CarPC в Toyota Prius NHW20 - установка мультимедийного компьютера

[Igor_P]

Здравствуйте!
Начну с предыстории.
С первых дней обладания Toyota Prius NHW20 у меня возникла идея использовать штатный мультидисплей не по его прямому назначению. Картинка распределения мощности, которая сначала забавляла, вскоре надоела, и я задался вопросом, на что ее заменить.
По началу желания были следующие:
- Реализовать воспроизведение видео на штатном мониторе
- Проигрывать медиаконтент с USB носителей, а не с банального CD
Вследствие были заказаны два девайса:
- Мини-медиаплеер китайского производства, без названия, размером с пачку сигарет, но с хорошим потенциалом, способный воспроизводить большинство аудио- видеоформатов, читает USB-флешки, SD-карты и даже USB-HDD. Но не смотря на все его преимущества, был один существенный недостаток: даже не смотря на наличие пульта ДУ, невозможно переключать файлы на ходу, не отвлекаясь от управления автомобилем.
- По этому был приобретен USB-адаптер Yatour YT-06, подключаемый в штатный разъем для CD-ченджера и реализующий управление музыкальными файлами на флешке посредством штатных кнопок на руле и магнитоле.
Девайсы были приобретены через интернет с доставкой по почте в течении продолжительного срока.
Комплектация моего Приуса с камерой заднего обзора, но без навигации, так что за время доставки вышеперечисленных девайсов появилось желание реализовать и эту функцию. Еще, стоя в пробках, хотелось бы просматривать эфирное цифровое ТВ.
Вот тут и появилась идея установки полноценного медиацентра, способного объединить все вышеперечисленные функции в одном устройстве.
Благодаря роду своей деятельности, у меня имеется опыт по установке мультимедийных систем на базе Windows CE вместо штатных головных устройств (Phantom, MyDean, Fly Audio и т.п.) и вместе с ними (Мирком), но это все не то, ввиду сильно ограниченного функционала таких устройств.
Так, одим утром выходного дня, появилась мысль самостоятельно собрать устройство, полностью отвечающее всем моим пожеланиям – компьютер, заточенный под работу в качестве автомобильной мультимедиастанции.

Концепция проекта – создать систему, не уступающую по удобству готовым мультимедийным решениям, но превосходящую по функционалу.
Приоритеты расставил следующие:
- Настроенная и отлаженная система должна работать автономно, включаться и выключаться автоматически, и при включении продолжать работать с момента, при котором была выключена, подобно штатной магнитоле.
- Со стороны, для непосвященных, все должно выглядеть, как штатное головное устройство.





Выводить графическую информацию решил на штатный сенсорный мультидисплей.
Звук подключил к линейному входу AUX штатной магнитолы.
Управление автоматическим включением/выключением организовал от штатных цепей автомобиля.

При сборке компьютера основной упор делал на соотношение Цена/Качество и конфигурацию подбирал относительно бюджетную, но с небольшим запасом по мощности.

Итак, платформой CarPC послужили:
- Мат. Плата - BioStar H61MLC, формата microATX под сокет LGA 1155
- Процессор - Intel G630, 2,7GHz, выполненный на платформе 4-х ядерного Core i5, но урезанный на 2 ядра
- Оперативная память - NCP DDR3, 4GB
- Твердотельный накопитель SSD OSZ Vertex 3 Max IOPS на 120GB
- Блок питания PICO-PSU 12V, 150W
- Корпус mini-ITX Winsis WI-03 Black

Корпус рассчитан на мат. плату mini-ITX, размером 17 х 17 см. Удалив комплектный блок питания, я освободил место для своей платы micro-ATX, имеющей размеры 17,5 х 23 см. Громоздкое крепление HDD и слим-привода тоже удалил за ненадобностью, обеспечив лучшую вентиляцию внутри корпуса.





Разместил в багажнике, в пластиковом коробе, закрывающем запаску. Системник крепится на застежках "липучках", что позволяет его быстро и легко снять/поставить в течение минуты.





Подключение видео от CarPC сделал по аналоговому композитному сигналу на вход камеры заднего вида через самодельный коммутатор на малогабаритном 5-контактном реле.
Для формирования правильного композитного видеосигнала NTSC 3.58, понятного мультисплею, использовал скромную PCI-E видеокарту ATI Radeon HD 3450 на 256MB, имеющую хорошо настраиваемый TV-out.





Видеовход активируется при включении компьютера, а коммутатор служит для переключения изображения с камеры в режиме заднего хода.
Для унификации, все подключения Аудио и Видео выполнил на стандартных RCA разъемах (тюльпан), впаяв их в штатную проводку и использовав автомобильные межблочные кабели.



Сенсорное управление подключал в два этапа.
Для подключения сенсорного экрана использовал USB-контроллер Сенсорной панели.
Сначала приобрел гибкую сенсорную панель с USB-контроллером, и закрепил ее поверх штатной. Гибкая панель прекрасно исполняет свою функцию и не препятствует нажатиям на штатную панель.









Не понравилось, что накладная панель сильно бликует на солнце...



Определил, что родная панель по своим резистивным параметрам идентична накладной, следовательно, должна заработать с USB-контроллером.
После проверки работоспособности "на коленке", собрал группу из 4 малогабаритных коммутационных реле для переключения выводов тач-панели с платы мультидисплея на USB-контроллер в режиме вывода изображения с PC. Это необходимо для развязки контроллеров тач-панели, и разделения режимов работы монитора.
Полностью разобрав мультидисплей, подключил самодельный коммутатор "в разрыв" шлейфа тач-панели.





Поскольку внутри корпуса мультидисплея свободного места очень мало, я вывел выход с тач-панели, вход на плату дисплея и управление реле из корпуса наружу. Управление реле припаял к контактам разъема со стороны платы, на которых появляется +12 вольт в режиме вывода изображения с PC (разъем М13, 21-й pin, розовый и масса). Коммутационные реле закрепил на двухсторонний скотч под штатными разъемами и изолировал моделином.




Схема подключения видео на вход камеры заднего обзора актуальна только для Prius 20 рестайл, без системы Park Assist.

Принцип работы коммутационных реле:
В нормальном состоянии Touchscreen через нормально-замкнутые контакты реле подключен к своему разъему на плате и работает в штатном режиме.
При активации видеовхода с PC выключателем Sw 1, реле переключают тач с мультидисплея на USB-контроллер, и он работает уже только с Car-PC. При выключении видеовхода, тач подключается обратно к разъему на плате.

Сам USB-контроллер закрепил на жгуте мультидисплея, вместе с реле, переключающим видеосигнал с CarPC на вход камеры заднего обзора.



Для питания CarPC использовал компактный блок питания PICO-PSU 12V, 150W.
БП включается через силовое реле, подключенное через схему задержки выключения на MOSFET транзисторе к управлению силовыми реле ВВБ (сигнал Ready).
Питание появляется во время запуска а/м, при включении индикатора READY и пропадает через 2 мин. после выключения.
2 мин. настроил для того, чтобы PC гарантийно сохранил сеанс и завершил работу с запасом по времени.
В BIOS настроил включение при подаче питания ("turn On when AC power loss"), благодаря чему PC включается сразу при запуске а/м.
Кнопку POWER на панели приборов подключил к разъему кнопки включения на мат. плате. В настройках электропитания Windows назначил действие кнопки выключения - Гибернация. Таким образом при выключении Приуса CarPC думает, что нажали кнопку на корпусе и уходит в гибернацию, а при включении - восстанавливается из гибернации и работает с того-же места, что выключился.
Для переключения мультидисплея в режим CarPC я использовал клавишный переключатель (SW 1). Для принудительного включения/выключения PC поставил кнопку без фиксации. Установил в свободную заглушку на панели.








Вместо ультракомпактного блока питания PICO-PSU, пробовал подключать интеллектуальный M2-ATX.





Каких-либо изменений и улучшений в работе PC замена блока не вызвала. Приобретал M2-ATX из праздного интереса. Не смотря на все его навороченные функции настройки таймингов автоматического включения/выключения и стабильность работы в широком диапазоне напряжений (8 - 28 V), вернул обратно свой старый, более компактный и простой PICO-PSU, как более подходящий в данном случае вариант. Напряжение бортовой сети в Приусе достаточно стабильное и за все время эксплуатации CarPC, этот блок не вызвал никаких нареканий.
M2-ATX удобнее и намного проще в подключении, и рассчитан на более жесткие условия эксплуатации, т.к. был создан для классических а/м с учетом их особенностей. Но в моем случае, изначально уже была придумана схема с использованием простого, не интеллектуального БП, проверенная временем.

Из дополнительных "железок" купил:

GPS-ресивер LocoSys на чипе MediaTek MT3329, установленный на блок усилителя руля.





По скольку у меня Приус из США, штатная магнитола имеет нечетную сетку радиочастот и большинство радиостанций попросту не ловит. Радио я практически не слушаю, но из принципа "чтоб всё было", приобрел комбинированный DVB-T + DAB + FM приемник с пультом ДУ и разместил его в кармане под магнитолой. При этом пульт хорошо работает через полупрозрачную крышку. С пульта можно переключать каналы и выбирать источники сигнала (радио, ТВ).





Еще купил компактную беспроводную клавиатуру с тачпадом и подсветкой кнопок. Ее удобно использовать для настройки программ и работы с файловой системой



Для доступа к сети Интернет, например, для получения информации о пробках и погоде, прослушивания интернет-радио и просмотра YouTube, я использую компактный USB WiFi адаптер TP-Link TL-WN725N, использующий WiFi раздачу 3G-интернета через смартфон, либо подключение к домашней сети через WiFi маршрутизатор, для удобного удаленного управления медиафайлами на CarPC с домашнего PC (CarPC можно включить, используя охранную систему с дистанционным запуском).

[Igor_P]

В центральной консоли заглушку с AUX входом заменил на аналогичную, но с USB разъемом от новых моделей Тойота.
Приятно втыкать флешки в «штатное» гнездо.







Программной основой любого CarPC является так называемый Front End - специальная графическая оболочка, заточенная под использование в автомобиле и рассчитанная на управление системой посредством сенсорного экрана.
В своем проекте на базе Windows 8 я использовал оболочку Centrafuse.
Навигационную программу использую iGO 8.3. Еще есть Навител Навигатор в эмуляторе Win CE, но iGO нравится больше, работает стабильнее и хорошо интегрируется в CF.
Как и задумывал, компьютер включается при запуске автомобиля в режиме «Ready», загружается из гибернации в течение 7 - 10 секунд и продолжает работать с момента выключения. При выключении автомобиля, компьютер сохраняет данные оперативной памяти на жесткий диск (Гибернация) и полностью выключается. PC уходит в гибернацию практически мгновенно, но питание отключается с задержкой в 2 минуты, чтобы гарантийно обеспечить корректное завершение работы в любом случае.



















Подключение кнопок на руле
Думал, как прикрутить к CarPC кнопки переключения треков на руле.
Вообще существуют специальные адаптеры для подключения штатных кнопок на руле к PC, типа вот такого
Но, поскольку звук у меня подключен через усилитель магнитолы, то громкость итак регулируется с руля, поэтому покупать такой адаптер только для переключения треков я счел расточительством.
В итоге, на глаза мне попалась старая клавиатура, которая была успешно разобрана. В любой проводной клавиатуре большую часть занимает контактная матрица, подключаемая к маленькой плате со светодиодами, размером 3 х 5 см.
Эта плата и послужила основой.
Подключил плату к домашнему PC и "методом тыка", при помощи программы диагностики клавиатуры, нашел контакты на плате, при замыкании которых нажимаются клавиши F11 и F12, практически не используемые в программах.
К плате клавиатуры припаял три провода. При замыкании одного из двух проводов с общим, нажимается одна из этих клавиш.
Плату соединил с PC ее стандартным проводом и потянул по левому порогу. Сама плата небольшая, ее изолировал и спрятал под накладкой заднего порога.
Разобрал кожух рулевой колонки и руль, нашел три свободных контакта в спиральном кабеле, соединяющем кнопки на руле с проводкой автомобиля, их и использовал.
Далее три провода подсоединил к свободным контактам разъема спирального кабеля в рулевой колонке.
Из блока кнопок на руле выпаял три провода от кнопок переключения треков и подключил их к аналогичным свободным контактам в разъеме спирального кабеля в рулевом колесе.
Таким образом, кнопки на руле, как-бы нажимают клавиши на клавиатуре.
Фото, к сожалению, не сделал, но думаю, принцип понятен.
В оболочке Centrafuse в меню настройки "горячих клавиш", присвоил кнопкам F11 и F12 функции "Предыдущий трек" и "Следующий трек" соответственно.
Вообще этим клавишам можно присвоить любые функции.
Теперь можно не только регулировать громкость, но и переключать медиафайлы, не отвлекаясь от вождения.
Единственное, чем пришлось пожертвовать, отсоединил эти две кнопки от управления штатной магнитолой, перерезав дорожки на плате, но с использованием CarPC счел это незначительной жертвой, т.к. CD диски и "американское" радио я теперь не слушаю.

Эксплуатирую свой CarPC с марта 2012 года. За это время он показал себя достаточно хорошо и работает без нареканий в любых погодных условиях, в т. ч. в мороз.
Конфигурация компьютера в период эксплуатации периодически менялась. Изначально для формирования "правильного" видеосигнала использовался конвертер VGA to RCA, затем замененный на видеокарту ATI Radeon HD 3450 с TV-out, обеспечивающую более высокое качество изображения. Морозо- вибро- ударостойкий 2,5" HDD Hitachi Travelstar Z7K500, уступил свое место более скоростному твердотельному SSD OSZ Vertex 3. GPS ресивер LocoSys был заменен на более качественный GlobalSat BU-353s4

Для организации BT Hands Free использовал USB Bluetooth адаптер + микрофон, который установил в родное место в плафоне освещения. Единственный минус Hands Free через CarPC в том, что громкость телефонного звонка и разговора равна системной громкости, что не удобно при внезапном входящем звонке во время громкого прослушивания музыки. Только по этой причине отказался от этой функции в пользу штатной Hands Free, где громкость разговора настраивается отдельно от основной и звук выводится только на водительский динамик. Теперь микрофон используется в редких случаях, для голосового управления компьютером. Bluetooth адаптер убрал за ненадобностью.
Для диагностики а/м был приобретен полнофункциональный диагностический USB адаптер mini-VCI с ПО TechStream.
Теперь можно диагностировать и кастомизировать Приус прямо на штатном мультидисплее, либо через ноутбук.
Изначально установленная ОС Windows 7 заменена на более шуструю Windows 8, имеющую лучшую скорость загрузки и выключения. Оболочка Centrafuse тоже периодически обновляется.
Для синхронизации системного времени по GPS и раздачи данных о местоположении разным программам, я использую удобную программу GPS-сплиттер XPort.

В довесок небольшое демо видео

[Igor_P]

Аналогично своему проекту, изготовил CarPC в такой-же автомобиль Toyota Prius в 20-м кузове

Основой послужила мат. плата ASRock AD2700-ITX, с предустановленным процессором Intel D2700 (2 ядра, 2,13 GHz) и пассивным охлаждением.
- Корпус AirTone LP-301 mini-ITX, с встроенным блоком питания, работающим от внешнего источника 12 V, очень компактный - 76 x 192 x 225 мм.
- SSD OCZ Agility 3 на 60 GB
- Оперативная память Kingston SO-DIMM DDR3, 4 GB

Из дополнительных железок использовал:
- USB Touchscreen controller, для подключения штатной сенсорной панели
- VGA to AV Converter, для вывода изображения на штатный монитор, в "понятном" ему формате NTSC 3.58
- GPS ресивер GlobalSat BU-353s4 с интерфейсом USB, для навигационного ПО
- USB ресивер DVB-T + FM, для просмотра эфирного цифрового ТВ
- Автомобильная DVB-T антенна

Системник выглядит вот так:
























Корпус компактный, с пассивным охлаждением, на борту Windows 8 x86.
Все подключения, расположение системника и используемый софт - аналогично проекту в моем автомобиле.

[Chip]

А ято за внешний БП на 12в-12в ?

[Igor_P]

А ято за внешний БП на 12в-12в ?

Не совсем понял вопрос...
Блоки питания в обоих компах - не интеллектуальные DC-DC конвертеры из 12V в ATX-стандарт (такой и такой), со схемой управления от штатной кнопки запуска а/м.
Как уже писал, ради интереса пробовал использовать интеллектуальный M2-ATX, но в данном автомобиле в нем совершенно нет необходимости, т.к. нет перепадов напряжения, да и громоздкий он слишком.

[Chip]

То есть напряжение бортовой сети всегда стабильное 12в?
А как же заряд аккумулятора? Для заряда требуется 14.4в

[Igor_P]

То есть напряжение бортовой сети всегда стабильное 12в?
А как же заряд аккумулятора? Для заряда требуется 14.4в

Для справки, у гибридных а/м Тойота напряжение бортовой сети очень стабильное и во время работы силовой установки всегда держится в пределах 13,9 - 14,0 В, не зависимо от количества включенных потребителей. А поскольку в а/м в принципе отсутствует привычный стартер и запуск гибридной установки осуществляется включением всего двух силовых реле высоковольтной батареи, то это полностью исключает просадку напряжения АКБ ниже значения в режиме ожидания (у меня это прим. 12,6 - 13,2 В. Это-же обеспечивает безпроблемный запуск двигателя в любой мороз).
Компьютер включается только при включении зажигания. В этот момент напряжение борт. сети уже 14 В. Для ограничения входного напряжения, в цепи питания БП стоит пара мощных диодов, постоянное падение напряжения на которых составляет прим. 1,2 В. Таким образом, БП всегда работает от питания 12,6 - 12,8 В. Так что CarPC практически не испытывает никаких перегрузок по входному напряжению. По собственным тестам, такой блок питания в связке с используемыми мат. платами нормально работает в диапазоне от 11,2 до 13,6 Вольт входного напряжения. Эта схема без нареканий работает уже второй год на двух машинах, так что M2-ATX у меня лежит без дела, в ожидании следующих проектов
Другое дело, мой проект по установке CarPC в Toyota Avensis с "классическим" ДВС. Там я тоже использовал простейший блок питания из-за ограничения бюджета. Но для предотвращения просадок в момент запуска, я использовал дополнительный аккумулятор, питающий CarPC и монитор при нехватке напряжения в борт. сети - тоже работает с сентября '12 года.

[Artemiy]

Грамотно расписали.
Вопрос по TV-тюнеру: В CF он не работает, да?
И еще, Вы заморочились с клавиатурой, подсоединив на F11-F12 клеммы с мультируля. А есть какое-нибудь решение "из коробки", а не паять клавку? Себе такое придется скоро делать (управление с руля подключать), но руки под паяльник не заточен (изолента наше всё ). Мне придется еще и громкость на руле регулировать. То есть надо какой-то девайс и драйвер чтобы по сигналам с руля управлял громкостью и F11-F12.

[Igor_P]

Грамотно расписали.
Вопрос по TV-тюнеру: В CF он не работает, да?
И еще, Вы заморочились с клавиатурой, подсоединив на F11-F12 клеммы с мультируля. А есть какое-нибудь решение "из коробки", а не паять клавку? Себе такое придется скоро делать (управление с руля подключать), но руки под паяльник не заточен (изолента наше всё ). Мне придется еще и громкость на руле регулировать. То есть надо какой-то девайс и драйвер чтобы по сигналам с руля управлял громкостью и F11-F12.

TV-тюнер работает через BLAZE HDTV Player - идет в комплекте. В CF можно встроить, как запуск внешнего приложения. Интерфейс программы не удобный для сенсорного экрана, но в комплекте идет пульт ДУ для переключения каналов и др. функций. Так-же TV-тюнер хорошо работает через Windows Media Center (в Windows 7), но уже без ДУ. Стоит отметить, что эта модель TV-тюнера поддерживает только формат вещания DVB-T1 и только бесплатные каналы.
Для подключения штатных кнопок можно использовать, например, JoyCon EX CarPC Stering Wheel Interface. Сам не пробовал, но по описанию очень функционально.

[Artemiy]

Спасибо за наводку. Сразу не нашел выше в теме. Только правильнее искать по "steering Wheel Interface" Так больше интересных вещей находит, например: http://www.ebay.com/itm/221286412466...84.m1438.l2649
Только меня больше интересует FM радио. В CF работает? Или только с родной софтины запускается? Хотелось бы интерфейс глянуть.
Да, еще, Вы отдельную антенну покупали. А та, что идет в комплекте с тюнером - плохая?

Вопрос по гибернации. При гибернации (сне) комп электричество не потребляет? Или потребляет, но очень мало? У меня настроен БП так, что он делает завершение работы. Боюсь, если на гибернацию переключить - будет аккумулятор высаживать.
Кстати, по поводу энергопотреблении, Вы не рассчитывали сколько он потребляет? Мой комп заводился от 12В и 5А. Но это очень грубо. Нечем было мерить сколько именно он потребляет ампер. Было бы интересно. Тогда можно хоть примерно прикинуть энергопотребление от штатного аккумулятора. А то при незаведенном движке долго гонять комп стремно.

И Вы еще писали, про просадку в сети электропитания, что типа в Приусе этого нет. А как в других авто? Стоит ли заморачиваться более "умным" блоком питания, а то у меня стоит M3-ATX. Вроде тоже с интеллектуальным питанием. А этот здоровый шел с корпусом, но я его вытащил. Не оценил, видать.