汽車行業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)了汽車電子行業(yè)的發(fā)展，混合動力車型（Hybrid Electric Vehicle,HEV）作為汽車行業(yè)的新發(fā)展方向，受到了國家的重視。從技術(shù)、節(jié)能減排效果、產(chǎn)業(yè)化能力等諸多方面考慮，混合動力具備了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和電 動機(jī)的優(yōu)勢，將在較長一段時間內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢?；旌蟿恿囕v技術(shù)避免了純電動車輛在電池技術(shù)和能源基礎(chǔ)設(shè)施上的不足，成為近期新型車輛研究開發(fā)的熱點(diǎn)。經(jīng)過國 家"863計劃"的支持與發(fā)展，我國的混合動力車輛技術(shù)正在迅速邁向產(chǎn)業(yè)化。復(fù)合動力汽車（亦稱混合動力汽車，英文為Hybrid Power Automobile）是指車上裝有兩個以上動力源：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)前復(fù)合動力汽車一般是指內(nèi)燃機(jī)車發(fā)電機(jī)，再加上蓄電池的汽車。如果在其面板中改進(jìn)，增加更加復(fù)雜的圖像以顯示混合動力汽車的相關(guān)參數(shù)，特別是反映動力源工作狀態(tài)的參數(shù)，將很難保證系統(tǒng)的清晰性、實(shí)時性和穩(wěn)定性。相對而言，用圖形界面反映動力系統(tǒng)的工作狀態(tài)是直接、清晰的方式之一，然而混合動力汽車又分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和混聯(lián)型[2].這種情況下，如果用圖形界面來反映混合動力汽車動力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，則需要根據(jù)不同的類型設(shè)計不同的界面，在此設(shè)計一款顯示界面清晰、直觀，并且能夠方便進(jìn)行再開發(fā)和再改動的綜合顯示儀。

　　1 設(shè)計思路

　　本設(shè)計利用車輛網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，從CAN總線上采集混合動力汽車綜合顯示儀所需要的數(shù)據(jù)，如車速、轉(zhuǎn)速、檔位、電池荷電狀態(tài)（SOC）、動力系統(tǒng)工作狀態(tài)等，經(jīng)DSP處理后進(jìn)行各種實(shí)時控制和顯示。區(qū)別于傳統(tǒng)的儀表面板，該顯示儀采用彩色液晶顯示器作為顯示終端，動態(tài)顯示所采集并用軟件處理過的數(shù)據(jù)，可隨時根據(jù)需要，由軟件實(shí)現(xiàn)顯示界面的修改和擴(kuò)充。

　　2 硬件設(shè)計

　　數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing,簡稱DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實(shí)信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力。

　　硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。主要包括：電源復(fù)位電路、CAN通信接口電路、SCI通信與電平隔離轉(zhuǎn)換電路、液晶接口電路等。TMS320F2812 DSP不斷地從CAN總線獲取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別、計算處理后，由SCI經(jīng)過MAX232送往YD711彩色智能液晶顯示器，與"預(yù)置畫面"組合顯示。

　　2.1 電源復(fù)位電路

　　TMS320F2812芯片需要為CPU、Flash、ADC及I/Os提供雙電源（1.8 V和3.3 V），在上電期間，為所有模塊賦予正確的復(fù)位狀態(tài)，器件的上電/掉電需要滿足一定的時序要求。TI的專用電源芯片TPS767D318可通過5 V穩(wěn)壓電源，提供滿足DSP內(nèi)核所需的1.8 V電壓和其外設(shè)所需的3.3 V電壓，在PIN4和PIN10之間串聯(lián)RC充電電路，目的在于使1路輸入/輸出和2路輸入/輸出有一定時間的延遲，從而使3.3 V和1.8 V的電壓輸出滿足DSP的上電時序要求，R、C的取值取決于時間常數(shù)？子。1Reset（PIN28）和2Reset（PIN22）內(nèi)部連接的是"與"門漏極開路驅(qū)動器，因此PIN28和PIN22并聯(lián)的結(jié)果是：只要任何一端輸出為低，都將引起DSP復(fù)位。采用DC/DC穩(wěn)壓電源以及嚴(yán)格隔離數(shù)字地和模擬地的設(shè)計，從硬件上保證了系統(tǒng)的抗干擾性，如圖2所示。

　　2.2 CAN通信接口電路與數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路

　　CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network, CAN）的簡稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)了的，并終成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO118?8）。是國際上應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機(jī)械車輛設(shè)計的J1939協(xié)議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動大的工業(yè)環(huán)境

　　TMS320F2812 DSP中集成的CAN總線模塊為增強(qiáng)型CAN（eCAN）模塊，支持CAN技術(shù)規(guī)范2.0B,速率達(dá)1 Mb/s,并帶光電隔離[3,4].在基于DSP的混合動力汽車綜合顯示系統(tǒng)中，CAN總線接口是在集成的eCAN模塊的基礎(chǔ)上，外擴(kuò)了TI公司的3.3 V CAN總線收發(fā)器SN65HVD232.使用CAN總線方式使得整體系統(tǒng)工作更加及時、準(zhǔn)確，提高了安全性、可靠性，更具有智能化和人性化。由于YD711型彩色液晶智能顯示器采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232C通信方式，系統(tǒng)采用MAX232芯片將DSP輸出的典型3.3 V電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS-232C電平。CAN通信接口電路與數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

　　2.3 YD711型智能彩色液晶接口電路

　　液晶的移位寄存器RXD（PIN14）通過RS232C口的TXD（PIN3）與MAX232的T1out（PIN14）連接；液晶的緩沖區(qū)寄存器DTR（PIN15）通過RS232C口的DSR（PIN6）與MAX232的R1in（PIN13）連接。液晶接口電路如圖3、圖4所示。

　　在DSP給YD711發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先應(yīng)判斷移位寄存器是否為空，為空時再檢查DTR信號。若DTR為高電平，則表示緩沖區(qū)滿，要等到DTR信號變?yōu)榈碗娖胶笤侔l(fā)送數(shù)據(jù)。即DTR為低電平時發(fā)送數(shù)據(jù)，DTR為高電平時停止數(shù)據(jù)發(fā)送。

　　3  軟件設(shè)計

　　綜合顯示儀的主流程圖如圖5所示。

　　程序主要涉及到eCAN模塊、PIE模塊和SCI模塊的運(yùn)用。在對各寄存器初始化以后，啟動CAN模塊接收數(shù)據(jù)；判斷數(shù)據(jù)的類型，如判斷是轉(zhuǎn)速、水溫還是其他，并將數(shù)據(jù)分別存放到相應(yīng)的郵箱中；判斷數(shù)據(jù)是否正確，采用"差異判別標(biāo)志"方法來識別數(shù)據(jù)是屬于本身的正常躍變，還是由于干擾引起的突變，從而從軟件上保證了系統(tǒng)抗干擾能力。例如：當(dāng)此次所接收的數(shù)據(jù)與上次接收的數(shù)據(jù)相比存在較大差異時，軟件暫時只保留數(shù)據(jù)而不將其送往液晶顯示，并打開一個"差異判別標(biāo)志",并將所保留的數(shù)據(jù)再與下一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，直到相鄰幾個數(shù)據(jù)不存在較大差異時，才認(rèn)為是正確的數(shù)據(jù)，這時清除"差異判別標(biāo)志"并由SCI將數(shù)據(jù)送往液晶顯示。外部PIE模塊用以實(shí)現(xiàn)駕駛員按鍵選擇畫面部分的功能。TMS320F2812的3個外部中斷源分別對應(yīng)3個按鍵，當(dāng)有按鍵觸發(fā)信號產(chǎn)生，主程序跳轉(zhuǎn)至外部中斷服務(wù)子程序ISR中，判斷選擇的是哪幅畫面并將其顯示，中斷子程序返回主程序。

　　4  試驗結(jié)果

　　根據(jù)混合動力汽車的特性，綜合顯示儀所顯參數(shù)及其范圍設(shè)定為：車速（0~180 km/h）、轉(zhuǎn)速（0~6500 r/min）、檔位（停車檔-P、倒車檔-R、空檔-N、前進(jìn)檔-D、行車檔-S、低速檔-L）、電池荷電狀態(tài)（SOC 0~100%）、電流（0~200A）、電壓（額定電壓288V）、水溫（0~120 ℃）、燃油（0~100L）、里程（0~30 000 km）?？紤]到駕駛員不同習(xí)慣的需求，本綜合顯示儀共繪制了3幅預(yù)置畫面：指針式畫面、數(shù)值式畫面和動力傳輸示意圖畫面。在動力傳輸示意圖這個畫面里，系統(tǒng)將其中的小箭頭作為變化部分，通過程序?qū)π〖^進(jìn)行連續(xù)填充，達(dá)到動態(tài)跑動的效果。綜合顯示儀控制系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果如圖6、圖7、圖8所示。

　　試驗表明，該綜合顯示儀能按設(shè)計要求正常穩(wěn)定地顯示汽車運(yùn)行時的相關(guān)參數(shù)；能與預(yù)置畫面結(jié)合顯示；駕駛員可通過按鍵方便地切換顯示畫面。當(dāng)動力源以及動力傳遞方向發(fā)生改變時，動力傳輸示意圖里的箭頭運(yùn)動方向也跟著改變，非常直觀明確地顯示汽車動力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。