基于LPC2292的汽车智能组合仪表

1、.：.；基于LPC2292的汽车智能组合仪表类别： HYPERLINK ic37/htm_tech/listpage13_1.htm o 汽车电子 汽车电子 阅读：1197摘要：引见了一种汽车智能组合仪表的设计，讨论了汽车智能仪表的构造和功能，分析了系统的软件设计。该仪表以基于ARM7的微控制器 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292微控制器为控制中心，采用源代码开放的嵌入式实时操作系统C/OS-II作为运用程序的开发平台，实时显示和保管车速、发动机转速、水温、油位、总里程、子里程等车况参数，使汽车具有“黑

2、匣子功能。采用CAN总线建立通讯网络。与传统汽车仪表相比，该仪表具有功能丰富、可靠性高、可视性好、通用性强等优点。 关键字：组合仪表； HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292；C/OS-II；CAN总线 0 引言 汽车仪表是司机与汽车之间进展信息交流的窗口和界面，对于提高汽车仪表运用寿命，平安和经济行驶有着积极而重要的作用。本设计采用 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292嵌入式控制器1作为仪表的控制中心，汽车原有传感器

3、无需改换，传感器的输出信号经过信号调理电路后送入MCU，经MCU处置后的信号经过LCD显示器显示出来。实时显示车速、发动机转速、水温、油位、总里程、子里程等车况参数，并对信息进展复杂处置从而为司机提供平均车速、经济油耗、剩余油量能跑里程数等有用信息，同时，还能对瞬时行车信息进展记录存储，实现“黑匣子功能；对异常情况实现语音报警提示，且为今后功能扩展预留通讯接口。与传统汽车仪表相比，该仪表具有功能丰富、可靠性高、精度高、可视性好、通用性强、且有存储功能、无机械磨损、运用寿命长等优点。 随着汽车电子的网络化，CAN总线技术在汽车领域得到了越来越广泛的运用，因此，CAN总线、嵌入式就成为汽车仪表未来

4、开展的必然趋势。 1 汽车仪表的根本构造和功能 汽车智能仪表采集车辆的各种形状信息，这些信息包括车速，总、分里程，发动机转速，前后桥气压，水温，油量，及油压力，电瓶电压，室内、室外温度等。其中一部分信息车速、转速、气压经过处置后送入步进电机驱动模块来驱动指针，这些信息的变化较其它信息要快且与车辆行使平安亲密相关，用指针显示既直观、醒目又符合人的视觉习惯。所以，汽车上较常用的有四种指示仪表，即车速里程表、发动机转速表、气压表等。分别显示汽车行驶速度、单里程和总里程数、汽车行驶时发动机旋转速度及前后桥气压等。 另一些变化较慢的信息电瓶电压、油量等经过数据处置及液晶控制模块在液晶屏上显示。 汽车智能

5、仪表由传感器、信号调理电路、微控制器、键盘输入模块、步进电机驱动模块、语音报警电路、LCD显示器等部分构成。其原理框图如图1所示： 图1 汽车智能仪表原理框图 系统采用的微控制器为 HYPERLINK ic37/%3ca%20href= o PHILIPS货源和PDF资料 t _blank PHILIPS-p.htm target=_blank title= HYPERLINK ic37/PHILIPS-p.htm o PHILIPS货源和PDF资料 t _blank PHILIPS货源和PDF资料 HYPERLINK ic37/PHILIPS-p.htm o PHILIPS货源和PDF资料

6、t _blank PHILIPS公司的 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292芯片。 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器。128KB片内Flash程序存储器；外部8、16或32位总线；4路10位A/D转换器，转换时间低至2.44us；2个互连的CAN总线接口；2个32位定时器带4路捕获和4路比较通道、PWM单元6路输出、实时时钟和看门狗；

7、多个串口接口，包括2个 HYPERLINK ic37/16C550-p.htm o 16C550货源和PDF资料 t _blank 16C550工业规范UART、高速I2C接口400Hkz和2个SPI接口；经过片内PLL可实现最大为60MHz的CPU操作频率。 其中：车速传感器及调理电路模块3包括光电式车速传感器和车速丈量通道的信号调理电阻。车速传感器将对应于0200公里/小时的车速转变为频率范围为0.3Hz的脉冲信号；转速传感器及调理电路模块包括脉冲信号式转速传感器和发动机转速丈量通道的信号调理电路，转速传感器将对应于08000转/分钟的发动机转速变换成0260Hz的频率信号；由于车速和发动

8、机转速传感器输出的脉冲频率信号，所以与之相对应的信号调理电路的作用是对传感器的输出信号进展整形、嵌位/限幅，以满足MCU对输入信号的要求。温度传感器采用热敏电阻式温度传感器，用于丈量汽车冷却水的温度，该传感器将水温的变化变换成电阻、电压的变化；液位传感器采用浮子可变电阻式液位传感器，将油位的变化变换成电阻、电压的变化；水温暖油量传感器输出的是模拟信号，其对应的信号调理电路为电阻传输网络，将传感器的输出信号送到 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292自带的A/D输入端。E2PROM选用 HYPERLINK i

9、c37/93LC46B-p.htm o 93LC46B货源和PDF资料 t _blank 93LC46B三线串行电擦除可编程只读存储器，其容量为1K16位，擦除周期为1M次，显示速度为2ms，数据坚持时间可达40年，在仪表中用于保管子里程、总里程数据以及当前车况，并保证掉电时数据不会消逝，起到汽车“黑匣子作用。 步进电机模块驱动控制车速表、转速表、前桥气压表及后桥气压表。 语音模块主要用来存储一切报警言语，驱动报警喇叭，当车速、发动机转速、水温暖油量等参数超限时，起言语提示报警作用。 键盘模块用于人机交互，接纳输入来改动仪表的运转参数、仪表的日期时间设置、中英文言语切换、分里程清零及显示屏的切

10、换。 LCD显示屏实时显示车速、发动机转速、水温、油温、总里程、子里程、日期及时间、电瓶电压、各种报警指示、车内温度、车外温度等车况参数。 CAN通讯模块采用 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2292货源和PDF资料 t _blank LPC2292内置的CAN控制器和独立的CAN收发器PCA82C50构成，PCA82C50是Philips公司消费的高速CAN收发器，能顺应不同的CAN总线传输速率。 2 CAN总线的优点及其在汽车领域的运用2 控制局域网CANController Area Network是德国Bosh公司从20世纪80年代初为处理现代汽车中

11、众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议。它是一种多主总线，通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等运用中，总线的位速率最大可达1Mbit/s。CAN网络正在不断地运用在汽车电子的各个方面。CAN总线具有以下主要特征：1多主站根据优先权进展总线访问；2无破坏性的基于优先权竞争的总线仲裁；3借助接纳滤波的多地址帧传送；4远程数据恳求；5配置灵敏性；6全系统数据相容性；7错误检测和出错指令；8发送期间假设丧失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送。 3 软件设计 基于C/OS-II的汽车组合仪表采用源代码开放的C/OS

12、-II作为运用程序的开发平台。主要实现以下功能：经过电机指针显示发动机转速、车辆速度、前桥气压表、后桥气压表4种参数；经过LCD屏显示车速、发动机转速、水温、油位、总里程、子里程等车况参数。 C/OS-II是一个完全免费的开放源码的可移植、可裁剪的占先式多义务嵌入式实时操作系统内核，其功能完备、性能可靠、短小精炼，具备多义务调度，信号量、邮箱、音讯队列等义务间通讯与同步，时间管理，简单内存管理等RTOS内核根本效力功能。它采用优先级驱动的占先式多义务调度算法4。 根据前面对整个系统的功能描画，可以将运用程序划分为6个义务加上6个中断(RTI节拍中断属于系统中断，其他5个为用户中断)。这6个义务

13、分别是： (1)报警显示义务：前后灯光、刹车、电源、油量、油温、水温等LED报警； (2)里程显示、存储义务：LCD显示车速、发动机转速、水温、油温、总里程、子里程等车况参数； (3) 步进电机1义务：转速指针表显示； (4) 步进电机2义务：车速指针表显示； (5) 步进电机3义务：前桥气压指针表显示； (6) 步进电机4义务：后桥气压指针表显示。 每个义务在建立时均分配一个优先级(范围为0 63, 0为最高，63为最低)。这6个义务的优先级依次分配为1, 2, 3, 4, 5, 6；报警义务需求及时呼应，具有最高的优先级；而里程显示、存储义务优先级最低。较高优先级的义务必需调用至少一项系统

14、效力而暂时放弃CPU的运用权，否那么低优先级义务无法得到运转。 义务的普通构造如下: void UserTask (void *pdata) for(;) 调用C /OS II的某种系统效力: 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、些主要的系统效力函数，这些函数里均进展一次义务调度，或者能够会使当前义务放弃CPU运用权而运转其他的义务。用户义务必需至少调用一个效力函数。 另外程序还有5个用C言语编写的用户中断效力程序：一个CAN接纳中断(用于接纳总线信息)、4个定时器输出比较中断(用于产生驱动步进电机的周期性脉冲)。 因此本例程序可以这样规划，首先调用OSInit，对C /OS-II做初始化，然后创建一个信号量，由于后面的义务都要用到Printp( )函数，而Printp( )是一个不可重入函数，调用前要防止多个义务同时调用，这个信号量用于维护Printp()函数。接着创建6个义务，并对这6个义务分配优先级，最后调用OSStart ( )以启动内核，于是义务在操作系统的管理和调度下运转和切换。图2是程序的简要流程图。 图2 程序流程图 4 终了语 随着汽车电气系统的总线化，高集成、嵌入式、总线化是汽车仪表开展的必然趋势。基于 HYPERLINK ic37/LPC2292-p.htm o LPC2