MCU+GDC双系统的汽车虚拟仪表设计
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MCU+GDC 双系统的汽车虚拟仪表设计
王卫忠
(惠 州 华 阳 通 用 电 子 有 限 公 司 ,惠 州 516005)
摘要:以瑞萨 MCU+东芝 GDC 作为双处理器,提出了车载虚 拟 仪 表 的 设 计 方 案 和 系 统 构 成,成 功 研 制 出 了 量 产 产 品。
商用车实验测试与路试结果表明,该方案提出的电源管理满足供电要求,采集的 CAN 数据与硬线传感器数据准确度高,
1 电路模块设计
商用车仪表的 输 入 电 压 KL30 由 汽 车 蓄 电 池 提 供,为 24V 直流电压,需要降压稳压才能为传感器和仪表各 模 块 电器元件正常 供 电 。 [2] MCU 通 过 A/D 接 口 采 集 KL30 电 压,通过 GPIO 接口获取 KL15的 电 平,作 为 电 源 管 理 的 初 始条件,影响 MCU 系统与 GDC系统的电源管理状态。
Wang Weizhong (Huizhou Foryou General Electronics Co.,Ltd.,Huizhou 516005,China)
Abstract:UsingRenesas MCUandToshibaGDCasdualprocessor,thedesignschemeofthevehiclevirtualinstrumentandthesystem structureareputforward,andthemassproductionproductsaresuccessfullydeveloped.Theexperimentandroadtestsresultsofcommercialvehiclesshowthatthepower managementproposedbytheschemesatisfiesthepowersupplyrequirements,andtheacquired CANdataandsensordatahavehighaccuracy,andthereisnojumpingorresidualimageintheimageprocessingprocess.
Keywords:virtualinstrumentation;CAN;GDC;TPS54630
引言
汽车仪表可以实现对车辆所有重要部件工作状态的 监测,并利用 虚 拟 仪 器 技 术 进 行 多 种 信 息 综 合 处 理 与 显 示,对异常状态进行 自 动 声 光 报 警,是 人 车 交 互 的 重 要 一 环,汽车仪表直接关系到驾驶体验与驾驶安全。在汽 车 虚 拟仪表平台设计中,需 要 制 定 科 学、可 行、稳 定 的 方 案,具 体包括硬件架构、嵌 入 式 处 理 器、模 块 设 计、电 源 设 计、软 件 设 计 等 方 面 。 [1] 本 文 总 体 设 计 方 案 如 图 1 所 示 ,采 用 瑞 萨 MCU 与东芝 GDC 双处理器方案。
2 软件模块设计
双系统的信号流向 如 图 3 所 示,MCU 系 统 主 要 负 责 电源管理、部分硬线与传感器原 始 信 号 数 据 获 取、CAN 网 络节点的原始数据获 取,通 过 UART 将 数 据 传 递 给 GDC 处理以及显示,控制部 分 硬 线 LED 灯 条。GDC 系 统 主 要 负 责 方 控 按 键 判 断、部 分 原 始 信 号 数 据 获 取,接 收 MCU 传递的数据将数据 计 算 处 理 后,在 TFT 显 示 屏 上 驱 动 图 像进行显示、驱动 LED 报 警 指 示 灯、驱 动 Speaker发 出 报 警声。
由于仪表 内 部 元 器 件 较 多,电 源 方 案 采 用 了 二 级 降 压,提供多种 电 压 给 各 个 元 器 件 正 常 工 作。 电 路 框 图 如 图2所示,第一级降压选用了 TPS54630,其具有集成型 高
侧 MOSFET 的降压稳压器,KL30线24V 电压输入到两 块 TPS54630 芯 片,其 中 一 块 TPS54630 芯 片 降 压 为 非 常 供电5V,供 硬 件 LED 指 示 灯 工 作;另 外 一 块 TPS54630 芯片降压常供电12V,供车速 传 感 器 工 作,并 且 作 为 二 级 降 压 的 输 入 电 压。 在 二 级 降 压 电 路 中,分 别 选 用 了 BD450M5FP、BD433M5FP、TPS65263、MC78M06 等 降 压 稳压型IC,降压为常供 电 5 V、3.3 V 和 非 常 供 电 3.3 V、 1.8V、1.1V、6V 多种电压,经过二级降压后 的 电 压 提 供 给各个元器件工作。限于篇幅,各模块的电路设计不 作 阐 述 ,可 参 考 芯 片 手 册 。
图 像 处 理 过 程 中 无 跳 变 、残 影 等 现 象 。
关 键 词 :虚 拟 仪 表 ;CAN;GDC;TPS54630
中 图 分 类 号 :TP23
文 献 标 识 码 :A
DesignofAutomobileVirtualInstrumentBasedonMCU+GDCDualSystem
68 Microcontrollers & EmbeddedSystems 2019 年第7 期
www .cn
图2 电路 统 中,程 序 采 用 模 块 化 分 层 设 计,
如图4所示。在横向结构上,按功能划分为电源 模 块、按键模块、通信模 块、LED 模 块、界 面 管 理 与 显 示模块 等。 在 纵 向 结 构 上,从 下 向 上 主 要 分 成 驱 动层、中间 层、服 务 层 和 应 用 层,底 层 采 集 到 的 信 息 层 层 向 上 递 进 。 [2] 各 层 分 工 合 作 ,完 成 功 能 设 计:驱动层主要包 括 硬 件 级 别 寄 存 器 的 操 作 模 块, 主要由原厂提供,包 括 内 核 驱 动、公 共 驱 动 和 图 层 驱动;中间 层 主 要 包 括 对 驱 动 层 获 取 的 数 据 进 一 步分析处理为上层提供更综合有用的信息和对多 个驱动模块组合操作等模块。服务层主要包括局 部功能的逻辑或状态机和中间层信息的进一步处 理为应用层提供服务等模块。应用层主要包括系 统级别或 整 机 级 别 的 功 能 模 块 的 状 态 切 换、逻 辑 处理和 UI显示等模块。
王卫忠
(惠 州 华 阳 通 用 电 子 有 限 公 司 ,惠 州 516005)
摘要:以瑞萨 MCU+东芝 GDC 作为双处理器,提出了车载虚 拟 仪 表 的 设 计 方 案 和 系 统 构 成,成 功 研 制 出 了 量 产 产 品。
商用车实验测试与路试结果表明,该方案提出的电源管理满足供电要求,采集的 CAN 数据与硬线传感器数据准确度高,
1 电路模块设计
商用车仪表的 输 入 电 压 KL30 由 汽 车 蓄 电 池 提 供,为 24V 直流电压,需要降压稳压才能为传感器和仪表各 模 块 电器元件正常 供 电 。 [2] MCU 通 过 A/D 接 口 采 集 KL30 电 压,通过 GPIO 接口获取 KL15的 电 平,作 为 电 源 管 理 的 初 始条件,影响 MCU 系统与 GDC系统的电源管理状态。
Wang Weizhong (Huizhou Foryou General Electronics Co.,Ltd.,Huizhou 516005,China)
Abstract:UsingRenesas MCUandToshibaGDCasdualprocessor,thedesignschemeofthevehiclevirtualinstrumentandthesystem structureareputforward,andthemassproductionproductsaresuccessfullydeveloped.Theexperimentandroadtestsresultsofcommercialvehiclesshowthatthepower managementproposedbytheschemesatisfiesthepowersupplyrequirements,andtheacquired CANdataandsensordatahavehighaccuracy,andthereisnojumpingorresidualimageintheimageprocessingprocess.
Keywords:virtualinstrumentation;CAN;GDC;TPS54630
引言
汽车仪表可以实现对车辆所有重要部件工作状态的 监测,并利用 虚 拟 仪 器 技 术 进 行 多 种 信 息 综 合 处 理 与 显 示,对异常状态进行 自 动 声 光 报 警,是 人 车 交 互 的 重 要 一 环,汽车仪表直接关系到驾驶体验与驾驶安全。在汽 车 虚 拟仪表平台设计中,需 要 制 定 科 学、可 行、稳 定 的 方 案,具 体包括硬件架构、嵌 入 式 处 理 器、模 块 设 计、电 源 设 计、软 件 设 计 等 方 面 。 [1] 本 文 总 体 设 计 方 案 如 图 1 所 示 ,采 用 瑞 萨 MCU 与东芝 GDC 双处理器方案。
2 软件模块设计
双系统的信号流向 如 图 3 所 示,MCU 系 统 主 要 负 责 电源管理、部分硬线与传感器原 始 信 号 数 据 获 取、CAN 网 络节点的原始数据获 取,通 过 UART 将 数 据 传 递 给 GDC 处理以及显示,控制部 分 硬 线 LED 灯 条。GDC 系 统 主 要 负 责 方 控 按 键 判 断、部 分 原 始 信 号 数 据 获 取,接 收 MCU 传递的数据将数据 计 算 处 理 后,在 TFT 显 示 屏 上 驱 动 图 像进行显示、驱动 LED 报 警 指 示 灯、驱 动 Speaker发 出 报 警声。
由于仪表 内 部 元 器 件 较 多,电 源 方 案 采 用 了 二 级 降 压,提供多种 电 压 给 各 个 元 器 件 正 常 工 作。 电 路 框 图 如 图2所示,第一级降压选用了 TPS54630,其具有集成型 高
侧 MOSFET 的降压稳压器,KL30线24V 电压输入到两 块 TPS54630 芯 片,其 中 一 块 TPS54630 芯 片 降 压 为 非 常 供电5V,供 硬 件 LED 指 示 灯 工 作;另 外 一 块 TPS54630 芯片降压常供电12V,供车速 传 感 器 工 作,并 且 作 为 二 级 降 压 的 输 入 电 压。 在 二 级 降 压 电 路 中,分 别 选 用 了 BD450M5FP、BD433M5FP、TPS65263、MC78M06 等 降 压 稳压型IC,降压为常供 电 5 V、3.3 V 和 非 常 供 电 3.3 V、 1.8V、1.1V、6V 多种电压,经过二级降压后 的 电 压 提 供 给各个元器件工作。限于篇幅,各模块的电路设计不 作 阐 述 ,可 参 考 芯 片 手 册 。
图 像 处 理 过 程 中 无 跳 变 、残 影 等 现 象 。
关 键 词 :虚 拟 仪 表 ;CAN;GDC;TPS54630
中 图 分 类 号 :TP23
文 献 标 识 码 :A
DesignofAutomobileVirtualInstrumentBasedonMCU+GDCDualSystem
68 Microcontrollers & EmbeddedSystems 2019 年第7 期
www .cn
图2 电路 统 中,程 序 采 用 模 块 化 分 层 设 计,
如图4所示。在横向结构上,按功能划分为电源 模 块、按键模块、通信模 块、LED 模 块、界 面 管 理 与 显 示模块 等。 在 纵 向 结 构 上,从 下 向 上 主 要 分 成 驱 动层、中间 层、服 务 层 和 应 用 层,底 层 采 集 到 的 信 息 层 层 向 上 递 进 。 [2] 各 层 分 工 合 作 ,完 成 功 能 设 计:驱动层主要包 括 硬 件 级 别 寄 存 器 的 操 作 模 块, 主要由原厂提供,包 括 内 核 驱 动、公 共 驱 动 和 图 层 驱动;中间 层 主 要 包 括 对 驱 动 层 获 取 的 数 据 进 一 步分析处理为上层提供更综合有用的信息和对多 个驱动模块组合操作等模块。服务层主要包括局 部功能的逻辑或状态机和中间层信息的进一步处 理为应用层提供服务等模块。应用层主要包括系 统级别或 整 机 级 别 的 功 能 模 块 的 状 态 切 换、逻 辑 处理和 UI显示等模块。