基于DSP的混合動(dòng)力汽車(chē)綜合顯示儀設計

一 引言

　　混合動(dòng)力汽車(chē)通常是指同時(shí)由燃油發(fā)動(dòng)機和電動(dòng)機兩種動(dòng)力源驅動(dòng)的汽車(chē)。汽車(chē)利用燃油機和電力兩種動(dòng)力系統通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的形式進(jìn)行組合工作。這兩種動(dòng)力源在汽車(chē)不同的行駛狀態(tài)下可分別工作，或同時(shí)工作，運用最優(yōu)的控制方法達到最少的燃油消耗和尾氣排放，實(shí)現省油和環(huán)保的目的。混合動(dòng)力汽車(chē)由于具有兩套動(dòng)力系統CONTROL ENGINEERING China版權所有，在控制難度提高的同時(shí)，也對數據傳輸及顯示的實(shí)時(shí)性和可靠性提出更高的要求，如果能將不同動(dòng)力系統的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)及時(shí)地反映給駕駛員，為駕駛員提供更為全面的行車(chē)咨詢(xún)，對混合動(dòng)力汽車(chē)而言CONTROL ENGINEERING China版權所有，顯得尤為重要。目前，我國普遍生產(chǎn)使用的是燃油汽車(chē)，相應地，我國目前普遍采用的步進(jìn)電機式數字儀表也是針對燃油發(fā)動(dòng)機相關(guān)參數而設計。如果在已有的步進(jìn)電機式儀表面板中設計更加復雜的圖象來(lái)顯示混合動(dòng)力汽車(chē)相關(guān)參數，特別是反映動(dòng)力源工作狀態(tài)的參數，將很難保證顯示系統的清晰性、實(shí)時(shí)性和穩定性。針對這種現狀，我們設計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(chē)綜合顯示儀。

　　該顯示儀從CAN總線(xiàn)獲取所需數據，由TMS320F2812 DSP處理數據并通過(guò)MAX232送往彩色液晶，通過(guò)軟件編程實(shí)現現場(chǎng)數據與"預置畫(huà)面"相結合的動(dòng)態(tài)顯示，并可隨時(shí)根據需要，由軟件實(shí)現顯示界面的擴充。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。

　　1. CAN總線(xiàn)技術(shù)

　　目前存在多種汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，控制局域網(wǎng)絡(luò )(Control Area Network, CAN)屬于現場(chǎng)總線(xiàn)范疇，用于汽車(chē)內部測量與執行部件之間的數據通信。它有效支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制，并采用了帶優(yōu)先級的CSMA／CD協(xié)議對總線(xiàn)進(jìn)行仲裁。因此，CAN總線(xiàn)允許多站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，這樣，既保證了信息處理的實(shí)時(shí)性CONTROL ENGINEERING China版權所有，又使得CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以構成多主結構的系統，保證了系統的可靠性。另外，CAN采用短幀結構，且每幀信息都有校驗及其他檢錯措施，保證了數據的實(shí)時(shí)性、低傳輸出錯率。

　　目前，汽車(chē)上主要有2條CAN 總線(xiàn)，即低速(L)與高速(H)CAN總線(xiàn)CONTROL ENGINEERING China版權所有，低速線(xiàn)路工作在125kb/s以?xún)?，主要控制?chē)身及舒適系統(中央門(mén)鎖、車(chē)窗、天窗、收音機、座椅、安全氣囊等)；高速線(xiàn)路工作在125kb/s以上，主要控制動(dòng)力系統(發(fā)動(dòng)機、自動(dòng)變速器、制動(dòng)系統以及防側滑系統、綜合顯示儀等)，隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，總線(xiàn)的數量會(huì )越來(lái)越多，功能越來(lái)越強大。在汽車(chē)內部采用基于總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構，可達到信息共享、減少布線(xiàn)、降低成本以及提高總體可靠性的目的。在國外控制工程網(wǎng)版權所有，尤其是歐洲，CAN網(wǎng)絡(luò )已被廣泛應用在汽車(chē)上，如奔馳、寶馬、寶時(shí)捷等車(chē)。

　　2. TMS320F2812 DSP芯片

　　TMS320F2812是美國TI公司最新研制的2000系列數字信號處理器，是面向電機控制、工業(yè)自動(dòng)化的第一款帶片內Flash、工作頻率達到150MHz的32位DSP。它采用經(jīng)典哈佛總線(xiàn)結構，利用多總線(xiàn)在存儲器、外圍模塊和CPU之間轉換數據，這種多總線(xiàn)結構使得它可以在一個(gè)周期內并行完成取指令、讀數據和寫(xiě)數據，同時(shí)它采用了指令流水線(xiàn)技術(shù)，保證信號處理的快速性和實(shí)時(shí)性。

二 混合動(dòng)力汽車(chē)綜合顯示儀的設計

　　1. 設計思想

　　本設計利用車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢，從CAN總線(xiàn)上采集混合動(dòng)力汽車(chē)綜合顯示儀所需要的數據，如車(chē)速、轉速、檔位、電池荷電狀態(tài)(SOC)、動(dòng)力系統工作狀態(tài)等，經(jīng)DSP處理后進(jìn)行各種實(shí)時(shí)控制和顯示。區別于傳統的儀表面板，本設計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)的數據，可隨時(shí)根據需要，由軟件實(shí)現顯示界面的修改和擴充。使用CAN總線(xiàn)方式使得整體系統工作更加及時(shí)、準確，提高了安全性、可靠性，更具有智能化和人性化。TMS320F2812芯片則保證了信號處理的快速性、實(shí)時(shí)性以及通信設計的方便。

　　2. 顯示儀的硬件設計

　　該顯示儀的硬件結構如圖1所示，主要包括：電源復位電路、CAN通信接口電路、SCI通信與電平隔離轉換電路、液晶接口電路等。F2812不斷地從CAN總線(xiàn)上獲取數據、對數據進(jìn)行識別、計算處理后，由SCI經(jīng)過(guò)MAX232送往YD711彩色智能液晶顯示器，與"預置畫(huà)面"組合顯示。