基于LPC2292的汽車智能組合儀表

1、.：.；基于LPC2292的汽車智能組合儀表類別： HYPERLINK ic37/htm_tech/listpage13_1.htm o 汽車電子 汽車電子 閱讀：1197摘要：引見了一種汽車智能組合儀表的設(shè)計(jì)，討論了汽車智能儀表的構(gòu)造和功能，分析了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。該儀表以基于ARM7的微控制器 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292微控制器為控制中心，采用源代碼開放的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II作為運(yùn)用程序的開發(fā)平臺(tái)，實(shí)時(shí)顯示和保管車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)，使汽車具有“黑

2、匣子功能。采用CAN總線建立通訊網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)汽車儀表相比，該儀表具有功能豐富、可靠性高、可視性好、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字：組合儀表； HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292；C/OS-II；CAN總線 0 引言 汽車儀表是司機(jī)與汽車之間進(jìn)展信息交流的窗口和界面，對(duì)于提高汽車儀表運(yùn)用壽命，平安和經(jīng)濟(jì)行駛有著積極而重要的作用。本設(shè)計(jì)采用 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292嵌入式控制器1作為儀表的控制中心，汽車原有傳感器

3、無需改換，傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后送入MCU，經(jīng)MCU處置后的信號(hào)經(jīng)過LCD顯示器顯示出來。實(shí)時(shí)顯示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)，并對(duì)信息進(jìn)展復(fù)雜處置從而為司機(jī)提供平均車速、經(jīng)濟(jì)油耗、剩余油量能跑里程數(shù)等有用信息，同時(shí)，還能對(duì)瞬時(shí)行車信息進(jìn)展記錄存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)“黑匣子功能；對(duì)異常情況實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警提示，且為今后功能擴(kuò)展預(yù)留通訊接口。與傳統(tǒng)汽車儀表相比，該儀表具有功能豐富、可靠性高、精度高、可視性好、通用性強(qiáng)、且有存儲(chǔ)功能、無機(jī)械磨損、運(yùn)用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 隨著汽車電子的網(wǎng)絡(luò)化，CAN總線技術(shù)在汽車領(lǐng)域得到了越來越廣泛的運(yùn)用，因此，CAN總線、嵌入式就成為汽車儀表未來

4、開展的必然趨勢(shì)。 1 汽車儀表的根本構(gòu)造和功能 汽車智能儀表采集車輛的各種形狀信息，這些信息包括車速，總、分里程，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，前后橋氣壓，水溫，油量，及油壓力，電瓶電壓，室內(nèi)、室外溫度等。其中一部分信息車速、轉(zhuǎn)速、氣壓經(jīng)過處置后送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來驅(qū)動(dòng)指針，這些信息的變化較其它信息要快且與車輛行使平安親密相關(guān)，用指針顯示既直觀、醒目又符合人的視覺習(xí)慣。所以，汽車上較常用的有四種指示儀表，即車速里程表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、氣壓表等。分別顯示汽車行駛速度、單里程和總里程數(shù)、汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度及前后橋氣壓等。 另一些變化較慢的信息電瓶電壓、油量等經(jīng)過數(shù)據(jù)處置及液晶控制模塊在液晶屏上顯示。 汽車智能

5、儀表由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、微控制器、鍵盤輸入模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、語音報(bào)警電路、LCD顯示器等部分構(gòu)成。其原理框圖如圖1所示： 圖1 汽車智能儀表原理框圖 系統(tǒng)采用的微控制器為 HYPERLINK ic37/%3ca%20href= o PHILIPS貨源和PDF資料 t _blank PHILIPS-p.htm target=_blank title= HYPERLINK ic37/PHILIPS-p.htm o PHILIPS貨源和PDF資料 t _blank PHILIPS貨源和PDF資料 HYPERLINK ic37/PHILIPS-p.htm o PHILIPS貨源和PDF資料

6、t _blank PHILIPS公司的 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292芯片。 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器。128KB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器；外部8、16或32位總線；4路10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2.44us；2個(gè)互連的CAN總線接口；2個(gè)32位定時(shí)器帶4路捕獲和4路比較通道、PWM單元6路輸出、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗；

7、多個(gè)串口接口，包括2個(gè) HYPERLINK ic37/16C550-p.htm o 16C550貨源和PDF資料 t _blank 16C550工業(yè)規(guī)范UART、高速I2C接口400Hkz和2個(gè)SPI接口；經(jīng)過片內(nèi)PLL可實(shí)現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率。 其中：車速傳感器及調(diào)理電路模塊3包括光電式車速傳感器和車速丈量通道的信號(hào)調(diào)理電阻。車速傳感器將對(duì)應(yīng)于0200公里/小時(shí)的車速轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率范圍為0.3Hz的脈沖信號(hào)；轉(zhuǎn)速傳感器及調(diào)理電路模塊包括脈沖信號(hào)式轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速丈量通道的信號(hào)調(diào)理電路，轉(zhuǎn)速傳感器將對(duì)應(yīng)于08000轉(zhuǎn)/分鐘的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變換成0260Hz的頻率信號(hào)；由于車速和發(fā)動(dòng)

8、機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖頻率信號(hào)，所以與之相對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路的作用是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)展整形、嵌位/限幅，以滿足MCU對(duì)輸入信號(hào)的要求。溫度傳感器采用熱敏電阻式溫度傳感器，用于丈量汽車?yán)鋮s水的溫度，該傳感器將水溫的變化變換成電阻、電壓的變化；液位傳感器采用浮子可變電阻式液位傳感器，將油位的變化變換成電阻、電壓的變化；水溫暖油量傳感器輸出的是模擬信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路為電阻傳輸網(wǎng)絡(luò)，將傳感器的輸出信號(hào)送到 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292自帶的A/D輸入端。E2PROM選用 HYPERLINK i

9、c37/93LC46B-p.htm o 93LC46B貨源和PDF資料 t _blank 93LC46B三線串行電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，其容量為1K16位，擦除周期為1M次，顯示速度為2ms，數(shù)據(jù)堅(jiān)持時(shí)間可達(dá)40年，在儀表中用于保管子里程、總里程數(shù)據(jù)以及當(dāng)前車況，并保證掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)消逝，起到汽車“黑匣子作用。 步進(jìn)電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)控制車速表、轉(zhuǎn)速表、前橋氣壓表及后橋氣壓表。 語音模塊主要用來存儲(chǔ)一切報(bào)警言語，驅(qū)動(dòng)報(bào)警喇叭，當(dāng)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫暖油量等參數(shù)超限時(shí)，起言語提示報(bào)警作用。 鍵盤模塊用于人機(jī)交互，接納輸入來改動(dòng)儀表的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、儀表的日期時(shí)間設(shè)置、中英文言語切換、分里程清零及顯示屏的切

10、換。 LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、總里程、子里程、日期及時(shí)間、電瓶電壓、各種報(bào)警指示、車內(nèi)溫度、車外溫度等車況參數(shù)。 CAN通訊模塊采用 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292貨源和PDF資料 t _blank LPC2292內(nèi)置的CAN控制器和獨(dú)立的CAN收發(fā)器PCA82C50構(gòu)成，PCA82C50是Philips公司消費(fèi)的高速CAN收發(fā)器，能順應(yīng)不同的CAN總線傳輸速率。 2 CAN總線的優(yōu)點(diǎn)及其在汽車領(lǐng)域的運(yùn)用2 控制局域網(wǎng)CANController Area Network是德國(guó)Bosh公司從20世紀(jì)80年代初為處理現(xiàn)代汽車中

11、眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。它是一種多主總線，通訊介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。在自動(dòng)化電子領(lǐng)域的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等運(yùn)用中，總線的位速率最大可達(dá)1Mbit/s。CAN網(wǎng)絡(luò)正在不斷地運(yùn)用在汽車電子的各個(gè)方面。CAN總線具有以下主要特征：1多主站根據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)展總線訪問；2無破壞性的基于優(yōu)先權(quán)競(jìng)爭(zhēng)的總線仲裁；3借助接納濾波的多地址幀傳送；4遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)懇求；5配置靈敏性；6全系統(tǒng)數(shù)據(jù)相容性；7錯(cuò)誤檢測(cè)和出錯(cuò)指令；8發(fā)送期間假設(shè)喪失仲裁或由于出錯(cuò)而遭破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)送。 3 軟件設(shè)計(jì) 基于C/OS-II的汽車組合儀表采用源代碼開放的C/OS

12、-II作為運(yùn)用程序的開發(fā)平臺(tái)。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：經(jīng)過電機(jī)指針顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車輛速度、前橋氣壓表、后橋氣壓表4種參數(shù)；經(jīng)過LCD屏顯示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù)。 C/OS-II是一個(gè)完全免費(fèi)的開放源碼的可移植、可裁剪的占先式多義務(wù)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其功能完備、性能可靠、短小精煉，具備多義務(wù)調(diào)度，信號(hào)量、郵箱、音訊隊(duì)列等義務(wù)間通訊與同步，時(shí)間管理，簡(jiǎn)單內(nèi)存管理等RTOS內(nèi)核根本效力功能。它采用優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)的占先式多義務(wù)調(diào)度算法4。 根據(jù)前面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能描畫，可以將運(yùn)用程序劃分為6個(gè)義務(wù)加上6個(gè)中斷(RTI節(jié)拍中斷屬于系統(tǒng)中斷，其他5個(gè)為用戶中斷)。這6個(gè)義務(wù)

13、分別是： (1)報(bào)警顯示義務(wù)：前后燈光、剎車、電源、油量、油溫、水溫等LED報(bào)警； (2)里程顯示、存儲(chǔ)義務(wù)：LCD顯示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、總里程、子里程等車況參數(shù)； (3) 步進(jìn)電機(jī)1義務(wù)：轉(zhuǎn)速指針表顯示； (4) 步進(jìn)電機(jī)2義務(wù)：車速指針表顯示； (5) 步進(jìn)電機(jī)3義務(wù)：前橋氣壓指針表顯示； (6) 步進(jìn)電機(jī)4義務(wù)：后橋氣壓指針表顯示。 每個(gè)義務(wù)在建立時(shí)均分配一個(gè)優(yōu)先級(jí)(范圍為0 63, 0為最高，63為最低)。這6個(gè)義務(wù)的優(yōu)先級(jí)依次分配為1, 2, 3, 4, 5, 6；報(bào)警義務(wù)需求及時(shí)呼應(yīng)，具有最高的優(yōu)先級(jí)；而里程顯示、存儲(chǔ)義務(wù)優(yōu)先級(jí)最低。較高優(yōu)先級(jí)的義務(wù)必需調(diào)用至少一項(xiàng)系統(tǒng)

14、效力而暫時(shí)放棄CPU的運(yùn)用權(quán)，否那么低優(yōu)先級(jí)義務(wù)無法得到運(yùn)轉(zhuǎn)。 義務(wù)的普通構(gòu)造如下: void UserTask (void *pdata) for(;) 調(diào)用C /OS II的某種系統(tǒng)效力: OSMboxPend ( )/OSMboxPost ( ); (1) OSQPend ( )/OSQPost ( ); (2) OSSemPend ( )/OSSemPend ( ): (3) OSTaskDel (OS PRIG SELF); (4) OSTaskSuspend (OS_ PR工OSELF); (5) OSTimeDly( )/OSTimeDlyHMSM(); (6) (1)(6)是一

15、些主要的系統(tǒng)效力函數(shù)，這些函數(shù)里均進(jìn)展一次義務(wù)調(diào)度，或者能夠會(huì)使當(dāng)前義務(wù)放棄CPU運(yùn)用權(quán)而運(yùn)轉(zhuǎn)其他的義務(wù)。用戶義務(wù)必需至少調(diào)用一個(gè)效力函數(shù)。 另外程序還有5個(gè)用C言語編寫的用戶中斷效力程序：一個(gè)CAN接納中斷(用于接納總線信息)、4個(gè)定時(shí)器輸出比較中斷(用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的周期性脈沖)。 因此本例程序可以這樣規(guī)劃，首先調(diào)用OSInit，對(duì)C /OS-II做初始化，然后創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量，由于后面的義務(wù)都要用到Printp( )函數(shù)，而Printp( )是一個(gè)不可重入函數(shù)，調(diào)用前要防止多個(gè)義務(wù)同時(shí)調(diào)用，這個(gè)信號(hào)量用于維護(hù)Printp()函數(shù)。接著創(chuàng)建6個(gè)義務(wù)，并對(duì)這6個(gè)義務(wù)分配優(yōu)先級(jí)，最后調(diào)用OSStart ( )以啟動(dòng)內(nèi)核，于是義務(wù)在操作系統(tǒng)的管理和調(diào)度下運(yùn)轉(zhuǎn)和切換。圖2是程序的簡(jiǎn)要流程圖。 圖2 程序流程圖 4 終了語 隨著汽車電氣系統(tǒng)的總線化，高集成、嵌入式、總線化是汽車儀表開展的必然趨勢(shì)。基于 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2