1 引言
    隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展饼问，多功能、高精度、高靈敏度庇晤、讀數(shù)直觀的電子數(shù)字顯示及圖像顯示的儀表已廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。為了提高汽車的使用性能杏死，汽車的電子控制程度越來越高泵肄。電子控制裝置必須能迅速、準(zhǔn)確處理各種復(fù)雜的信息淑翼，并通過汽車儀表板以數(shù)字腐巢、圖形或文字等形式顯示。這就對控制汽車儀表板的微控制器提出了更高的要求玄括。
    德國Micronas公司開發(fā)的CDC3207G是一款32位ARM內(nèi)核高性能低功耗的微控制器冯丙。這是專門針對汽車儀表板而設(shè)計的微控制器。目前已經(jīng)應(yīng)用于德國大眾遭京，中國東風(fēng)等中高檔汽車胃惜。CDC3207G采用ARM7TDMI內(nèi)核，內(nèi)部具有512 K Flash以及32 K SRAM哪雕，為了滿足汽車儀表設(shè)計的需要船殉，該微控制器還提供16路10位A／D轉(zhuǎn)換模塊、音頻驅(qū)動模塊斯嚎、液晶顯示驅(qū)動模塊利虫、7路步進電機驅(qū)動模塊等。而且內(nèi)部集成了CAN通信模塊返雷，可以很方便地與車內(nèi)的其他電子裝置進行通信舔远。

    2 硬件設(shè)計
    2．1 硬件總體結(jié)構(gòu)圖
    整個儀表板使用一個CDC3207G微控制器進行控制。輸入信號可以分為數(shù)字開關(guān)信號和模擬電壓信號兩種類型阎员。對數(shù)字開關(guān)信號陌贾，可以根據(jù)其高低電平直接讀取其狀態(tài)。而對模擬信號伐藕，如轉(zhuǎn)速矢盾，速度等，用微控制器內(nèi)部的lO位精度A／D轉(zhuǎn)換器進行A／D轉(zhuǎn)換挤帕，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號扳耘。設(shè)計的儀表板用6個步進電機來驅(qū)動6個指針焰哮，分別用來顯示轉(zhuǎn)速、發(fā)動機溫度液茧、油量仆加、速度、油壓和電池電壓缚庐。左右轉(zhuǎn)向時發(fā)出的提示音和故障報警聲等可以用音頻輸出驅(qū)動一個揚聲器來發(fā)出唁奢，除了可以產(chǎn)生簡單的單音警報外，還可產(chǎn)生振幅逐漸衰減的鑼聲信號窝剖。在LCD上可以顯示當(dāng)前的檔位麻掸、車內(nèi)外的溫度以及一些報警信息和時間等。LED指示燈可以用微控制器的H端口直接驅(qū)動赐纱。CAN總線可以與車內(nèi)的其他控制模塊通信脊奋。

    2．2 步進電機模塊
    步進電機在汽車儀表領(lǐng)域的應(yīng)用是新一代汽車儀表最顯著的特點「砻瑁控制器CDC3207G內(nèi)部集成了7個步進電機驅(qū)動模塊诚隙，每個步進電機模塊通過控制器內(nèi)部連接了H橋的4個高電流輸出端口，直接驅(qū)動兩相步進電機起胰，大大簡化了硬件電路的設(shè)計久又。通過軟件便可產(chǎn)生步進電機定位需要的各種脈沖。CDC3207G微控制器的步進電機模塊可提供多通道的PWM輸出效五，輸出信號頻率通過硬件設(shè)置可以選擇地消，并且不同步進電機模塊輸出信號時序上具有偏移，可以提高電磁兼容性能(EMC)畏妖。根據(jù)控制兩相步進電機的需要脉执，CDC3207G內(nèi)部提供了3個8位的寄存器，用于通過軟件產(chǎn)生控制步進電機需要的脈沖信號层掺。其中2個寄存器通過每一模塊中的比較器與模塊計時器比較张相，用于產(chǎn)生驅(qū)動電機的PWM信號，另外一個寄存器用來選中相應(yīng)步進電機模塊劣屑，輸出驅(qū)動信號，以及選擇4個輸出引腳的極性孵钱。這樣涮凡，通過軟件對3個寄存器的操作就能方便地控制每一路步進電機。此外昏滔，CDC3207G還具有零位檢測功能肤侍，即檢測電機運轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電流，得到電機運行的位置信息挫肆，就可以據(jù)此判斷電機是否達(dá)到初始位置(即汽車儀表的零位)弄业。
    2．3 音頻控制模塊
    CDC3207G音頻模塊的輸出信號可以直接驅(qū)動蜂鳴器或其他音頻設(shè)備泛邮，硬件設(shè)計比較簡單。圖3給出音頻模塊驅(qū)動電路辈净。從圖中可知盯质，在微控制器音頻模塊的輸出端口U1．4處直接接人三極管VT5、低通濾波器電路和揚聲器概而，即可實現(xiàn)整個音頻電路的設(shè)計呼巷。音頻模塊用于由脈寬調(diào)制單元(PWM)、3個計數(shù)器和1個累加器組成赎瑰。該模塊能產(chǎn)生類似于鑼聲的聲音信號王悍，是頻率可調(diào)的方波信號，輸出信號的脈寬由方波信號的脈寬決定餐曼，無需CPU就能實現(xiàn)信號振幅的指數(shù)變化压储。

    2．4 LCD顯示模塊
    液晶顯示器(LCD)具有微功耗、平板化源譬、無x射線和電磁輻射等優(yōu)點集惋。LCD顯示模塊能以數(shù)字和圖像準(zhǔn)確顯示出各個物理量，并增加了一些發(fā)生故障時的文字提示瓶佳。CDC3207G內(nèi)部集成了一個48x4的筆段式LCD驅(qū)動模塊芋膘，可以驅(qū)動4行、48列的LCD顯示模塊霸饲。為了能顯示更多的信息凡矿，這里選用的是一款128x 64的LCD模塊，在此LCD模塊上集成有驅(qū)動器置芋，所以沒有用到CDC3207內(nèi)部的LCD驅(qū)動器紊竹。圖4給出LCD顯示電路，需要連接8根數(shù)據(jù)線栋湃，一根讀信號壹会，一根寫信號，一根復(fù)位信號線铲桑。

    2．5 LED指示燈和報警燈
    LED指示燈可以用有較強驅(qū)動能力的H端口進行驅(qū)動及键，其8個LED指示燈由H端口直接驅(qū)動。但H端口不夠用掺薪，所以擴展了一個TD62083胸胚，用于驅(qū)動另外8個LED指示燈和報警燈。圖5給出LED指示燈和報警燈電路啤邑。

    3 軟件設(shè)計
    考慮到汽車儀表板對實時性的要求垫嚣，應(yīng)用了μC／OS—II操作系統(tǒng)開發(fā)軟件。μC／OS—II是一個具備現(xiàn)代操作系統(tǒng)特點的RTOS津函，同時它結(jié)構(gòu)清晰肖粮，注解詳盡孤页，具有良好的可擴展性和可移植性，廣泛地應(yīng)用于各種架構(gòu)的微處理器涩馆。μC／OS—II的系統(tǒng)組成包含任務(wù)調(diào)度行施，任務(wù)管理，時間管理和任務(wù)間的通信等基本功能凌净。這里僅對μC／OS—II的啟動程序和任務(wù)的分配作簡要介紹悲龟，將著眼點放在基于CDC3207G的移植和應(yīng)用。圖6給出軟件的組織結(jié)構(gòu)冰寻。

    3．1 啟動代碼的設(shè)計
    嵌入式系統(tǒng)的資源有限须教，程序通常都是固化在ROM運行。ROM程序執(zhí)行前斩芭，需要初始化系統(tǒng)硬件和軟件運行環(huán)境轻腺，這些工作由匯編語言編寫的啟動程序完成。啟動程序是嵌入式程序的開頭部分划乖，與應(yīng)用程序一起固化在ROM中贬养，并首先在系統(tǒng)上電后運行。它應(yīng)包含各模塊可能出現(xiàn)的所有段類阶庆，并合理安排它們的次序郎博。
    設(shè)計優(yōu)秀的嵌入式程序關(guān)鍵要有好的啟動程序，由于μC／OS—II不是針對特定的硬件進行設(shè)計铺享，可以把μC／OS—II內(nèi)核代碼分成4個部分：與處理器無關(guān)的代碼抱壶、與處理器有關(guān)的代碼、與應(yīng)用相關(guān)的代碼以及驅(qū)動程序庫潘乖。為了使μC／OS—II在基于ARM7TDMI的處理器CDC3207G上能夠正常的運行院颜，需要實現(xiàn)相應(yīng)的啟動程序以及對μC／OS—II中與處理器相關(guān)部分的設(shè)計與實現(xiàn)。圖7給出啟動代碼的流程圖毛龟。

    3．2 任務(wù)規(guī)劃
    儀表盤的研制在軟件部分可以分成若干任務(wù)來完成驳墓，下面對這個問題進行規(guī)劃。
    (1)啟動任務(wù)
    優(yōu)先級：10
    周期：否
    可剝奪：否
    作用：初始化各模塊胡撩，包括UART韭张、定時器、捕捉比較器等
    (2)步進電機任務(wù)
    優(yōu)先級：8
    周期：2 ms
    可剝奪：否
    作用：驅(qū)動步進電機派交，在啟動時需要0位檢測
    (3)指示器任務(wù)
    優(yōu)先級：7
    周期：500 ms
    可剝奪：否
    作用：設(shè)置指示燈和提示音卓奄。
    (4)采集任務(wù)
    優(yōu)先級：6
    周期：25 ms
    可剝奪：否
    作用：用于采集各種非中斷量如溫度、光強等傳感器信號并保存
    (5)背光任務(wù)
    優(yōu)先級：5
    周期：250 ms
    可剝奪：否
    作用：根據(jù)周圍的光線強度調(diào)節(jié)儀表盤和LCD的背光
    (6)LCD顯示任務(wù)
    優(yōu)先級：2
    周期：100 ms
    可剝奪：是
    任務(wù)：根據(jù)總線上采集到的數(shù)據(jù)更新LCD顯示止毕，如溫度、公里數(shù)等
    上述各任務(wù)運行在任務(wù)級漠趁，還有一些任務(wù)運行在中斷級扁凛，比如時鐘節(jié)拍中斷忍疾、CAN總線數(shù)據(jù)采集等。

    4 結(jié)語
    由于Micronas公司的CDC3207G內(nèi)部集成有步進電機驅(qū)動模塊谨朝、音頻控制模塊卤妒、LCD驅(qū)動模塊、LED及報警燈驅(qū)動端口字币，CAN總線模塊等豐富的資源则披，因此減少了所需使用的外部驅(qū)動器件的數(shù)量，大大簡化了儀表盤系統(tǒng)的設(shè)計洗出。該器件在休眠狀態(tài)下的功耗非常小(經(jīng)測試約為19．1μA)士复，有利于降低整個系統(tǒng)的功耗。該儀表板系統(tǒng)各方面表現(xiàn)良好．指針平滑轉(zhuǎn)動翩活，具有極低的功耗阱洪，可靠性較高。軟件部分應(yīng)用了uC／OS一Ⅱ操作系統(tǒng)倒恭，實時性能較好弱豹，能對外部事件作出快速響應(yīng)。

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