基于S3C2440處理器和WinCE的智能車(chē)載儀表設計

　　隨著(zhù)高性能電子顯示技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)儀表電子化的程度越來(lái)越高。國內外已開(kāi)發(fā)出了多功能全電子顯示儀表、平視顯示儀表、汽車(chē)導航系統、行車(chē)記錄儀等高技術(shù)產(chǎn)品。未來(lái)，車(chē)用電子化嵌入式儀表具有以下優(yōu)點(diǎn)：提供大量復雜的信息，使汽車(chē)的電子控制程度越來(lái)越高；滿(mǎn)足小型、輕量化的要求，使有限的駕駛空間更人性化；高精度和高可靠性實(shí)現汽車(chē)儀表的電子化，降低了故障的發(fā)生率；設有在線(xiàn)故障診斷系統，一旦汽車(chē)發(fā)生故障，可以找到故障來(lái)源，方便維修；外形設計自由度高，汽車(chē)儀表盤(pán)造型美觀(guān)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，汽車(chē)會(huì )越來(lái)越多地采用各種用途的電子化儀表。造型新穎、功能強大的嵌入式電子化儀表將是今后車(chē)用儀表的發(fā)展趨勢和潮流。

　　1 智能車(chē)載儀表系統結構

　　本智能車(chē)載儀表擁有大多數傳統車(chē)載儀表所擁有的功能，駕駛員可以通過(guò)車(chē)載儀表的顯示界面獲取當前汽車(chē)的狀態(tài)信息，例如車(chē)速、油壓、油溫、水溫、機油壓力或者電瓶電量。

　　傳統車(chē)輛儀表直接與車(chē)輛的傳感器相連，儀表系統經(jīng)由傳感器的模擬量得到汽車(chē)當前狀態(tài)，精確性不高。本文設計的智能車(chē)載儀表并不是簡(jiǎn)單地與傳感器相連，而是通過(guò)CAN控制器將整車(chē)連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構。車(chē)輛部件配以CAN控制器，通過(guò)雙絞線(xiàn)將車(chē)輛部件連接起來(lái)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )體系，實(shí)現部件的電子化。同時(shí)，車(chē)載儀表和汽車(chē)部件的電子化也提高了汽車(chē)的精準度和可靠性，降低故障發(fā)生率。

　　車(chē)載智能儀表主要分為基于S3C2440處理器的硬件系統和WinCE環(huán)境下的軟件系統兩大部分。硬件系統為整個(gè)控制系統提供基礎，負責CAN總線(xiàn)通信。軟件系統提供CAN總線(xiàn)的硬件驅動(dòng)以及在WinCE下的儀表上位應用程序。

　　2 硬件設計

　　硬件系統以S3C2440為核心，RAM內存、NOR Flash和NAND Flash作為存儲介質(zhì)，擴展部分外圍設備以負責系統信息的輸入與輸出，如CAN總線(xiàn)通信單元、LCD顯示、觸摸屏、通用串行口、USB設備、以太網(wǎng)接口等。系統硬件結構如圖1所示。

　　圖1 系統硬件結構框圖

　　在眾多接口中，CAN總線(xiàn)通信單元是在整車(chē)通信過(guò)程中的關(guān)鍵部分。在汽車(chē)的各個(gè)重要部件中，配置相應的CAN控制單元，由雙絞線(xiàn)將各個(gè)CAN總線(xiàn)控制單元連接起來(lái)。汽車(chē)的各個(gè)部件將該部件的當前狀態(tài)信息由CAN控制單元發(fā)送出去，經(jīng)雙絞線(xiàn)發(fā)送到智能車(chē)載儀表的CAN單元當中，經(jīng)過(guò)系統的CAN接口將數據發(fā)送到系統中。車(chē)載儀表系統得到數據后，經(jīng)過(guò)數據處理得到汽車(chē)部件的當前狀態(tài)信息。

　　CAN總線(xiàn)接口電路如圖2所示。采用Microchip公司的CAN總線(xiàn)控制器 MCP2515.MCP2515完全支持CAN 2.0A/B技術(shù)規范，速度達到1 Mbps;SPI的接口標準使得它與S3C2440的連接更加簡(jiǎn)單；能發(fā)送和接收標準和擴展數據幀以及遠程幀；自帶2個(gè)驗收屏蔽寄存器和6個(gè)驗收濾波寄存器，可以過(guò)濾掉不想要的報文，減少了微處理器的開(kāi)銷(xiāo)。CAN總線(xiàn)收發(fā)器采用TJA1050，該器件提供了CAN控制器與物理總線(xiàn)之間的接口以及對CAN總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。

　　圖2 CAN總線(xiàn)接口電路

　　為了增強CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，提高系統的穩定性，在CAN控制器與CAN收發(fā)器之間加入了光耦隔離器6N137，而不是使TXCAN和RXCAN端直接與收發(fā)器相連，這樣就實(shí)現了總線(xiàn)上各CAN節點(diǎn)之間的電氣隔離。同時(shí)，這也解決了MCP2515與 TJA1050之間電平兼容的問(wèn)題，還可以抑制CAN 網(wǎng)絡(luò )中的尖峰脈沖及噪聲干擾。光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源必須完全隔離，否則也就失去了意義。電源的隔離可以采用小功率的電源隔離模塊或者多帶5 V隔離輸出的開(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)現。這些部分雖然增加了接口電路的復雜性，但是卻提高了節點(diǎn)的穩定性和安全性。

　　在CAN接口處，CAN通信線(xiàn)上的2個(gè)60 Ω電阻（總計120 Ω），起到增大負載、減少回波反射作用，是一種阻抗匹配的補救措施。2個(gè)60 Ω的中間部分與地端之間連接一個(gè)電容以抗干擾。