電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載智能顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括源代碼、原理結(jié)構(gòu)圖

引言

電動(dòng)汽車(chē)作為新型的交通工具，具有節(jié)能、污染小的特點(diǎn)，是目前最環(huán)保的新型交通工具，并被視為調(diào)整交通能源使用結(jié)構(gòu)和改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量的有效途徑之一，是解決燃油車(chē)輛所帶來(lái)的能源和環(huán)境問(wèn)題的最有希望的方案之一。在世界范圍內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)的研究正在如火如荼進(jìn)行；在國(guó)內(nèi)，政府更是把電動(dòng)汽車(chē)的列為重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù)研究。因此電動(dòng)汽車(chē)智能顯示系統(tǒng)的研發(fā)就在這種大背景下應(yīng)運(yùn)而生。

電動(dòng)汽車(chē)智能顯示系統(tǒng)觸摸屏作為一種新穎的交互式設(shè)備越來(lái)越展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，電動(dòng)汽車(chē)的智能顯示屏應(yīng)該具有良好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，以符合汽車(chē)級(jí)產(chǎn)品的要求。

1．總體方案設(shè)計(jì)

該儀表顯示電動(dòng)汽車(chē)特有的信息，主要包括電機(jī)，電機(jī)控制器，電池管理（BMS）和充電機(jī)等各個(gè)模塊的信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)。用戶可以通過(guò)儀表模塊獲取例如電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電機(jī)母線電壓、電機(jī)母線電流、電機(jī)相電流、電機(jī)溫度和電機(jī)轉(zhuǎn)速等信息。電池管理系統(tǒng)（BMS）采用電池容量?jī)?yōu)化的估算方法，此方法能夠?qū)﹄姵氐氖Ｓ嗳萘孔龀霰容^準(zhǔn)確的估算，同時(shí)還能夠?qū)﹄姵亟M的總電壓進(jìn)行監(jiān)控，也可以對(duì)單節(jié)電池的電壓、溫度和電池容量等信息進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時(shí)報(bào)警。同時(shí)充電機(jī)的狀態(tài)和信息也都可以在BMS中顯示。

儀表顯示和各功能模塊之間的信息傳遞都是采用CAN總線的通訊方式，用戶可以通過(guò)觸摸屏方便快捷地實(shí)現(xiàn)與電動(dòng)汽車(chē)各模塊之間的信息共享和雙向溝通。其主要功能如下：

①車(chē)輛的速度、里程、溫度、電池核電狀態(tài)（SOC）等信息實(shí)時(shí)顯示：

• 車(chē)輛行駛速度顯示。

• 電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)顯示。

• 車(chē)輛行駛總里程表（掉電保存），最大里程數(shù)：999,999Km。

• 單次行駛里程計(jì)，最大記數(shù)里程999.9Km

• 檔位指示，顯示車(chē)輛當(dāng)前的檔位。

• 控制器溫度指示

• 電池剩余容量（SOC）實(shí)時(shí)顯示。

②電機(jī)控制器的信息和狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，參數(shù)設(shè)定：

• 電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示

• 溫度顯示

• 檔位顯示

• 母線電壓，母線電流

• 過(guò)流報(bào)警

• 油門(mén)，剎車(chē)開(kāi)關(guān)指示

• 油門(mén)，剎車(chē)給定

③電池管理的信息和狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，參數(shù)設(shè)定：

• 實(shí)時(shí)核電狀態(tài)顯示

• 實(shí)時(shí)電池組總電壓顯示

• 單節(jié)電池電壓實(shí)時(shí)顯示，欠壓、過(guò)壓報(bào)警。

• 單節(jié)電池溫度實(shí)時(shí)顯示，過(guò)溫報(bào)警。

• 單節(jié)電池容量實(shí)時(shí)顯示，過(guò)放、過(guò)充報(bào)警。

• 電池充放電循環(huán)次數(shù)顯示。

④充電機(jī)狀態(tài)顯示：

• 外接充電指示

• 充電機(jī)輸出電壓、電流顯示。

• 充電機(jī)通訊狀態(tài)指示

⑤車(chē)輛故障的實(shí)時(shí)和歷史記錄：

• 車(chē)輛實(shí)時(shí)故障記錄顯示，最多可以記錄163條信息。

• 車(chē)輛歷史故障記錄顯示，最多可以記錄163條信息。

⑥參數(shù)設(shè)置

可以設(shè)置日歷、時(shí)鐘、語(yǔ)言、速比、輪徑、電機(jī)最大轉(zhuǎn)速。

可以設(shè)置充電機(jī)最高輸出電壓和最大輸出電流。

可以設(shè)置控制器參數(shù)

可以設(shè)置管理的電池種類(lèi)，數(shù)量，電池的ID號(hào)，可以設(shè)置電池SOC估算充放電數(shù)組數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)電壓

⑦采樣外部信號(hào)

可以采樣8路外部模擬信號(hào)。

2．電路硬件原理

電動(dòng)汽車(chē)智能顯示儀表系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示，其主要分為電源部分、通信部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分、實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分等。

圖1 電動(dòng)汽車(chē)智能顯示儀表系統(tǒng)硬件框圖

2.1 電源電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中電源由電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載電池提供，給液晶屏、CAN隔離芯片、處理芯片PIC32MX、時(shí)鐘芯片PCF8563、轉(zhuǎn)換芯片MCP2515、存儲(chǔ)芯片AT24C256供電。

圖2 電源電路設(shè)計(jì)

車(chē)載電池電壓為48V，通過(guò)一個(gè)DC/DC電源模塊，輸出電壓為12V。液晶屏由TPS65150供電，其允許輸入電壓范圍為1.8V—6V；CAN供電電壓為5V，所以選用一個(gè)LM1117I-5將12V轉(zhuǎn)換為5V，給CAN與液晶屏供電芯片TPS65150供電。選用LM1117I-3.3將12V轉(zhuǎn)換為3.3V，給處理芯片PIC32MX、時(shí)鐘芯片PCF8563、轉(zhuǎn)換芯片MCP2515、存儲(chǔ)芯片AT24C256供電。本系統(tǒng)配備了電池，能防止掉電情況下，日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)丟失。時(shí)鐘芯片PCF8563在系統(tǒng)正常的工作狀態(tài)下由LM1117I-3.3供電，在系統(tǒng)掉電的工作狀態(tài)下由電池供電。

2.2 A/D采樣通道

PIC32MX A/D轉(zhuǎn)換模塊包含16個(gè)A/D轉(zhuǎn)換通道，模擬輸入通過(guò)兩個(gè)多路開(kāi)關(guān)（MUX）連接到一個(gè)SHA。可在CPU 休眠和空閑模式下工作。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣電路將8路外部模擬信號(hào)ANx_input,經(jīng)過(guò)濾波分壓，輸入到PIC32MX的A/D轉(zhuǎn)換模塊采樣通道ANx（x=0-9，12-15）。如圖3所示

圖3 A/D采樣輸入電路設(shè)計(jì)

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

本系統(tǒng)使用存儲(chǔ)芯片AT24C256存儲(chǔ)電池狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)及車(chē)輛運(yùn)行故障歷史數(shù)據(jù)。AT24C256是ATMEL公司推出的256kB串行電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)緊湊，8引腳雙排直插式封裝；存儲(chǔ)容量大，內(nèi)部有512頁(yè)，每一頁(yè)為64字節(jié)，任一單元的地址為15位。能夠滿足本系統(tǒng)高容量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的要求。

圖4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸電路設(shè)計(jì)

圖4為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸硬件接口電路圖。AT24C256存儲(chǔ)芯片AT24C256通過(guò)I2C數(shù)據(jù)線SDA、時(shí)鐘線SCL與PIC32MX相連接?？商峁?56K存儲(chǔ)空間。在系統(tǒng)工作時(shí)，可記錄電池狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)及車(chē)輛運(yùn)行故障歷史數(shù)據(jù)。

2.4通信設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)包含兩種通信方式，CAN通信方式與RS485通信方式，兩種通信方式為液晶屏的通信兼容提供了可能。

2.4.1 CAN通信設(shè)計(jì)

本液晶屏設(shè)計(jì)采用的主控芯片PIC32MX440F128L不帶有CAN功能，因此本設(shè)計(jì)中的CAN通信采用MCP2515+ PCA82C250T且外加一個(gè)磁偶隔離芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)CAN通信功能，通信波特率125Kbps，采用11位標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)志符，CAN通信網(wǎng)絡(luò)可連接節(jié)點(diǎn)最多112個(gè)，可滿足對(duì)110節(jié)單體電池的監(jiān)控。CAN通信原理框圖如圖5所示：

圖5 CAN通信原理框圖

從電池和電機(jī)控制器發(fā)出的信息通過(guò)CAN總線送到CAN收發(fā)器，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和隔離送入CAN控制器芯片,CAN信息經(jīng)過(guò)CAN控制器處理信息數(shù)據(jù)最后以SPI通訊方式傳送給主控芯片PIC32MX440F128L進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。電路原理如圖6所示：

圖6 CAN通行原理圖

其中MCP2515是一款CAN協(xié)議控制器，完全支持CAN V2.0B技術(shù)規(guī)范，通信速率為1Mb/s。該器件主要由三個(gè)部分組成：① CAN模塊，包括CAN協(xié)議引擎，驗(yàn)收濾波寄存器，發(fā)送和接受緩沖寄存器。②用于配置該器件及其運(yùn)行的控制邏輯和寄存器。③SPI協(xié)議模塊。MCP2515能發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。PCA82C250T是CAN收發(fā)器，支持“ISO 11898”標(biāo)準(zhǔn)，通信速率可達(dá)1Mb/s，具有很強(qiáng)的抗電磁干擾和抗無(wú)線干擾的能力，是雙通道數(shù)字隔離器，采用了高速CMOS工藝和芯片級(jí)的變壓器技術(shù)，工作電壓為2.7V到5V，符合車(chē)用等級(jí)，工作溫度可達(dá)到125^°C。傳輸速率可達(dá)到25Mb/s。

2.4.2 RS485通信

液晶屏上配備有RS485通信接口，以方便液晶屏與外部進(jìn)行通信。RS485是一種共模通信方式，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。PIC32MX440F128L自帶RS485通信接口，其輸出信號(hào)送給MAX2M3425芯片，該芯片能發(fā)送、接收RS485信號(hào)，能進(jìn)行半工和全雙工的傳輸方式，具有最大1M/S的傳輸方式，RS485通信電路原理圖如圖7所示：

圖7 RS485通信接口電路原理圖

2.5 液晶屏實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示設(shè)計(jì)

本液晶屏設(shè)計(jì)時(shí)鐘顯示數(shù)據(jù)通過(guò)PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片來(lái)產(chǎn)生。PCF8563是低功耗的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片，它提供一個(gè)可編程的實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器。所有的地址和數(shù)據(jù)通過(guò)I²C總線接口串行傳遞，最大總線速度可達(dá)到400Kbit/S。PCF8563有16個(gè)8位寄存器，一個(gè)內(nèi)置32.768KHZ的振蕩器，一個(gè)分頻器，一個(gè)可編程的時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測(cè)器和一個(gè)400KHZ的I²C總線接口。電路原理圖如圖8所示：

圖8 日歷時(shí)鐘電路原理圖

圖8中PCF8563芯片的5、6引腳為I²C總線用的兩個(gè)引腳，兩個(gè)引腳必須用一個(gè)上拉電阻與正電源連接，這兩個(gè)引腳與PIC32MX440F128L的I2C引腳相連實(shí)現(xiàn)PIC32MX440F128L與日歷時(shí)鐘芯片間傳遞數(shù)據(jù)。液晶屏工作時(shí)，PIC32MX440F128L主控芯片先通過(guò)I²C對(duì)PCF8563芯片進(jìn)行初始化，設(shè)定好當(dāng)前顯示的年月日以及時(shí)間信息，設(shè)定完成確認(rèn)后，單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳送給圖形處理器芯片，最后在液晶屏上顯示。如果在使用過(guò)程中想調(diào)整顯示的時(shí)間，可直接在液晶屏上通過(guò)按鈕修改。PIC32MX440F128L主控芯片會(huì)不斷地查詢液晶屏按鈕動(dòng)態(tài)信息，并發(fā)送相應(yīng)的指令信息到PCF8563芯片修改時(shí)間。

2.6 PIC32MX與SSD1926的接口電路

SSD1926是一款中小規(guī)模的顯示控制芯片。采用128引腳LQFP封裝，256 KB靜態(tài)存儲(chǔ)空間和2D圖像引擎，可以支持單色和彩色LCD；32位內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，可以提供高帶寬的顯示內(nèi)存，以實(shí)現(xiàn)快速的屏幕刷新；采用單電源供電和單時(shí)鐘輸入，具有很短的CPU訪問(wèn)延遲時(shí)間，可以支持無(wú)READY／WAIT信號(hào)的微處理器。這些特點(diǎn)能夠極大地簡(jiǎn)化外圍電路的設(shè)計(jì)。同時(shí)，SSD1926還具有強(qiáng)大的總線兼容性，可與多種類(lèi)型的MCU連接，除了支持SRAM接口與ARM系列連接、ISA接口與NEC系列連接外，還支持8／16位8080時(shí)序間接尋址方式，能夠方便地與各種具有并口的MCU連接。本設(shè)計(jì)采用PIC32MX460F512L的8位／16位并行控制接口模塊與SSD1926接口。硬件接口框圖如圖9所示：

圖9 PIC32MX440F128與SSD1926接口框圖

CS為片選信號(hào)，RS為地址與數(shù)據(jù)選擇信號(hào)，RESET為復(fù)位信號(hào)，都可以由通用I／O口進(jìn)行控制，分別用RD10、RC2和RC1與其連接。數(shù)據(jù)總線DB[15：0]與并行控制接口模塊中的PMD[15：0]引腳分別對(duì)接。WR和RD為讀寫(xiě)信號(hào)，由并行控制接口模塊中的PMWR和PMRD引腳分別控制。SSD1926對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后，再通過(guò)與LCD的接口驅(qū)動(dòng)TFT彩色液晶屏進(jìn)行顯示。

2.7 觸摸功能的硬件設(shè)計(jì)

電阻式觸摸屏處于與外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，可以用任何物體來(lái)觸摸，可以寫(xiě)字畫(huà)圖，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中。觸摸屏工作時(shí)，上下導(dǎo)體層可以看作電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)某一層電極加上電壓時(shí)，會(huì)在該電阻網(wǎng)絡(luò)上形成電壓梯度。若施加外力使得上下兩層電極在某一點(diǎn)相接觸，則在電極未施加電壓的另一層可以檢測(cè)出接觸點(diǎn)的電壓，從而換算出接觸點(diǎn)的坐標(biāo)值。本作品選用4線電阻式觸摸屏，其電阻網(wǎng)絡(luò)工作原理如圖10所示。

圖10 電阻網(wǎng)絡(luò)工作原理圖

系統(tǒng)工作時(shí)，首先把AN11／RB11、AN4／RB4復(fù)用引腳設(shè)置為I／O引腳。RB11輸出高電平(+3．3 V)，RB4引腳輸出低電平(0 V)，在頂層的電極X+、X-上即產(chǎn)生了3．3 V的電壓。當(dāng)有外力使得上下兩層在某一點(diǎn)接觸時(shí)，在底層Y+、Y-引腳上就會(huì)輸出接觸點(diǎn)處的電壓。此時(shí)，AN10／RB10、AN5／RB5設(shè)置為A／D輸入通道。采樣此引腳上的電壓信號(hào)，即可得到Y(jié)+、Y-引腳上的電壓值，根據(jù)式(1)可以計(jì)算出X坐標(biāo)：

觸點(diǎn)X坐標(biāo)=X軸分辨率×X相電壓采樣值／1 024 (1)

本設(shè)計(jì)為10位的精度A／D采樣，3．3 V輸入時(shí)對(duì)應(yīng)的采樣值即為1 024。然后，改變4個(gè)引腳的輸出定義，將A／D輸入引腳RB10設(shè)置為I／O引腳輸出高電平，RB5設(shè)置為I／O引腳輸出低電平，將3．3 V電壓切換到底層電極Y+、Y-上，設(shè)置AN11和AN4為A／D輸入引腳。對(duì)X+、X-引腳進(jìn)行A／D采樣，測(cè)量得到接觸點(diǎn)處的Y相電壓，根據(jù)式(2)可以計(jì)算出Y坐標(biāo)：

觸點(diǎn)Y坐標(biāo)=y軸分辨率×y相電壓采樣值／1 024 (2)

2.8 電氣連接

液晶屏共有6個(gè)接線引腳，如圖11所示。1，2腳是給儀表供電用DC48V輸入，接到電池組正極和負(fù)極。3，4腳是CAN+5V和CAN GND，這一組+5V電源由儀表電路產(chǎn)生，給CAN總線供電。5，6腳是CAN_H和CAN_L，與其它模塊的CAN通信線連接。電池檢測(cè)模塊如圖12所示。

圖11 CAN通信電氣連接圖

圖12 電池監(jiān)測(cè)模塊

2.9 LED背光控制接口

本設(shè)計(jì)提供了對(duì)LED背光電路的調(diào)節(jié)控制接口，其硬件接口電路如圖13所示?？梢酝ㄟ^(guò)芯片PIC32MX輸出3路PWM（OCS2-OCS4）對(duì)LCD的背光電路進(jìn)行控制，可以進(jìn)行明暗調(diào)節(jié)。在某些工作狀態(tài)，可關(guān)掉背光電源，降低電源損耗。

PIC32440F128L

圖13 LED背光控制硬件接口電路

3．軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中的軟件主要包括兩方面的內(nèi)容：圖形顯示和數(shù)據(jù)通信。軟件部分包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)?、圖形元素層、圖形對(duì)象層和應(yīng)用層，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)訛橛布峁┍匾尿?qū)動(dòng)程序，圖形元素層直接與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)υ?，圖形對(duì)象層提供控件驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)，應(yīng)用層通過(guò)控件繪制界面、開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)?、圖形原語(yǔ)層和圖形對(duì)象層都屬于系統(tǒng)層。

3.1圖形顯示原理

由于液晶屏在運(yùn)行時(shí)需要顯示電機(jī)控制器，電機(jī)，電池模塊，以及充電機(jī)等的信息，這些信息量比較多，在一個(gè)界面里不能夠完全顯示。所以在本液晶屏中分別創(chuàng)建了電機(jī)控制器等顯示頁(yè)面用于檢測(cè)電機(jī)控制器及電機(jī)的相關(guān)信息，電池監(jiān)測(cè)頁(yè)面用于監(jiān)測(cè)電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)，充電機(jī)頁(yè)面和主界面以及一些利于人機(jī)交互的頁(yè)面，這些頁(yè)面的創(chuàng)建使電動(dòng)汽車(chē)用戶能方便快捷的獲得電動(dòng)汽車(chē)的信息。頁(yè)面創(chuàng)建的軟件框圖如圖14所示：

圖14 頁(yè)面創(chuàng)建軟件框圖

汽車(chē)各部分實(shí)時(shí)信息通過(guò)CAN總線送入PIC32MX440F128L芯片，并通過(guò)圖形處理芯片SSD1926芯片在液晶屏上生成圖像，顯示在液晶屏上。同時(shí)，通過(guò)液晶屏也可以對(duì)各個(gè)模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具有良好的人機(jī)界面。

圖形顯示是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本設(shè)計(jì)全部是用C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)的，系統(tǒng)層使用微芯（Microchip）公司圖形對(duì)象層（Graphics Object Layer，GOL）圖形驅(qū)動(dòng)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Microchip 的圖形庫(kù)針對(duì)范圍寬廣的顯示設(shè)備控制器，可與PIC 單片機(jī)配合使用；圖形庫(kù)提供應(yīng)用編程接口（API），完成基本圖形對(duì)象以及類(lèi)似控件對(duì)象的繪制。 圖形庫(kù)也使得通過(guò)消息接口集成輸入設(shè)備變得容易。圖形庫(kù)的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得所有這一切成為可能。Microchip 圖形庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)如圖15所示。

圖15 Microchip 圖形庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)圖

應(yīng)用層是使用圖形庫(kù)的程序。圖形對(duì)象層（Graphics Object Layer， GOL）生成控件，例如按鈕、滑動(dòng)條和窗口等等?？丶╳idget）指GOL 對(duì)象或其他對(duì)象。 為了控制這些對(duì)象，GOL 層具有一個(gè)消息接口，接收從應(yīng)用層來(lái)的消息。消息接口支持觸摸屏。圖形元素層實(shí)現(xiàn)基本繪圖功能。這些基本功能完成圖形對(duì)象的繪制，例如線、條和圓等。 液晶屏驅(qū)動(dòng)程序是圖形庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)備相關(guān)層。這一層直接與顯示設(shè)備控制器對(duì)話。大量的API 允許應(yīng)用程序訪問(wèn)圖形庫(kù)的任何一層。繪圖和消息處理在內(nèi)部進(jìn)行，對(duì)應(yīng)用程序保持透明。圖形庫(kù)提供了兩種配置（阻塞式和非阻塞式），在編譯時(shí)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)于阻塞式配置，繪圖函數(shù)將延遲程序的執(zhí)行，直到繪圖完成。對(duì)于非阻塞式配置，繪圖函數(shù)不等待繪圖完成，就把控制權(quán)釋放給程序。因?yàn)槌绦蚰軋?zhí)行其他任務(wù)，而不必等待繪圖任務(wù)完成繪制，從而使得單片機(jī)時(shí)間的使用更為高效。

對(duì)象狀態(tài)

GOL 對(duì)象有兩種類(lèi)型的狀態(tài)：屬性狀態(tài)和繪圖狀態(tài) 。屬性狀態(tài)定義對(duì)象的行為和外觀。而繪圖狀態(tài)指出在顯示時(shí)對(duì)象是否需要被隱藏、部分重畫(huà)或完全重畫(huà)，一些常用的屬性狀態(tài)和繪圖狀態(tài)如表1 所示。

表1 常用的對(duì)象狀態(tài)

式樣方案：

所有對(duì)象都使用式樣方案來(lái)定義所使用的字體和顏色。在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，對(duì)象可以使用用戶定義的式樣方案。如果不存在用戶定義的方案，就將使用缺省的式樣方案。表2 概括了式樣方案的組成部分。

表2 式樣方案的組成

活動(dòng)對(duì)象鏈表：

圖形庫(kù)把當(dāng)前正在顯示和接收消息的對(duì)象放入一個(gè)鏈表中。任何時(shí)候，GOL 消息和繪圖函數(shù)針對(duì)的都是這張鏈表中的對(duì)象。

繪圖

為了繪制對(duì)象，應(yīng)用程序?qū)⒄{(diào)用繪圖管理器，GOLDraw()。這個(gè)函數(shù)將解析活動(dòng)鏈表，使用設(shè)置的繪圖狀態(tài)重畫(huà)對(duì)象。當(dāng)繪制完成后，對(duì)象的繪圖狀態(tài)自動(dòng)清除。最先創(chuàng)建的對(duì)象將首先繪出。當(dāng)前鏈表中的對(duì)象全部繪出后，GOLDraw() 調(diào)用GOLDrawCallback()函數(shù)。定制的繪圖可以在GOLDrawCallback() 函數(shù)中實(shí)現(xiàn)。

消息的接收和發(fā)送：

可移植性是圖形庫(kù)的關(guān)鍵特性。圖形庫(kù)支持大量的輸入設(shè)備。 圖形庫(kù)提供一個(gè)接口，用來(lái)接收來(lái)自輸入設(shè)備的消息。所有的輸入設(shè)備事件，都將采用GOL 消息結(jié)構(gòu)體的方式發(fā)送到庫(kù)里去。結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct {

BYTE type;

BYTE event;

int param1;

int param2;

} GOL_MSG;

字段 type 定義輸入設(shè)備的類(lèi)型ID。字段 event 表明行為的類(lèi)型。字段type 和event 一起決定如何解釋 param1 和param2。某些情況下，僅使用param1，而另一些情況下可能兩個(gè)參數(shù)字段都需要。

當(dāng)屏幕被觸摸時(shí)，應(yīng)用程序必須先填充消息結(jié)構(gòu)體，然后把它傳送給庫(kù)中的消息處理函數(shù)GOLMsg(GOL_MSG*pMsg)。對(duì)象（包括它的x、y 位置），將根據(jù)目前的狀態(tài)和事件，改變其狀態(tài)。針對(duì)輸入事件而定制的行為，可以放在GOLMsgCallback() 函數(shù)中。一旦有對(duì)象收到有效的消息，這個(gè)函數(shù)就會(huì)被調(diào)用。

圖形庫(kù)用法：

圖形庫(kù)的設(shè)計(jì)，旨在使圖形接口能夠無(wú)縫地集成到應(yīng)用程序中去。通常，對(duì)象行為是通過(guò)圖形庫(kù)來(lái)進(jìn)行管理的。把收到的消息進(jìn)行處理，根據(jù)消息的內(nèi)容，改變受影響的對(duì)象狀態(tài)。然后，圖形庫(kù)自動(dòng)地重畫(huà)對(duì)象，顯示狀態(tài)的改變。

在用戶接口模塊和顯示驅(qū)動(dòng)程序已被選擇和加載的前提下，調(diào)用InitGraph()，復(fù)位顯示設(shè)備控制器，把光標(biāo)位置移動(dòng)到(0,0) ，然后初始化顯示器成全黑狀態(tài)。然后，調(diào)用GOLCreateScheme()，定義用于對(duì)象的式樣方案。

項(xiàng)目文件

圖形庫(kù)安裝后，項(xiàng)目目錄結(jié)構(gòu)如圖16所示：

圖16 Microchip項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)圖

此目錄作為項(xiàng)目目錄，可以添加應(yīng)用程序代碼，也可以與圖形庫(kù)一道被編譯。Graghics Lib 子目錄下存放的是圖形庫(kù)。Source Files子目錄存放C 文件、文檔和實(shí)用程序。Headers子目錄包含子目錄Graphics Lib圖形庫(kù)的頭文件和其他頭文件。

3.2軟件設(shè)計(jì)程序流程框圖

本設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖17所示：

圖17 主程序流程圖

當(dāng)液晶屏啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，對(duì)變量、EEPROM、定時(shí)計(jì)數(shù)器等進(jìn)行初始化，等待50ms后，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定，并創(chuàng)建代替的樣式方案。隨后從EEPROM讀取單次行駛里程和總行駛里程，并在對(duì)語(yǔ)言和時(shí)鐘模式進(jìn)行選擇時(shí)初始化用戶定義的式樣方案（例如字體，顏色）。在此之后執(zhí)行創(chuàng)建液晶屏頁(yè)面，處理觸摸信息，CAN接受處理等操作。最后是CAN信息的接收，處理和發(fā)送。

在此要特別強(qiáng)調(diào)的是觸摸信息分為四種：①無(wú)觸摸信息②接觸觸摸屏③離開(kāi)觸摸屏 ④觸摸在液晶屏上移動(dòng)。當(dāng)無(wú)觸摸信息時(shí)，液晶屏顯示原有界面。當(dāng)有物體接觸觸摸屏?xí)r，進(jìn)入中段，當(dāng)接觸物體離開(kāi)觸摸屏?xí)r進(jìn)入下一界面。本設(shè)計(jì)暫時(shí)還沒(méi)有考慮第四種情況。這也是需要改進(jìn)的地方。

液晶屏顯示面積有限，不可能將所有的信息顯示在同一界面下，因此采用界面分層的層次結(jié)構(gòu)來(lái)滿足不同信息的顯示。每層下面對(duì)應(yīng)相應(yīng)的軟件流程框圖。顯示的層次結(jié)構(gòu)如圖18所示：

圖18 層次結(jié)構(gòu)圖

本設(shè)計(jì)中主要通信方式為CAN通信，也是電動(dòng)汽車(chē)與液晶顯示屏對(duì)話的語(yǔ)言，其程序設(shè)計(jì)流程框圖如圖19所示。

圖19 CAN通信結(jié)構(gòu)圖

3.3 智能顯示儀表界面

開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，屏幕進(jìn)入主界面，如圖20所示：

圖20 主界面

圖20中顯示了車(chē)速，車(chē)輛行駛的距離，時(shí)間，電池等信息，各模塊具體信息通過(guò)點(diǎn)擊功能建進(jìn)入圖21所示界面。

圖21 液晶屏目錄界面

這個(gè)界面包括：控制器矢量控制，控制器壓頻控制，控制器直接轉(zhuǎn)矩控制，小計(jì)里程清零，能量清零，電池，充電機(jī)，系統(tǒng)設(shè)置，故障，鎖定界面和返回。點(diǎn)擊其中一個(gè)按鍵將進(jìn)入相應(yīng)的控制界面，進(jìn)行更為詳細(xì)的信息顯示和設(shè)置。

當(dāng)點(diǎn)擊控制器矢量控制按鈕，進(jìn)入控制器矢量控制界面，該界面可以監(jiān)視電機(jī)的相關(guān)信息，如圖22所示：

圖22 矢量控制界面

圖22中電機(jī)轉(zhuǎn)速，行駛速度，電機(jī)溫度，控制器溫度，電機(jī)電壓，電流，頻率等參數(shù)都由CAN總線傳送給Microchip-PIC32芯片，再由Microchip-PIC32信息處理后，將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示。

當(dāng)電池在充電或者放電時(shí)，電池電壓，溫度，SOC等信息都會(huì)發(fā)生變化。液晶屏程序?qū)Τ浞烹姸歼M(jìn)行管理。當(dāng)通信出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，在液晶屏右上角將顯示通信故障。如果發(fā)生過(guò)充，或者過(guò)放，液晶屏上將對(duì)過(guò)充過(guò)放電池電壓顯示為紅色以引起司機(jī)注意。在必要的時(shí)候?qū)⒆詣?dòng)關(guān)斷充電機(jī)阻止充電機(jī)對(duì)電池進(jìn)行過(guò)充電，過(guò)放電也是如此。如圖23所示。

圖24 電池狀態(tài)監(jiān)控界面

本設(shè)計(jì)由于要滿足不同電池類(lèi)型的需求，所以對(duì)鉛酸電池，錳酸電池，磷酸鐵鋰電池以及不同節(jié)數(shù)電池組成的電池組都進(jìn)行了考慮。并進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)。當(dāng)使用不同電池類(lèi)型時(shí)，需要在系統(tǒng)設(shè)置中對(duì)電池類(lèi)型進(jìn)行選擇。在圖24中，1號(hào)，4號(hào)，6號(hào)電池由于沒(méi)接電池檢測(cè)芯片，所以顯示通訊故障。表3是不同電池類(lèi)型的編號(hào)。

表3不同電池類(lèi)型的編號(hào)

該選擇必須進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置，并輸入密碼才能進(jìn)行修改。密碼保護(hù)功能能阻止系統(tǒng)被隨意設(shè)置，從而保證系統(tǒng)設(shè)置的正確性。