引言

　　混合動(dòng)力汽車hev（hybrid-electric vehicle）在解決能源利用和環(huán)境保護(hù)上具有廣闊的前景，目前在國內(nèi)的研制尚處于起步階段。由于涉及到兩套系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)）的協(xié)調(diào)工作、發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能的控制、降低能源消耗以及污染氣體排放等問題，需要對客車的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，以詳細(xì)了解它的運(yùn)行狀態(tài)。因此，一款能夠直觀地顯示客車運(yùn)行狀態(tài)的儀表是必不可少的。對于這樣一個(gè)集內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力和電動(dòng)機(jī)動(dòng)力為一體的高復(fù)雜的系統(tǒng)，若要顯示其內(nèi)部大量的狀態(tài)參數(shù)，僅依靠傳統(tǒng)的傳感器來傳遞信息顯然是不切實(shí)際的，因此充分利用其內(nèi)部現(xiàn)有的can（controller area network）通訊網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)一款can通訊接口的液晶顯示系統(tǒng)尤為重要。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　該系統(tǒng)使用arm芯片作為主控芯片，從can總線上獲得數(shù)據(jù)并通過液晶屏快速、形象地顯示客車的運(yùn)行狀態(tài)，因此該系統(tǒng)應(yīng)包括基本的硬件電路、數(shù)據(jù)通訊、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等4個(gè)組成部分。其系統(tǒng)框圖如圖1。

　　針對結(jié)合混合動(dòng)力客車對儀表的要求，該系統(tǒng)的硬件電路應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

　　1)高度集成的主控芯片，要集成lcd控制器、觸摸屏控制器、兩個(gè)can總線控制器及pwm控制器等，該芯片應(yīng)有較高的工作頻率，能在溫差較大、環(huán)境比較復(fù)雜的條件下工作；
　　2)具有容量較大、數(shù)據(jù)讀取速度較快的存儲器；
　　3)穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)，保證安全供電的同時(shí)，能有效避免輸入電壓波動(dòng)帶4)采用can通訊方式，在整車通訊系統(tǒng)異常時(shí)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)淖晕冶Ｗo(hù)能力。

　　根據(jù)以上特點(diǎn)，hynix公司生產(chǎn)的基于arm構(gòu)架的hms30c7202芯片可滿足這種高集成化的要求，該芯片集成了兩個(gè)can控制器，可滿足儀表需要兩路can信號的要求。此外，hms30c7202還有以下特點(diǎn)：集成lcd控制器，支持stn/tft液晶顯示，可直接驅(qū)動(dòng)vga顯示器；5路10位a/d，可直接把觸摸屏或話筒音頻設(shè)備接上；工作溫度-40℃～85℃，工業(yè)級別的溫度范圍；sdram控制器，dma控制器等，這些特點(diǎn)都滿足對主控芯片的要求。在電源系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通訊方面，為了適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境，必須設(shè)計(jì)專用的模塊來保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

　　操作系統(tǒng)方面選用嵌入式linux操作系統(tǒng)，利用其強(qiáng)大、穩(wěn)定的工作性能，大量開放的源代碼，不僅給應(yīng)用程序提供了安全穩(wěn)定的運(yùn)行平臺，而且大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。

　　應(yīng)用程序的編寫是基于linux操作系統(tǒng)的，需要在linux下開發(fā)。本儀表應(yīng)用程序的主要工作是對信息的接收以及顯示，在linux操作系統(tǒng)的支持下，使圖像在液晶屏上的顯示非常容易。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　硬件電路結(jié)構(gòu)

　　儀表的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

　　hms30c7202及其他核心芯片

　　hms30c7202是基于arm720t的高集成度32位處理器，其cpu與內(nèi)部模塊之間采用了基于amba（advanced microcontroller bus architecture）總線標(biāo)準(zhǔn)的高級模塊連接設(shè)計(jì)；risc核，運(yùn)行速率可達(dá)70 mhz，適合于控制；8k的指令數(shù)據(jù)緩存；內(nèi)部2k的sram主要用于中斷服務(wù)程序，大大提高了中斷響應(yīng)速度；mmu單元，16位訪問寬度的內(nèi)存接口，可連接兩個(gè)16、64、128或256mbit的sdram設(shè)備；rom、flash、sram和sdram控制器，支持突發(fā)rom處理，可以讓操作系統(tǒng)直接從rom啟動(dòng)（rom是32位的數(shù)據(jù)寬度，與sdram分離），指令運(yùn)行和dma操作sdram可以并行；hms30c7202外圍功能模塊包括支持dma的lcd控制器，可使用單色或彩色stn和tft(薄膜工藝學(xué))lcd，最大為640*480(vga)的解析度，16位顏色，單色直接產(chǎn)生16個(gè)灰度級別；模擬功能塊有a/d、d/a和pll等，片內(nèi)adc接口模塊可用于電池檢測、音頻輸入和觸摸屏；它還為外圍設(shè)備提供了uart、usb、ps2和兩路can等串行通訊口。hms30c7202幾乎包括了pc機(jī)的所有基本功能，是替代工控機(jī)的最佳方案。

　　除了主控芯片hms30c7202，核心設(shè)備中還包括以下芯片：

　　flash：2片intel的e28f640j3a，容量8mb，32位數(shù)據(jù)帶寬，用于存儲操作系統(tǒng)代碼。
　　sdram：2片現(xiàn)代的hy57v561620lt，容量32mb，用于應(yīng)用軟件運(yùn)行和調(diào)試。
　　eprom：1片am29f040，容量512kb，用于裝載boot-loader代碼。

　　can通訊模塊

　　can（controller area network）也就是控制器局域網(wǎng)，是一個(gè)串行的、異步的、多主機(jī)的通訊協(xié)議，它是全數(shù)字化、雙向的現(xiàn)場總線。can具有以下主要特性：多主站依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問；無破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的仲裁；借助接收濾波的多地址幀傳送；發(fā)送期間若丟失仲裁