基于H8Sx/1544的汽车组合仪表设计

　　引言

　　汽车仪表由各种仪表、指示器，特别是驾驶员用警示灯和警报器等组成，为驾驶员提供所需的汽车运行参数信息。按汽车仪表的工作原理不同，可大致分为三代。第一代汽车仪表是机械机心表;第二代汽车仪表称为电气式仪表[1];第三代为全数字汽车仪表，它是一种网络化、智能化的仪表，其功能更加强大，显示内容更加丰富，线束连接更加简单。

　　目前的汽车仪表多为第三代仪表，它可以利用A/D转换或是数字脉冲直接从传感器获得数据，也可以利用CAN总线通过汽车网络获得数据;它可以通过步进电机来驱动仪表指针，也可以利用LCD屏直接显示图形或文字信息。同时它还有智能处理单元，可以与汽车其他控制单元交互信息。

　　总体需求及设计

　　汽车仪表的功能就是获取需要的数据并采用合适的方式显示出来。以前的仪表一般限制在3~4个量的显示和4~5个警告功能，现在新式仪表则达到有约15个量的显示和约40个警告监测功能。导致仪表显示信息量快速增长的主要原因有以下几方面[2]：

　　● 汽车上的新功能部件不断增加，如ABS、安全气囊、倒车雷达等;

　　● 对汽车行驶中的状态要求更加实时的了解，如胎压、水温、油耗等;

　　● 对汽车各部件的工况要求更加细致的掌握，如灯光、车门、车锁、安全带等。

　　不同的信息有不同的获取方式和显示方式，目前新式仪表信息获取方式主要有三种：

　　● 通过车身总线传输;

　　●通过A/D采样转化;

　　●通过IO状态变化获取。

　　对于显示方式，主要有五种方式：通过驱动步进电机带动指针转动;通过点阵LCD屏显示图形或数字信息;通过段式LCD屏或数码管显示;通过LED灯的开关显示;通过蜂鸣器的不同鸣音指示当前状态。

　　根据以上要求，本文设计的汽车仪表盘节点由MCU系统、步进电机驱动、LED显示、LCD显示、报警功能、记忆功能、按键处理、LIN总线通信、高速CAN通信、低速容错CAN总线通信以及电源供给等几个方面构成(图2)。

　　硬件电路设计

　　H8Sx/1544是一款完全符合第三代汽车仪表需要的芯片，它具有高速运算能力的32位MCU，带有两路CAN通道，能直接驱动步进电机和LCD模块，性能参数满足汽车工业级要求[3]。外围模块包括步进电机控制PWM定时器，LCD模块接口，16位定时器脉冲单元(TPU)，DMA控制器(DMAC)，CAN总线控制器、串行接口，A/D转换器，警示灯和报警器的输出，LED PWM调光等。这些模块可以满足车速、转速、油量、冷却水液位的信号采集和显示，可以很容易地实现外设元件很少的仪表板电路[4]。基于H8Sx/1544的汽车仪表板框图如图3所示。