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高级汽车仪表板设计方案

高级汽车仪表板设计方案

















随着现代电子技术的发展,多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及网像显示的仪表已广泛应用于汽车领域。为了提高汽车的使用性能,汽车的电子控制程度越来越高。电子控制装置必须能迅速、准确处理各种复杂的信息,并通过汽车仪表板以数字、图形或文字等形式屁示。这就对控制汽车仪表板的微控制器提出了更高的要求。
硬件设计
汽车仪表需要处理的信号主要有:车速、发动机转速、水温、油量、以及各种开关量或报警信号。其中,发动机转速信号和前后灯信号是从CAN总线(发动机电控模块和前后灯电控模块)获取,而车速信号、水温、油量和其他开关量信号从相应的传感器获取。
    整个仪表板使用一个MSP430AFE222IPWR微控制器进行控制。输入信号可以分为数字开关信号和模拟电压信号两种类型。对数字开关信号,可以根据其高低电平直接读取其状态。面对模拟信号,如转速、速度等,用微控制器内部的10位精度A/D转换器进行A/D转换,将模拟信号转换为数字信号。设计的仪表板用6个步进电机来驱动6个指针,分别用来显示转速、发动机温度、油量、速度、油压和电池电压。左右转向时发出的提示音和故障报警声等可以用音频输出驱动一个扬声器来发出,除了可以产生简单的单音警报外,还可以产生振幅逐渐衰减的锣声信号。在LCD上可以显示当前的档位、车内外的温度以及一些报警信息和时间等。LED指示灯可以用来做控制器的H端口直接驱动。CAN总线可以与车内的其他控制模块通信。
    本系统对车速、发动机转速、水温和油量信息采用步进表头显示,里程信息采用LCD显示,开关量或报警信号采用LED显示。
设计注意事项
仪表板是显示车辆系统信息和驾驶状况的主要方式。这包括各种参数监测仪、指示器和状态灯以及视觉和听觉效果。
电源管理:电源与 12V 或 24V 的网板相连接,上/下调节电压以适用于 DSP、uC、存储器和 IC 及其它功能,例如步进电机、通信接口、显示偏差和背景。当尝试小型、低成本且高效的设计时,由于需要多个不同的电源轨,因此电源设计就成了一项关键任务。具有低静态电流的线性稳压器有助于在待机操作模式(关闭点火)过程中减少电池漏电流,是与电池直连的器件的负载突降电压容限,需要低压降并追踪低电池曲轴操作。
除了提供增强的转换效率,开关电源还为 EMI 改进提供了开关 FET 的转换率控制、跳频、用于衰减峰值光谱能量的扩频或三角测量法、低 Iq、用于电源定序和浪涌电流限制的软启动、用于多个 SMPS 稳压器以减少输入纹波电流并降低输入电容的相控开关、用于较小组件的较高开关频率(L 和 C 的)和用于欠压指示的 SVS 功能
通信接口允许汽车独立电子模块、信息娱乐系统的远程子模块以及 USB 存储器或视频源等外部器件相互间的数据交换。高速 CAN(速率高达 1Mbps,ISO 119898)是一款双线容错差动总线。它具有宽输入共模范围和差动信号技术,充当互连车内各个电子模块的主要汽车总线类型。LIN 支持低速(高达 20kbps)单总线有线网络,主要用于与信息娱乐系统的远程子功能进行通信。LVDS 接口用于通过高速串行连接将大量数据传输至视频屏幕等外部位置。
负载驱动器:仪表板中的主负载类型是用于操控监测仪和各种指示器及背光源(通常为 LED)的步进电机。步进电机驱动器通常集成在 uC 中。LED 驱动器通常是多通道器件,并具有与 uC 或达林顿阵列相连的串行接口。基于 SMPS 的恒流 LED 驱动器可以为监测仪和背光提供最高效率和卓越的亮度控制。
显示屏:几乎所有仪表板都有显示屏,从小型点阵显示屏到几英寸大的彩色高分辨率 LCD 显示屏。根据显示类型的不同,用于显示偏差的电源解决方案需要放置在 LED 或 CCVF 驱动器顶部以进行背光控制。视频信息可以直接从 uC 中或通过 LVDS 接口发送,具体取决于显示内容的大小。
微处理器:针对驱动器信息和仪表板系统,需要驱动多个步进电机和从 LCD 段式显示屏到 DVGA TFT 显示屏的显示屏。这些器件需要集成高性能 CPU 内核、多通道 DMA 引擎、TFT 控制器和快速外部存储器接口,以便提供充足的系统性能来实施丰富的图形功能,例如抗混淆、贴图、色度编码、动画等等。MCU 还需要足够高的性能速度才能实时地为步进电机提供服务。



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