一種嵌入式汽車數(shù)字儀表設(shè)計方案

　　1 引言

　　汽車儀表是駕駛員與汽車的信息交流界面，對汽車安全以及經(jīng)濟行駛具有重要作用。近年來，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)機械指針式汽車組合儀表則無法滿足現(xiàn)在使用需求。特別是計算機、微電子和各種現(xiàn)場總線通信技術(shù)廣泛運用，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。本文給出一種嵌入式汽車數(shù)字儀表設(shè)計方案。

　　2 硬件設(shè)計

　　汽車儀表需要處理的信號主要有：車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油量、以及各種開關(guān)量或報警信號。其中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和前后燈信號是從CAN總線（發(fā)動機電控模塊和前后燈電控模塊）獲取，而車速信號、水溫、油量和其他開關(guān)量信號從相應的傳感器獲取。

　　汽車數(shù)字儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，本系統(tǒng)對車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫和油量信息采用步進表頭顯示，里程信息采用LCD顯示，開關(guān)量或報警信號采用LED顯示，串口EEPROM用于存儲里程信息。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，用于實現(xiàn)與汽車其他CAN節(jié)點間的通信。

　　2.1 MCU、外擴存儲器和里程存儲電路

　　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75 MHz，內(nèi)部資源豐富。由于S3C44BOX內(nèi)部無存儲器（內(nèi)部SRAM用于緩存），因此必須采用總線擴展外部存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，采用16 Mbit的：FlashSST39VF160及64 Mbit的SDRAM HY57V641620分別作為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。系統(tǒng)還采用一片AT24C04存儲器件來存儲里程信息。AT24C04是4 Kbit的串行存儲器，采用I2C總線方式實現(xiàn)里程信息的存儲。

　　2.2 電源和復位電路

　　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。掉電時能夠及時存儲里程信息，電源地需接一只1 000 μF的電容。掉電時，大電容可以確保S3C44BOX工作一段時間，完成里程信息的存儲。復位電路采用專用的復位電路IPM811實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定啟動。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，因此在輸入至中斷端口EINT0前需要對車速脈沖信號進行處理，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。車速脈沖調(diào)理電路如圖3所示。

　　水溫、油量信號是電阻信號，須轉(zhuǎn)化為電壓信號，再將其電壓信號輸入至S3C44BOX的AD端口。而其他開關(guān)量則經(jīng)過濾波降壓后輸入至S3C44BOX的I／O端口。