcu芯片、soc芯片、fpga芯片、osd芯片、存储芯片、解串器和屏幕模组；mcu芯片、soc芯片、fpga芯片、osd芯片、解串器和屏幕模组依次相连，mcu芯片还与osd芯片直接相连，osd芯片与存储芯片相连；其中：
3、mcu芯片与整车进行信息交互，处理需要显示的相关信号，并传输给soc芯片；
4、soc芯片接收并处理相关信号，输出rgb信号给fpga芯片；
5、fpga芯片将rgb信号转换为lvds信号，并传输给osd芯片；
6、osd芯片进行soc异常状态检测；若正常，则osd芯片处理所述lvds信号，并传输给解串器由屏幕模组正常显示；若异常，则直接通知mcu芯片，mcu芯片此时仅将相关信号中的安全信息直接传输给osd芯片，由osd芯片处理后传输给解串器，再通过屏幕模组显示；
7、存储芯片预存储相关图像存储信息；
8、解串器将接收到的信号转换成屏幕模组显示的信号；
9、屏幕模组进行显示。
10、进一步的，存储芯片为flash芯片，屏幕模组为tft屏模组。
11、进一步的，mcu芯片与整车can网络进行信息交互，mcu芯片通过ipcl协议uart通信与soc芯片交互，mcu芯片通过osd协议spi通信与osd芯片直接交互。
12、按照本发明的第二方面，提供了一种基于功能安全的汽车仪表系统的工作方法，应用于上述中任意一项所述的基于功能安全的汽车仪表系统，该工作方法包括：
13、mcu芯片与整车进行信息交互，处理需要显示的相关信号，并传输给soc芯片；
14、soc芯片接收并处理相关信号，输出rgb信号给fpga芯片；
15、fpga芯片将rgb信号转换为lvds信号，并传输给osd芯片；
16、osd芯片进行soc异常状态检测；若正常，则osd芯片处理所述lvds信号，并传输给解串器由屏幕模组正常显示；若异常，则直接通知mcu芯片，mcu芯片此时仅将相关信号中的安全信息直接传输给osd芯片，由osd芯片处理后传输给解串器，再通过屏幕模组显示。
17、进一步的，osd芯片的安全启动方法包括：
18、上电启动后，进入初始化流程；
19、读取功能安全配置的checksum值与osd版本号数据；
20、判断soc芯片与mcu芯片是否握手完成；如果握手未完成，则等待握手流程；
21、当握手完成后，上报与功能安全相关的信息，包括：flash设备id、osd版本号和配置的checksum值；
22、检测当前是否存在屏幕自诊断或者osd升级指令；如果存在osd升级指令，则进入osd升级流程，等待升级流程完成后，复位osd芯片，重新开始初始化流程；如果存在屏幕自诊断，则进入屏幕诊断流程，等待屏幕诊断流程结束后，重新开始初始化流程；
23、检测当前不存在屏幕自诊断和osd升级指令后，进入osd芯片初始化流程；
24、检测当前是否存在soc报警灯自检；若存在soc报警灯自检，则等待soc报警灯自检结束；如果不存在soc报警灯自检，则初始化lvds异常状态，即清除寄存器lvds异常状态值；
25、进入功能安全处理流程，完成初始化。
26、进一步的，功能安全处理流程如下：
27、持续获取soc异常状态检测结果；
28、判断当前soc状态是否发生异常；如果没有发生异常，则继续持续获取soc异常状态检测结果并判断；如果发生异常，则进入异常处理流程，即osd芯片直接通知mcu芯片，mcu芯片此时仅将相关信号中的安全信息直接传输给osd芯片，由osd芯片处理后传输给解串器，再通过屏幕模组显示；
29、判断soc故障是否恢复，如果未恢复，则持续保持异常处理流程；若soc故障恢复，则退出异常处理流程，继续持续获取soc异常状态检测结果并判断。
30、进一步的，soc异常状态检测方法包括：
31、持续获取心跳超时状态、lvds异常状态或者冻屏状态；
32、判断三者状态是否发生异常；如果没有发生异常，则持续获取相关状态并判断是否存在异常；如果发生异常，则记录log日志，并触发功能安全机制，进入异常处理流程。
33、进一步的，心跳超时检测方法包括：
34、mcu芯片向soc芯片周期发送心跳包；
35、若soc芯片未回复心跳包，则开启心跳检测超时的定时器；
36、定时器开启后，mcu芯片持续向soc芯片周期发送心跳包；如果soc芯片回复，则定时器清零；如果soc芯片一直未回复，则心跳超时，触发功能安全机制。
37、进一步的，lvds异常检测方法包括：
38、osd芯片启动运行后，持续接收lvds信号，并检测lvds寄存器的值；
39、如果检测到lvds寄存器值反馈为异常状态，则发生异常，触发功能安全机制。
40、进一步的，冻屏检测方法包括：
41、在仪表选择一个区域，使该区域根据当前主题颜色，每隔固定周期刷新一个跟主题颜色相近的颜色；
42、每隔固定周期检测选定区域rgb值的checksum值；
43、如果连续一段时间检测到选定区域rgb值的checksum值保持一致，则认为当前仪表冻屏，触发功能安全机制。
44、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
45、本发明使mcu芯片还与osd芯片直接相连，并通过osd芯片进行soc异常状态检测：若正常，则osd芯片直接处理经由mcu芯片、soc芯片以及fpga芯片传输的lvds信号，并传输给解串器，由屏幕模组正常显示；若异常，则由osd芯片直接通知mcu芯片，mcu芯片此时仅将相关信号中的安全信息直接传输给osd芯片，由osd芯片处理后传输给解串器，再通过屏幕模组显示，由此解决汽车仪表异常而影响驾驶安全和驾驶体验的问题。
1.一种基于功能安全的汽车仪表系统，其特征在于，该系统包括mcu芯片、soc芯片、fpga芯片、osd芯片、存储芯片、解串器和屏幕模组；mcu芯片、soc芯片、fpga芯片、osd芯片、解串器和屏幕模组依次相连，mcu芯片还与osd芯片直接相连，osd芯片与存储芯片相连；其中：
2.根据权利要求1所述的基于功能安全的汽车仪表系统，其特征在于，存储芯片为flash芯片，屏幕模组为tft屏模组。
3.根据权利要求1所述的基于功能安全的汽车仪表系统，其特征在于，mcu芯片与整车can网络进行信息交互，mcu芯片通过ipcl协议uart通信与soc芯片交互，mcu芯片通过osd协议spi通信与osd芯片直接交互。
4.一种基于功能安全的汽车仪表系统的工作方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任意一项所述的基于功能安全的汽车仪表系统，该工作方法包括：
5.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于，osd芯片的安全启动方法包括：
6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，功能安全处理流程如下：
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，soc异常状态检测方法包括：
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，心跳超时检测方法包括：
9.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，lvds异常检测方法包括：
10.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，冻屏检测方法包括：
