一種嵌入式汽車數(shù)字儀表設(shè)計(jì)方案
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1 引言
汽車儀表是駕駛員與汽車的信息交流界面，對(duì)汽車安全以及經(jīng)濟(jì)行駛具有重要作用。近年來(lái)，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車儀表顯示信息也不斷增加，而傳統(tǒng)機(jī)械指針式汽車組合儀表則無(wú)法滿足現(xiàn)在使用需求。特別是計(jì)算機(jī)、微電子和各種現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)廣泛運(yùn)用，以嵌入式微處理器為核心的智能化數(shù)字式儀表將是汽車儀表發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文給出一種嵌入式汽車數(shù)字儀表設(shè)計(jì)方案。
2 硬件設(shè)計(jì)
汽車儀表需要處理的信號(hào)主要有：車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油量、以及各種開關(guān)量或報(bào)警信號(hào)。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和前后燈信號(hào)是從CAN總線（發(fā)動(dòng)機(jī)電控模塊和前后燈電控模塊）獲取，而車速信號(hào)、水溫、油量和其他開關(guān)量信號(hào)從相應(yīng)的傳感器獲取。
汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，本系統(tǒng)對(duì)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫和油量信息采用步進(jìn)表頭顯示，里程信息采用LCD顯示，開關(guān)量或報(bào)警信號(hào)采用LED顯示，串口EEPROM用于存儲(chǔ)里程信息。采用Microchip公司的具有SPI接口的控制器MCP2510與收發(fā)器80C250構(gòu)成CAN節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)與汽車其他CAN節(jié)點(diǎn)間的通信。
2.1 MCU、外擴(kuò)存儲(chǔ)器和里程存儲(chǔ)電路
系統(tǒng)采用三星公司的ARM7TDMI器件S3C44BOX作為主控制器。S3C44BOX是16／32位RISC處理器，其工作主頻可達(dá)75 MHz，內(nèi)部資源豐富。由于S3C44BOX內(nèi)部無(wú)存儲(chǔ)器（內(nèi)部SRAM用于緩存），因此必須采用總線擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，采用16 Mbit的：FlashSST39VF160及64 Mbit的SDRAM HY57V641620分別作為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)還采用一片AT24C04存儲(chǔ)器件來(lái)存儲(chǔ)里程信息。AT24C04是4 Kbit的串行存儲(chǔ)器，采用I2C總線方式實(shí)現(xiàn)里程信息的存儲(chǔ)。
2.2 電源和復(fù)位電路
該汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)采用汽車蓄電池供電，汽車蓄電池的電壓約為12 V，而該系統(tǒng)需采用5 V、2.5 V和3.3 V工作電壓，S3C44BOX內(nèi)核工作電壓是2.5 V，I／O端口的工作電壓是3.3 V，調(diào)理電路以及一些驅(qū)動(dòng)器件需用5 V的工作電壓。因此，系統(tǒng)選用7805穩(wěn)壓器作為5 V電壓轉(zhuǎn)換器，選用AS2515AU2.5和AS2515AU3.3分別作為2.5 V和3.3 V電壓轉(zhuǎn)換器。掉電時(shí)能夠及時(shí)存儲(chǔ)里程信息，電源地需接一只1 000 μF的電容。掉電時(shí)，大電容可以確保S3C44BOX工作一段時(shí)間，完成里程信息的存儲(chǔ)。復(fù)位電路采用專用的復(fù)位電路IPM811實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定啟動(dòng)。圖2為系統(tǒng)電源電路。
2.3 車速、水溫、油量以及開關(guān)量的處理電路
由于汽車大多工作在惡劣環(huán)境下，將干擾車速傳感器信號(hào)，因此在輸入至中斷端口EINT0前需要對(duì)車速脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，這里采用RC濾波、三極管放大以及斯密特整形方法調(diào)理車速脈沖信號(hào)。車速脈沖調(diào)理電路如圖3所示。
水溫、油量信號(hào)是電阻信號(hào)，須轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再將其電壓信號(hào)輸入至S3C44BOX的AD端口。而其他開關(guān)量則經(jīng)過(guò)濾波降壓后輸入至S3C44BOX的I／O端口。
評(píng)論