基于DSP的混合動力汽車綜合顯示儀設計

一 引言

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

　　該顯示儀從CAN總線獲取所需數據，由TMS320F2812 DSP處理數據并通過MAX232送往彩色液晶，通過軟件編程實現現場數據與"預置畫面"相結合的動態顯示，并可隨時根據需要，由軟件實現顯示界面的擴充。這一系列任務在硬件支持的情況下全部由軟件編程實現。

　　1. CAN總線技術

　　目前存在多種汽車網絡協議，控制局域網絡(Control Area Network, CAN)屬于現場總線范疇，用于汽車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時控制，并采用了帶優先級的CSMA／CD協議對總線進行仲裁。因此，CAN總線允許多站點同時發送，這樣，既保證了信息處理的實時性CONTROL ENGINEERING China版權所有，又使得CAN總線網絡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，保證了數據的實時性、低傳輸出錯率。

　　目前，汽車上主要有2條CAN 總線，即低速(L)與高速(H)CAN總線CONTROL ENGINEERING China版權所有，低速線路工作在125kb/s以內，主要控制車身及舒適系統(中央門鎖、車窗、天窗、收音機、座椅、安全氣囊等)；高速線路工作在125kb/s以上，主要控制動力系統(發動機、自動變速器、制動系統以及防側滑系統、綜合顯示儀等)，隨著汽車技術的發展，總線的數量會越來越多，功能越來越強大。在汽車內部采用基于總線的網絡結構，可達到信息共享、減少布線、降低成本以及提高總體可靠性的目的。在國外控制工程網版權所有，尤其是歐洲，CAN網絡已被廣泛應用在汽車上，如奔馳、寶馬、寶時捷等車。

　　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、工業自動化的第一款帶片內Flash、工作頻率達到150MHz的32位DSP。它采用經典哈佛總線結構，利用多總線在存儲器、外圍模塊和CPU之間轉換數據，這種多總線結構使得它可以在一個周期內并行完成取指令、讀數據和寫數據，同時它采用了指令流水線技術，保證信號處理的快速性和實時性。

二 混合動力汽車綜合顯示儀的設計

　　1. 設計思想

　　本設計利用車輛網絡的優勢，從CAN總線上采集混合動力汽車綜合顯示儀所需要的數據，如車速、轉速、檔位、電池荷電狀態(SOC)、動力系統工作狀態等，經DSP處理后進行各種實時控制和顯示。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態顯示所采集并用軟件處理過的數據，可隨時根據需要，由軟件實現顯示界面的修改和擴充。使用CAN總線方式使得整體系統工作更加及時、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、實時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總線上獲取數據、對數據進行識別、計算處理后，由SCI經過MAX232送往YD711彩色智能液晶顯示器，與"預置畫面"組合顯示。