μC/OS-II平臺(tái)電動(dòng)汽車儀表盤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　摘要：筆者為某電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)了一款儀表盤，實(shí)現(xiàn)了CAN通訊、步進(jìn)電機(jī)控制、LCD顯示、LED控制等功能，分析了儀表盤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在軟件開發(fā)過程中，摒棄了傳統(tǒng)的裸寫方式，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，分析了μC/OS-II的移植和配置過程，以及基于消息隊(duì)列的任務(wù)間通信管理。

　　引言

　　隨著人們對(duì)汽車功能的需求日益增長，汽車電子得到了日益廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用的復(fù)雜性使得基于嵌入式技術(shù)的汽車電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)核心日益轉(zhuǎn)向軟件設(shè)計(jì)。從軟件設(shè)計(jì)的開發(fā)過程來看，包括不帶操作系統(tǒng)的裸機(jī)程序和采用操作系統(tǒng)的多任務(wù)應(yīng)用程序兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式。由于裸機(jī)程序難以保證汽車電子產(chǎn)品的實(shí)時(shí)性要求，而且在遵守汽車行業(yè)的特定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上有很大的實(shí)現(xiàn)難度，而采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不僅可以滿足實(shí)時(shí)性的要求，還可以很容易地集成汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范解決方案。操作系統(tǒng)提供的多任務(wù)劃分及其調(diào)度機(jī)制，可以更好地反映應(yīng)用的不同組成部分和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的不同側(cè)面，使得程序邏輯更加清晰、模塊獨(dú)立性更強(qiáng)、維護(hù)更加方便，可靠性也更高，因此實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在汽車電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。在筆者為某電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)一款儀表盤的過程中，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，改進(jìn)了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，提高了軟件質(zhì)量。本文系統(tǒng)介紹了儀表盤的結(jié)構(gòu)及軟硬設(shè)計(jì)技術(shù)，以及μC/OS-II的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

　　儀表盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　儀表盤是一個(gè)多方位的信息顯示平臺(tái)，信息來源包括開關(guān)量、模擬量和車速轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，也有來自各個(gè)汽車電子零部件的相關(guān)信息通過CAN總線獲取，從而降低了直接采集的復(fù)雜度。信息的顯示是儀表盤功能的核心，顯示接口包括步進(jìn)電機(jī)及其指針、LED、LCD和蜂鳴器，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。　　

　　硬件設(shè)計(jì)

　　儀表盤的電路設(shè)計(jì)包括開關(guān)去抖及分壓電路、脈沖整形濾波電路、CAN總線通訊電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、模擬量AD采集電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路等，下面以LED驅(qū)動(dòng)電路為例介紹儀表盤的硬件設(shè)計(jì)。

　　LED驅(qū)動(dòng)

　　通過LED進(jìn)行信息的指示和警示是儀表盤信息顯示功能的重要實(shí)現(xiàn)手段，部分LED的控制通過外部驅(qū)動(dòng)和儀表盤內(nèi)部電路自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，不用經(jīng)過MCU程序的處理，如轉(zhuǎn)向指示，其電路如圖2所示。