μC/OS-II平臺電動汽車儀表盤的設計與實現

　　摘要：筆者為某電動汽車設計了一款儀表盤，實現了CAN通訊、步進電機控制、LCD顯示、LED控制等功能，分析了儀表盤的系統結構、硬件設計和軟件設計。在軟件開發過程中，摒棄了傳統的裸寫方式，采用實時操作系統μC/OS-II進行系統應用程序的設計，分析了μC/OS-II的移植和配置過程，以及基于消息隊列的任務間通信管理。

　　引言

　　隨著人們對汽車功能的需求日益增長，汽車電子得到了日益廣泛的應用，應用的復雜性使得基于嵌入式技術的汽車電子產品的設計核心日益轉向軟件設計。從軟件設計的開發過程來看，包括不帶操作系統的裸機程序和采用操作系統的多任務應用程序兩種不同的實現方式。由于裸機程序難以保證汽車電子產品的實時性要求，而且在遵守汽車行業的特定標準規范上有很大的實現難度，而采用實時操作系統不僅可以滿足實時性的要求，還可以很容易地集成汽車行業標準規范解決方案。操作系統提供的多任務劃分及其調度機制，可以更好地反映應用的不同組成部分和應用實現的不同側面，使得程序邏輯更加清晰、模塊獨立性更強、維護更加方便，可靠性也更高，因此實時操作系統在汽車電子產品中得到了廣泛的應用。在筆者為某電動汽車設計一款儀表盤的過程中，采用實時操作系統μC/OS-II進行應用程序設計，改進了系統實時性，提高了軟件質量。本文系統介紹了儀表盤的結構及軟硬設計技術，以及μC/OS-II的應用經驗。

　　儀表盤系統結構

　　儀表盤是一個多方位的信息顯示平臺，信息來源包括開關量、模擬量和車速轉速脈沖信號，也有來自各個汽車電子零部件的相關信息通過CAN總線獲取，從而降低了直接采集的復雜度。信息的顯示是儀表盤功能的核心，顯示接口包括步進電機及其指針、LED、LCD和蜂鳴器，其系統結構如圖1所示。　　

　　硬件設計

　　儀表盤的電路設計包括開關去抖及分壓電路、脈沖整形濾波電路、CAN總線通訊電路、LED驅動電路、模擬量AD采集電路、步進電機控制電路等，下面以LED驅動電路為例介紹儀表盤的硬件設計。

　　LED驅動

　　通過LED進行信息的指示和警示是儀表盤信息顯示功能的重要實現手段，部分LED的控制通過外部驅動和儀表盤內部電路自動實現，不用經過MCU程序的處理，如轉向指示，其電路如圖2所示。