1 导言
轿车外表是驾驶员与轿车的信息沟通界面，对轿车安全以及经济行进具有重要作用。近年来，跟着轿车电子技能的开展，轿车外表显现信息也不断添加,而传统机械指针式轿车组合外表则无法满意现在运用需求。
特别是计算机、微电子和各种现场总线通讯技能广泛运用,以嵌入式微处理器为中心的智能化数字式外表将是轿车外表开展的必然趋势。本文给出一种嵌入式轿车数字外表规划方案。
2 硬件规划
轿车外表需求处理的信号首要有：车速、发动机转速、水温、油量、以及各种开关量或报警信号。其间，发动机转速信号和前后灯信号是从CAN总线(发动机电控模块和前后灯电控模块)获取，而车速信号、水温、油量和其他开关量信号从相应的传感
器获取。
轿车数字外表体系结构如图1所示,本体系对车速、发动机转速、水温文油量信息选用步进表头显现，路程信息选用LCD显现,开关量或报警信号选用LED显现，串口EEPROM用于存储路程信息。选用Microchip公司的具有SPI接口的操控器MCP2510与收发器80C250构成CAN节点，用于完结与轿车其他CAN节点间的通讯。
2．1 MCU、外扩存储器和路程存储电路
体系选用三星公司的ARM7TDMI器材S3C44BOX作为主操控器。S3C44BOX是16／32位RISC处理器，其作业主频可达75 MHz，内部资源丰富。因为S3C44BOX内部无存储器(内部SRAM用于缓存)，因而有必要选用总线扩展外部存储器，包含程序存储器和数据存储器，选用16 Mbit的：FlashSST39VF160及64 Mbit的SDRAM HY57V641620别离作为程序存储器和数据存储器。体系还选用一片AT24C04存储器材来存储路程信息。AT24C04是4 Kbit的串行存储器,选用I2C总线办法完结路程信息的存储。
2．2 电源和复位电路
该轿车数字外表体系选用轿车蓄电池供电，轿车蓄电池的电压约为12 V，而该体系需选用5 V、2．5 V和3．3 V作业电压，S3C44BOX内核作业电压是2．5 V，I／O端口的作业电压是3．3 V，调度电路以及一些驱动器材需用5 V的作业电压。因而，体系选用7805稳压器作为5 V电压转化器,选用AS2515AU2．5和AS2515AU3．3别离作为2．5 V和3．3 V电压转化器。掉电时可以及时存储路程信息,电源地需接一只1 000 μF的电容。掉电时，大电容可以保证S3C44BOX作业一段时刻,完结路程信息的存储。复位电路选用专用的复位电路IPM811完结体系安稳发动。图2为体系电源电路。
2．3 车速、水温、油量以及开关量的处理电路
因为轿车大多作业在恶劣环境下,将搅扰车速传感器信号，因而在输入至中止端口EINT0前需求对车速脉冲信号进行处理，这儿选用RC滤波、三极管扩大以及斯密特整形办法调度车速脉冲信号。车速脉冲调度电路如图3所示。
水温、油量信号是电阻信号，须转化为电压信号，再将其电压信号输入至S3C44BOX的AD端口。而其他开关量则经过滤波降压后输入至S3C44BOX的I／O端口。
2．4 CAN总线通讯电路
S3C44BOX无SPI接口，但有SIO接口，SIO模块的发送和接纳既可在上升沿锁存数据位,也可在下降沿锁存数据位，因而可经过设置S3C44BOX的SIO模块所对应的寄存器完结上升沿发送数据,下降沿接纳数据,然后与MCP2510的SPI总线时序相配合。CAN总线通讯电路如图4所示。
步进电机表头电路等。其间步进电机选用Switec的轿车外表专用步进电机X15．168，以及专用四通道步进电机驱动器材X12．017。S3C44BOX的I／O电平为3．3LVCMOS电平，而X12．017是5VCMOS电平，需选用74LVX4245电平转化。
3 软件规划
3．1 操作体系
μC／OS-II是Jean J-Labrosse开发的免费的、开源的嵌入式实时操作体系。μC／OS-II是一个依据优先级的可掠夺型内核，体系一切使命都有一个仅有的优先等级，适用于实时性要求较强的场合。μC／OS-II供给多种体系服务，如音讯邮箱、音讯行列、信号量办理以及时刻延时等，实时内核使得CPU的运用更有用。
3．2 μC／OS-II在ARM上的移植及装备
μC／OS-II的源代码除了那些与硬件联系严密的软件模块需用汇编言语编写外，绝大部分代码都选用C言语编写，所以μC／OS-II的可移植性强。在ARM上移植μC／OS-II首要编写3个源文件，即OS_CPU．H、OS_CPU.C、OS_CPU_A.S。在OS_CPU．H中完结所需的根本装备和界说(界说数据类型、界说使能和制止中止宏等)；OS_CPU．C首要移植OS-TaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskStatHook()、OSTimeTickHo-ok()等6个函数；OS_CPU_A．S首要完结OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OSTickISR()等4个汇编函数的移植。
3．3 体系使命及剖析
对一个详细的嵌入式运用体系“使命区分”是实时操作体系运用软件的要害，使命区分是否合理将直接影响软件规划质量。本体系首要有8个使命,即车速脉冲丈量使命、CAN总线使命、水温采样使命、油量采样使命、开关量处理使命、路程记载及LCD显现使命、步进电机驱动使命、WDT使命。使命间经过音讯行列和信号量进行通讯和同享数据。体系主控程序如下：
主程序在完结初始化(硬件初始化ARMtarge-tInit()、μC／OS-II初始化OSInit()、树立音讯行列等)作业后顺次创立各使命，然后调用OSStart()发动操作体系，发动时钟ARMTargetStart()。在μC／OS-II中,各使命都是并发的，但优先级不同，具有各自的使命仓库，不同使命间经过音讯行列和信号量进行通讯和同享数据。使命选用无限循环结构，各使命经过延时或许等候信号量和音讯行列来抛弃CPU的运用权,这样在时钟脉冲到来时产生中止切换使命，体系转而运转准备安排妥当的高优先级使命,当延时或信号量和音讯行列到来时，使命再次运转。体系选用TimerO守时中止作为体系时钟脉冲操控器，并在需求的使命中树立信号量。体系使命如下：
1)车速脉冲丈量使命：脉冲信号接EINTO，运用守时器1守时，丈量t时刻内脉冲数，并将数据发送到音讯行列。
2)CAN总线使命：CAN总线使命等候中止服务程序发送,接纳CAN总线数据的信号量，取得CPU运用权后，CAN总线使命处理CAN总线数据并将其发送到音讯行列，并再次等候接纳信号量。
3)水温文油量采样使命：守时采样模拟量，并将采样到的模拟量数值发送到音讯行列。
4)开关量处理使命：依据开关量的状况操控LED点亮或平息，延时。
5)路程记载及LCD显现使命：当车速脉冲值累加至0．1 km计数值,向本使命宣布信号量，使命取得信号量后进入准备安排妥当状况，在使命调度时取得CPU的运用权,显现并记载路程信息，运转后持续等候接纳信号量。
6)步进电机驱动使命：首要等候音讯行列，再依据送出音讯的使命识别出信息内容，依据行列中的数据驱动步进电机旋转相应的步数，运转后再次等候行列中的音讯。本使命赋予第2高优先级。
7)WDT使命：用于监控，进步体系的可靠性，使命优先级最高，延时。
3．4 CAN总线使命及步进电机驱动使命流程
因为S3C44BOX的SIO接口的引脚与规范I／O端口复用，因而首要有必要设置S3C44BOX的引脚57～引脚59为SIO接口，然后再经过装备SIO模块对应的寄存器，使得SIO时序与MCP2510的SPI接口协议共同，可经过以下初始化SIO函数完结。
如图5所示，初始化完结后，主程序建议CAN总线使命及步进电机驱动使命，两个使命先后进入等候信号量和等候音讯行列，CAN总线产生中止后，中止服务程序开释信号量,使得CAN总线使命进入安排妥当状况，在其取得CPU操控权后，处理数据，然后将数据发送至音讯行列，然后使得步进电机驱动使命进入安排妥当状况,电机使命经过使命调用取得CPU运用权，再依据音讯行列中的数据计算出所需的驱动步数，驱动电机旋转。
4 结束语
选用S3C44BOX与嵌入式实时操作体系μC／OS_II规划了一款高精度高、高灵敏度、作业安稳的嵌入式总线轿车数字外表。S3C44BOX资源丰富、履行速度快，能扩展很多种功用，如IC卡、GPS、黑匣子等；加之嵌入式实时操作体系简化了运用程序,可高效实时地调用体系使命，因而本轿车数字外表体系可以很好地处理轿车外表迈向归纳信息化的问题。
