一 引言

　　汽車利用燃油機(jī)和電力兩種動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的形式進(jìn)行組合工作吮螺∪那簦混合動(dòng)力汽車通常是指同時(shí)由燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的汽車。這兩種動(dòng)力源在汽車不同的行駛狀態(tài)下可分別工作鸠补，或同時(shí)工作萝风，運(yùn)用最優(yōu)的控制方法達(dá)到最少的燃油消耗和尾氣排放，實(shí)現(xiàn)省油和環(huán)保的目的」娑瑁混合動(dòng)力汽車由于具有兩套動(dòng)力系統(tǒng)睬塌，在控制難度提高的同時(shí)，也對(duì)數(shù)據(jù)傳輸及顯示的實(shí)時(shí)性和可靠性提出更高的要求歇万，如果能將不同動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)及時(shí)地反映給駕駛員揩晴，為駕駛員提供更為全面的行車咨詢，對(duì)混合動(dòng)力汽車而言贪磺，顯得尤為重要擂奇。目前，我國(guó)普遍生產(chǎn)使用的是燃油汽車易颊，相應(yīng)地拱削，我國(guó)目前普遍采用的步進(jìn)電機(jī)式數(shù)字儀表也是針對(duì)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)而設(shè)計(jì)。如果在已有的步進(jìn)電機(jī)式儀表面板中設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的圖象來(lái)顯示混合動(dòng)力汽車相關(guān)參數(shù)除搞，特別是反映動(dòng)力源工作狀態(tài)的參數(shù)扎输，將很難保證顯示系統(tǒng)的清晰性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性治东。針對(duì)這種現(xiàn)狀准击，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款以彩色液晶顯示器為終端的基于TI公司TMS320F2812 DSP的混合動(dòng)力汽車綜合顯示儀。

　　該顯示
儀從CAN總線獲取所需數(shù)據(jù)缔禾，由TMS320F2812 DSP處理數(shù)據(jù)并通過(guò)MAX232送往彩色液晶胸立，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與"預(yù)置畫面"相結(jié)合的動(dòng)態(tài)顯示，并可隨時(shí)根據(jù)需要衩凤，由軟件實(shí)現(xiàn)顯示界面的擴(kuò)充唤邻。這一系列任務(wù)在硬件支持的情況下全部由軟件編程實(shí)現(xiàn)坡牛。

　　1. CAN總線技術(shù)

　　目前存在多種汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議掸绞，控制局域網(wǎng)絡(luò)(Control Area Network, CAN)屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信耕捞。它有效支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制衔掸，并采用了帶優(yōu)先級(jí)的CSMA／CD協(xié)議對(duì)總線進(jìn)行仲裁。因此俺抽，CAN總線允許多站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送敞映，這樣，既保證了信息處理的實(shí)時(shí)性磷斧，又使得CAN總線網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)振愿，保證了系統(tǒng)的可靠性。另外弛饭，CAN采用短幀結(jié)構(gòu)冕末，且每幀信息都有校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、低傳輸出錯(cuò)率档桃。

　　目前枪孩，汽車上主要有2條CAN 總線，即低速(L)與高速(H)CAN總線藻肄，低速線路工作在125kb/s以內(nèi)硝迁，主要控制車身及舒適系統(tǒng)(中央門鎖、車窗朝棉、天窗锁龙、收音機(jī)、座椅沧牧、安全氣囊等)学掉；高速線路工作在125kb/s以上，主要控制動(dòng)力系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)莲轮、自動(dòng)變速器姐阎、制動(dòng)系統(tǒng)以及防側(cè)滑系統(tǒng)、綜合顯示儀等)既帜，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展浦匾，總線的數(shù)量會(huì)越來(lái)越多，功能越來(lái)越強(qiáng)大制私。在汽車內(nèi)部采用基于總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)涝填，可達(dá)到信息共享、減少布線揖膜、降低成本以及提高總體可靠性的目的誓沸。在國(guó)外，尤其是歐洲壹粟，CAN網(wǎng)絡(luò)已被廣泛應(yīng)用在汽車上拜隧，如奔馳、寶馬趁仙、寶時(shí)捷等車洪添。

　　2. TMS320F2812 DSP芯片

　　TMS320F2812是美國(guó)TI公司最新研制的2000系列數(shù)字信號(hào)處理器，是面向電機(jī)控制雀费、工業(yè)自動(dòng)化的第一款帶片內(nèi)Flash干奢、工作頻率達(dá)到150MHz的32位DSP。它采用經(jīng)典哈佛總線結(jié)構(gòu)盏袄，利用多總線在存儲(chǔ)器忿峻、外圍模塊和CPU之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，這種多總線結(jié)構(gòu)使得它可以在一個(gè)周期內(nèi)并行完成取指令辕羽、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)逛尚，同時(shí)它采用了指令流水線技術(shù)罪佳，保證信號(hào)處理的快速性和實(shí)時(shí)性。

　　二 混合動(dòng)力汽車綜合顯示儀的設(shè)計(jì)

　　1. 設(shè)計(jì)思想

　　本設(shè)計(jì)利用車輛網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)位满，從CAN總線上采集混合動(dòng)力汽車綜合顯示儀所需要的數(shù)據(jù)锉择，如車速、轉(zhuǎn)速些脐、檔位沟脓、電池荷電狀態(tài)(SOC)、動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)等盘肺，經(jīng)DSP處理后進(jìn)行各種實(shí)時(shí)控制和顯示稠臣。區(qū)別于傳統(tǒng)的儀表面板，本設(shè)計(jì)采用彩色液晶顯示器作為顯示終端動(dòng)態(tài)顯示所采集并用軟件處理過(guò)的數(shù)據(jù)灾纱，可隨時(shí)根據(jù)需要爵倚，由軟件實(shí)現(xiàn)顯示界面的修改和擴(kuò)充。使用CAN總線方式使得整體系統(tǒng)工作更加及時(shí)时损、準(zhǔn)確也您，提高了安全性、可靠性脾膨，更具有智能化和人性化愕炸。TMS320F2812芯片則保證了信號(hào)處理的快速性、實(shí)時(shí)性以及通信設(shè)計(jì)的方便幔嫂。

　　2. 顯示儀的硬件設(shè)計(jì)

　　該顯示儀的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示辆它，主要包括：電源復(fù)位電路、CAN通信接口電路履恩、SCI通信與電平隔離轉(zhuǎn)換電路锰茉、液晶接口電路等。F2812不斷地從CAN總線上獲取數(shù)據(jù)切心、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別飒筑、計(jì)算處理后，由SCI經(jīng)過(guò)MAX232送往YD711彩色智能液晶顯示器昙衅，與"預(yù)置畫面"組合顯示扬霜。

　　a. 電源復(fù)位電路

　　TMS320F2812芯片需要給CPU、Flash而涉、ADC及I/Os提供雙電源(1.8V和3.3V)，在上電期間联予，應(yīng)該為所有模塊賦予正確的復(fù)位狀態(tài)啼县，器件的上電/掉電需要滿足一定的時(shí)序要求。TI的專用電源芯片TPS767D318可通過(guò)5V穩(wěn)壓電源偏团，提供滿足DSP內(nèi)核所需的1.8V電壓和其外設(shè)所需的3.3V電壓献凫。在(PIN4)和(PIN10)之間串聯(lián)RC充電電路目的在于使能1路輸入輸出和2路輸入輸出有一定時(shí)間的延遲猎递，從而使3.3V和1.8V的電壓輸出滿足F2812的上電時(shí)序要求，R攘宗、C的取值取決于時(shí)間常數(shù)乡试。1Reset(PIN28)和2Reset(PIN22)內(nèi)部連接的是"與"門漏級(jí)開(kāi)路驅(qū)動(dòng)器，因此PIN28和PIN22并聯(lián)的結(jié)果是如果任何一端輸出為低猾蔫，都將引起F2812復(fù)位吻蟹。采用DC/DC穩(wěn)壓電源以及嚴(yán)格隔離數(shù)字地和模擬地的設(shè)計(jì)，從硬件上保證了系統(tǒng)的抗干擾性瀑乡。如圖2所示果邢。

　　b. CAN通信接口電路與數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路

　　TMS320F2812中集成的CAN總線模塊是增強(qiáng)型CAN(eCAN)模塊，支持CAN技術(shù)規(guī)范2.0B橙挽，最高達(dá)1Mb/s速率辙恨，并帶光電隔離；在基于TMS320F2812的混合動(dòng)力汽車綜合顯示系統(tǒng)中冶驴，CAN總線接口是在集成的eCAN模塊的基礎(chǔ)上赡模，外擴(kuò)了TI公司的3.3V CAN總線收發(fā)器SN65HVD232。由于YD711型彩色液晶智能顯示器采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232C通信方式师抄，系統(tǒng)采用MAX232芯片將DSP輸出的典型3.3V電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS-232C電平伺糠。CAN通信接口電路與數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路如圖3所示馅扣。

　　c.  YD711液晶接口電路

　　液晶的移位寄存器RXD(PIN14)通過(guò)RS-232C口的TXD(PIN3)與MAX232的T1out(PIN14)連接；液晶的緩沖區(qū)寄存器DTR(PIN15)通過(guò)RS-232C口的DSR(PIN6)與MAX232的T1in(PIN13)連接，在F2812給YD711發(fā)送數(shù)據(jù)之前蚀浆，首先應(yīng)判斷移位寄存器是否為空，為空時(shí)再檢查DTR信號(hào)挡篓，若DTR為高電平戈鲁，表示緩沖區(qū)滿，要等到DTR信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶笤侔l(fā)送數(shù)據(jù)蛤铜。即DTR為低電平時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)嫩絮，DTR為高時(shí)停止數(shù)據(jù)發(fā)送。接口電路如圖3围肥、4所示剿干。

　　3. 軟件設(shè)計(jì)

　　編程工具采用TI公司的DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCStudio V3.1，采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言作為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言穆刻，其編譯效率和直接用匯編語(yǔ)言已經(jīng)沒(méi)有太大的差距置尔。程序主要涉及到eCAN模塊、PIE模塊和SCI模塊的運(yùn)用：(1)在對(duì)各寄存器進(jìn)行初始化以后籍勘，首先啟動(dòng)CAN模塊接受數(shù)據(jù)城搀；(2)判斷數(shù)據(jù)的類型，例如：判斷是轉(zhuǎn)速挤胃、水溫诞茶、還是其他纠徘，并將數(shù)據(jù)分別存放到相應(yīng)的郵箱中；(3)判斷數(shù)據(jù)是否正確哆幸，采用"差異判別標(biāo)志"的方法來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)屬于本身的正常躍變暴雕、還是由于干擾引起的突變，從軟件上保證了系統(tǒng)抗干擾的能力凫体。例如：當(dāng)此次所接收的數(shù)據(jù)與上次接收的數(shù)據(jù)相比豫鞭，存在較大差異時(shí)，軟件暫時(shí)只保留數(shù)據(jù)而不將其送往液晶顯示瘦涵，并打開(kāi)一個(gè)"差異判別標(biāo)志"桩垫，并將所保留的數(shù)據(jù)再與下一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，直到相鄰幾個(gè)數(shù)據(jù)不存在較大差異時(shí)雪隧，才認(rèn)為是正確的數(shù)據(jù)西轩，這時(shí)清除"差異判別標(biāo)志"并由SCI將數(shù)據(jù)送往液晶顯示。

　　PIE模塊用以實(shí)現(xiàn)駕駛員按鍵選擇畫面部分的功能脑沿。當(dāng)有按鍵觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生藕畔，主程序跳轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)子程序ISR中，判斷選擇的是哪幅畫面并將其顯示庄拇，中斷子程序返回至主程序注服。

　　4. 顯示界面設(shè)計(jì)及參數(shù)范圍

　　本設(shè)計(jì)選用了友利華(河南)高科技開(kāi)發(fā)有限公司的YD711彩色液晶智能顯示器，引入了"預(yù)置畫面"的概念：所有的顯示畫面都被分為固定部分和變化部分措近。對(duì)于固定部分溶弟，可以預(yù)先在微機(jī)上進(jìn)行編制，然后將其作為"預(yù)置畫面"送入機(jī)內(nèi)(閃存)中瞭郑，本系統(tǒng)一共繪制了3幅預(yù)置畫面：(1)考慮到有些駕駛員習(xí)慣于傳統(tǒng)的儀表版面辜御，設(shè)計(jì)了指針式的畫面；(2)在動(dòng)力傳輸示意圖這個(gè)畫面里屈张，系統(tǒng)將其中的小箭頭作為變化部分擒权，通過(guò)程序?qū)π〖^進(jìn)行連續(xù)填充，達(dá)到動(dòng)態(tài)跑動(dòng)的效果讽益，從而非常直觀地反映出了混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)逊床，如圖5所示；(3)考慮到駕駛員不同習(xí)慣的需求泞叉，設(shè)計(jì)了純粹以數(shù)值方式顯示的畫面蚪库，如圖6所示。系統(tǒng)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)組合顯示堡扳，駕駛員可通過(guò)按鍵方便地選擇畫面秩漾。

　　根據(jù)混合動(dòng)力汽車的特性，綜合顯示儀所顯參數(shù)及其范圍設(shè)定為：車速(0～180km/h)侄脂、轉(zhuǎn)速(0～6500r/min)冯峭、檔位(停車檔-P、倒車檔-R烫毡、空檔-N谁汤、前進(jìn)檔-D、行車檔-S弄萨、低速檔-L)殉俗、電池荷電狀態(tài)(SOC 0～100%)、電流(0～200A)瓣颅、電壓(額定電壓288V)倦逐、水溫(0～120℃)、燃油(0～100L)宫补、里程(0～30000km)檬姥，動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)以及動(dòng)力傳輸示意圖。其中的動(dòng)力傳輸示意圖能動(dòng)態(tài)直觀地反映發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套動(dòng)力系統(tǒng)的當(dāng)前工作狀態(tài)粉怕。

　　三 試驗(yàn)結(jié)果

　　本綜合顯示儀設(shè)計(jì)了三幅畫面健民，如畫面1、2贫贝、3所示秉犹。駕駛員可通過(guò)按鍵方便地切換顯示畫面。試驗(yàn)表明稚晚，該綜合顯示儀能按設(shè)計(jì)要求正常穩(wěn)定地顯示汽車運(yùn)行時(shí)的相關(guān)參數(shù)崇堵。當(dāng)動(dòng)力源以及動(dòng)力傳遞方向發(fā)生改變時(shí)，動(dòng)力傳輸示意圖里的箭頭運(yùn)動(dòng)方向也跟著改變客燕，從而可非常直觀明確地顯示汽車動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)鸳劳。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享究油，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)殊精，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布迹匈、編輯整理上傳诽檬，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)帚孔。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻殿扮、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題泉档，請(qǐng)第一時(shí)間告知篓围，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益健需！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn培按。