基于CDC3207G的汽車儀表板設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，多功能、高精度、高靈敏度、讀數(shù)直觀的電子數(shù)字顯示及圖像顯示的儀表已廣泛應用于汽車領域。為了提高汽車的使用性能，汽車的電子控制程度越來越高。電子控制裝置必須能迅速、準確處理各種復雜的信息，并通過汽車儀表板以數(shù)字、圖形或文字等形式顯示。這就對控制汽車儀表板的微控制器提出了更高的要求。
德國Micronas公司開發(fā)的CDC3207G是一款32位ARM內核高性能低功耗的微控制器。這是專門針對汽車儀表板而設計的微控制器。目前已經應用于德國大眾，中國東風等中高檔汽車。CDC3207G采用ARM7TDMI內核，內部具有512 K Flash以及32 K SRAM，為了滿足汽車儀表設計的需要，該微控制器還提供16路10位A／D轉換模塊、音頻驅動模塊、液晶顯示驅動模塊、7路步進電機驅動模塊等。而且內部集成了CAN通信模塊，可以很方便地與車內的其他電子裝置進行通信。
2 硬件設計
2．1 硬件總體結構圖
整個儀表板使用一個CDC3207G微控制器進行控制。輸入信號可以分為數(shù)字開關信號和模擬電壓信號兩種類型。對數(shù)字開關信號，可以根據(jù)其高低電平直接讀取其狀態(tài)。而對模擬信號，如轉速，速度等，用微控制器內部的lO位精度A／D轉換器進行A／D轉換，將模擬信號轉換為數(shù)字信號。設計的儀表板用6個步進電機來驅動6個指針，分別用來顯示轉速、發(fā)動機溫度、油量、速度、油壓和電池電壓。左右轉向時發(fā)出的提示音和故障報警聲等可以用音頻輸出驅動一個揚聲器來發(fā)出，除了可以產生簡單的單音警報外，還可產生振幅逐漸衰減的鑼聲信號。在LCD上可以顯示當前的檔位、車內外的溫度以及一些報警信息和時間等。LED指示燈可以用微控制器的H端口直接驅動。CAN總線可以與車內的其他控制模塊通信。圖1給出儀表板的結構示意圖。
2．2 步進電機模塊
步進電機在汽車儀表領域的應用是新一代汽車儀表最顯著的特點。控制器CDC3207G內部集成了7個步進電機驅動模塊，每個步進電機模塊通過控制器內部連接了H橋的4個高電流輸出端口，直接驅動兩相步進電機，大大簡化了硬件電路的設計。通過軟件便可產生步進電機定位需要的各種脈沖。CDC3207G微控制器的步進電機模塊可提供多通道的PWM輸出，輸出信號頻率通過硬件設置可以選擇，并且不同步進電機模塊輸出信號時序上具有偏移，可以提高電磁兼容性能(EMC)。根據(jù)控制兩相步進電機的需要，CDC3207G內部提供了3個8位的寄存器，用于通過軟件產生控制步進電機需要的脈沖信號。其中2個寄存器通過每一模塊中的比較器與模塊計時器比較，用于產生驅動電機的PWM信號，另外一個寄存器用來選中相應步進電機模塊，輸出驅動信號，以及選擇4個輸出引腳的極性。這樣，通過軟件對3個寄存器的操作就能方便地控制每一路步進電機。此外，CDC3207G還具有零位檢測功能，即檢測電機運轉時的感應電流，得到電機運行的位置信息，就可以據(jù)此判斷電機是否達到初始位置(即汽車儀表的零位)。圖2給出步進電機驅動電路。
2．3 音頻控制模塊
CDC3207G音頻模塊的輸出信號可以直接驅動蜂鳴器或其他音頻設備，硬件設計比較簡單。圖3給出音頻模塊驅動電路。從圖中可知，在微控制器音頻模塊的輸出端口U1．4處直接接人三極管VT5、低通濾波器電路和揚聲器，即可實現(xiàn)整個音頻電路的設計。音頻模塊用于由脈寬調制單元(PWM)、3個計數(shù)器和1個累加器組成。該模塊能產生類似于鑼聲的聲音信號，是頻率可調的方波信號，輸出信號的脈寬由方波信號的脈寬決定，無需CPU就能實現(xiàn)信號振幅的指數(shù)變化。
2．4 LCD顯示模塊
液晶顯示器(LCD)具有微功耗、平板化、無x射線和電磁輻射等優(yōu)點。LCD顯示模塊能以數(shù)字和圖像準確顯示出各個物理量，并增加了一些發(fā)生故障時的文字提示。CDC3207G內部集成了一個48x4的筆段式LCD驅動模塊，可以驅動4行、48列的LCD顯示模塊。為了能顯示更多的信息，這里選用的是一款128x 64的LCD模塊，在此LCD模塊上集成有驅動器，所以沒有用到CDC3207內部的LCD驅動器。圖4給出LCD顯示電路，需要連接8根數(shù)據(jù)線，一根讀信號，一根寫信號，一根復位信號線。
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