μC/OS-II平臺電動汽車儀表盤的設計與實現(xiàn)

　　摘要：筆者為某電動汽車設計了一款儀表盤，實現(xiàn)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(tǒng)結構、硬件設計和軟件設計。在軟件開發(fā)過程中，摒棄了傳統(tǒng)的裸寫方式，采用實時操作系統(tǒng)μC/OS-II進行系統(tǒng)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(chǎn)品的設計核心日益轉向軟件設計。從軟件設計的開發(fā)過程來看，包括不帶操作系統(tǒng)的裸機程序和采用操作系統(tǒng)的多任務應用程序兩種不同的實現(xiàn)方式。由于裸機程序難以保證汽車電子產(chǎn)品的實時性要求，而且在遵守汽車行業(yè)的特定標準規(guī)范上有很大的實現(xiàn)難度，而采用實時操作系統(tǒng)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(yè)標準規(guī)范解決方案。操作系統(tǒng)提供的多任務劃分及其調(diào)度機制，可以更好地反映應用的不同組成部分和應用實現(xiàn)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(tǒng)在汽車電子產(chǎn)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(tǒng)μC/OS-II進行應用程序設計，改進了系統(tǒng)實時性，提高了軟件質(zhì)量。本文系統(tǒng)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(jīng)驗。

　　儀表盤系統(tǒng)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(tǒng)結構如圖1所示?！　?/p>

　　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(xiàn)手段，部分LED的控制通過外部驅動和儀表盤內(nèi)部電路自動實現(xiàn)，不用經(jīng)過MCU程序的處理，如轉向指示，其電路如圖2所示。