MCU+GDC双系统的汽车虚拟仪表设计
基于虚拟仪器的汽车仪表面板的设计与实现
基于虚拟仪器的汽车仪表面板的设计与实现宋秦中;刘大伟;王洪伟;闫然【摘要】Based on NImyDAL data platform to collect automobile information such as the engine speed, vehi-cle speed, fuel consumption, cooling temperature, steering lights, this paper completed the design and imple-mentation of virtual digital automobile instrument panel. This system not only has the function to display alarm information but also has the function of auto-driving, speed-limit and entertainment, and it provides in-novative expansion.%利用NImyDAL数据采集发动机转速、车速、油耗、冷却温度及转向灯等汽车运行状况信息，并基于虚拟仪器平台，对采集来的数据进行分析、处理，完成了汽车数字仪表面板的开发与设计。
经功能测试，该系统除能满足基本的显示报警功能外，还可拓展巡航、限速、信息娱乐等功能，支持创新性拓展。
【期刊名称】《南通职业大学学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P90-92)【关键词】虚拟仪器;霍尔传感器;调速控制系统【作者】宋秦中;刘大伟;王洪伟;闫然【作者单位】苏州市职业大学电子信息工程学院，江苏苏州 215104;苏州市职业大学电子信息工程学院，江苏苏州 215104;苏州市职业大学电子信息工程学院，江苏苏州 215104;苏州市职业大学电子信息工程学院，江苏苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】U463.7doi:10.3969/j.issn.1008-5327.2015.01.023随着汽车需要显示的信息不断增多，如果仍沿用传统显示仪表，仪表面板将会拥挤不堪，导致驾驶员注意力分散，无形中增加了其操作难度。
车载虚拟仪表及诊断系统的设计与实现
第33卷第8期2016年8月计算机应用与软件Computer Applications and SoftwareVol .33 No . 8Aug . 2016车载虚拟仪表及诊断系统的设计与实现刘善坤窦立谦宗群苟鹏程(天津大学电气与自动化工程学院天津3〇〇〇72)摘要论述基于A n d r o id 平台的车载虚拟仪表及诊断系统的软硬件设计过程。
在具体实现上，利用A R M + A n d r o id 体系构建终端仪表装置，在此基础上完成A n d r o id 下C A N 驱动的移植、车辆数据采集、图形化虚拟仪表显示以及故障诊断等功能。
该装置借助A n d r o id 特有的S u rfa c e V ie w 类实现了将车辆状态数据以图形化的方式展现在L C D 触摸屏上，从而取代了传统的仪表盘。
此外，还可以实时监测汽车运行和各E C U 工作状态。
当出现故障时，进行诊断，并第一时间为车主提供故障详情及维修建议。
最后，采用d S P A C E 实时仿真系统与本装置构成闭环的测试系统来进行硬件在环（H I L )仿真测试，结果证明该装置性能稳定、显示效果良好，故障诊断功能全面、准确。
关键词车载虚拟仪表S urfaceV iewC A N 通信故障诊断中图分类号 T P 368.1文献标识码AD 01：10. 3969/j. issn. 1000-386x. 2016. 08. 051DESIGN AND IMPLEMENTATION OF VEHICULAR VIRTUAL DASHBOARDAND FAULT DIAGNOSIS SYSTEMLiu Shankun Dou Liqian Zong Qun Gou Pengcheng(School of A utomation and Electrical Engineering, Tianjin University,Tianjin 300072 , China)AbstractIn this p a p e r, we discuss the design process o f hardware and software o f A n d ro id platform -based v e h icu la r v irtu a l dashboard andfa u lt diagnosis system. In regard to spe cific re a lisa tio n , we made use o f A R M + A n d ro id system to establish te rm in a l instrum en tation devices. O n this b a s is , we com pleted the fun ctions o f d riv e r tra nsplan tatio n o f C A N , veh icle data a c q u is itio n , graphica l v irtu a l dashboard d isp la y and fa u lt diagnosis u n der A n d ro id. The in stru m e n t realises the d isp la y o f c a rs ， state data on LC D touch-screen in the fo rm o f graphic pictures through un iq ue S urfaceV iew o f A n d ro id system , so that it replaces the tra d itio n a l instru m e n ta tio n acco rding ly. In a d d itio n , the in stru m e n t can also tim e ly m o n ito r the w o rkin g status o f cars and EC Us. W hen a fa u lt occu rs, the system makes the diagnosis, then im m e d ia te ly provides owners w ith the fa ilu re de tails and re p a ir suggestions. F in a lly , we carried out the H IL sim u la tio n testing by com posing a closed-loop testing system w ith dSPACE re a l-tim e sim u la tio n system and this in s tru m e n t, and the results proved that the instrum en t had stable perform ance, and got a be tter visual effect as w e ll. The fa u lt diagnosis fu n c tio n was also accurate and com plete.KeywordsV e h ic u la r V irtu a l dashboard S urfaceV iew C om m unication by C A N F a u lt diagnosis观的要求也趋于多样化。
车辆虚拟导航系统设计方案
车辆虚拟导航系统设计方案简介随着全球城市化进程的加速以及交通工具的不断普及，车辆数量的增加使得道路拥堵越来越严重。
车辆导航系统是现代车辆上普遍使用的技术之一，它可以帮助驾驶员更便捷地寻找目的地，并通过交通信息提示帮助驾驶员选择更短的路线。
但是，车辆导航系统仅仅解决了信息的来源问题，却并没有解决交通拥堵和道路施工等问题。
因此，本文将介绍一种车辆虚拟导航系统，旨在更好地帮助驾驶员规避交通拥堵和道路施工等问题，提高行车效率和行车体验。
功能本文设计的车辆虚拟导航系统包含以下主要功能：1.实时交通信息提示：通过与城市道路监控设备相连，车辆可以获得实时的交通流量信息。
当发生交通拥堵或者道路施工等事件时，车辆虚拟导航系统可以自动提示驾驶员，并且提供替代路线选择。
2.智能路线规划：系统可以根据驾驶员的打车信息、历史出行信息和交通信息等多维度数据，智能地帮助驾驶员规避交通拥堵，选择最优路线。
3.可视化界面：系统采用可视化的界面，使驾驶员可以更直观地获取重要的交通信息，例如实时交通图和事故信息。
4.实时导航：当驾驶员选择一条路线后，系统可以自动提供实时导航的功能，指导驾驶员如何按照规划路径行驶。
当驾驶员离开规划路径时，系统可以自动重新规划路线，并且提供最新的路线选择。
软件设计前端车辆虚拟导航系统的前端采用Vue.js框架设计，主要由以下几个模块组成：1.地图模块：使用高德地图API进行地图构建。
2.交通信息提示模块：使用WebSocket技术获取实时的交通流量信息。
3.路线规划模块：采用Dijkstra算法对不同的路线进行计算，选择最优路径。
4.可视化界面模块：通过HTML和CSS构建交互界面，使得驾驶员可以更直观地获取重要的交通信息。
后端车辆虚拟导航系统的后端采用Node.js技术搭建，主要由以下几个模块组成：1.交通信息获取模块：从城市道路监控设备中获取最新的交通流量信息，并将此信息传递给前端模块。
2.数据库模块：采用MongoDB数据库进行数据存储和管理，实现历史出行信息和交通信息的存储。
基于μCLinux的车载仪表图形界面的设计
基于μCLinux的车载仪表图形界面的设计
柯伟;李波
【期刊名称】《计算机工程与科学》
【年(卷),期】2008(030)003
【摘要】本文根据车载仪表的发展现状,选择μCLinux构建软件平台,然后配备一个图形系统MiniGUI;最后给出了基于μCLinux和MiniGUI平台的车载仪表图形用户界面的设计方案,并在实践中验证了此平台的可用性.
【总页数】4页(P47-49,81)
【作者】柯伟;李波
【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学自动化学院,湖北,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
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一种基于双MCU架构的智能车自主控制系统设计
电子技术• Electronic Technology114 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】双MCU 智能车 PID 算法 自主行驶随着电子信息技术的发展，机器人技术越来越成为现在社会发展的热点，智能车作为轮式机器人的一种备受社会的关注。
而智能车在道路行驶过程中控制系统的稳定性和安全行走速度成为关键因素。
随着道路信息复杂度的升高，单一控制器采集处理图像、识别赛道元素和执行控制等工作负担过重，较多的中断任务降低程序执行的效率，影响系统的实时性，以及道路行驶对智能车控制的精度要求越来越高，急需对控制系统的构架加以研究改进。
本文设计的双MCU 架构的智能车系统，实现智能车任务在每个MCU 上合理分配，参数传递合理实时，充分发挥双MCU 的资源优势，使得智能车道路行驶更加实时流畅。
1 系统总体方案设计根据智能车在道路行驶中控制任务要求，设计的双MCU 架构的智能车系统方案设计如图1所示，分为图像处理平台（MCU-1）和决策控制平台（MCU-2）。
由于图像传感器采集有严格的时序要求，而且图像处理复杂程度高，所以设计图像处理平台（MCU-1）完成图像相关任务，主要连接有图像采集电路、人机交互电路和双机互联通讯部分；决策控制平台（MCU-2）主要完成与电机相关的各种，有道路规划、速度采集、电机闭环控制、信息显示和双机互联通讯部分。
2 双MCU构架智能车系统硬件方案2.1 双MCU互联构架设计MCU 是智能车系统的核心，在本方一种基于双MCU 架构的智能车自主控制系统设计文/徐兆龙 刘延飞 王艺辉案中采用恩智浦公司生产的32位单片机MK60FX ，该型号芯片以ARM Crotex-M4为内核，功耗低，集成DSP 指令和单精度浮点运算单元，可提供高达180MHZ 的主频，同时具有GPIO 、UART 、I2C 、SPI 、ADC 、DAC 、DMA 、PIT 、FTM 等丰富外设。
采用ARM+Linux架构的CAN总线和MiniGUI的虚拟仪表设计方案
采用ARM+Linux架构的基于CAN总线和MiniGUI的虚拟仪表设计当今发达国家普遍使用全数字式汽车仪表,且绝大部分是步进电动机式汽车仪表，并准备向更高方向发展。
因为受到成本的限制，目前国内显示汽车仪表只能选用字段显示方式的显示屏，无法选用显示分辨率更高的点阵式显示屏，因此其视觉效果和显示精度还不能令人满意。
ECU性能不断提高，抗强电磁干扰、工作温度范围和对工作电源稳定性要求等方面得到较大的改善，同时价格大幅度降低，因而目前有条件在汽车仪表上使用ECU控制的全数字仪表，国内汽车仪表界一致看好全数字式汽车仪表[1]。
随着现代电子技术的发展，要求汽车仪表与汽车上其他装置交换数据，即要求接入到汽车的计算机系统总线上，因此本文设计了一个基于嵌入式系统、CAN总线技术和TFT LCD液晶显示技术的全数字式汽车仪表系统。
1 系统软硬件平台的选择本文选取Intel公司的PXA270为微处理器,选配MiniARM270核心板；64 MB SDR AM为系统运行随机存储器；256 MB NAND Flash程序存储器；MCP2515 CAN控制器负责CAN报文的接收与发送。
8英寸640×480真彩TFT液晶屏显示GUI图形界面；Linux为嵌入式操作系统[2]。
选用目前较为流行的嵌入式GUI系统MiniGUI进行应用程序界面的编写。
运用ZLG/BOOT启动Jflashmm、Flash FXP软件进行内核的烧写与移植。
软件编制调试完毕后，进行操作系统内核定制，裁减出最小操作系统，并将应用程序与最小系统在仿真环境下进行联合调试。
虚拟仪表系统结构如图1所示。
2 MiniGUI的程序开发和移植将MiniGUI及应用程序移植到目标机上需要经历编写相应的驱动程序、交叉编译Mi niGUI及应用程序、安装MiniGUI到目标系统、在目标系统上运行MiniGUI应用程序等几个步骤。
MiniGUI程序是建立在MiniGUI和ANSIC库之上，所以程序的编写要按照MiniGUI 的程序框架来定，并通过调用ANSIC库以及MiniGUI自身提供的API函数来实现。
关于汽车仪表盘设计的虚拟仪器报告
1 绪论1.1 汽车仪表的概述汽车仪表系统是车载综合信息系统的重要组成部分,也是其要实现的最基本的功能。
众所周知,仪表板是驾驶员与车辆进行信息交流的重要接口和界面,也是汽车高尖技术的主要部分,它为驾驶员提供其所需的信息。
随着汽车工业的发展,现代汽车的各种机构日趋复杂,附属装置也日益增多,为了使驾驶员更多更迅速地掌握各种机构和装置的状态,以便更有效地控制汽车,使其正常地工作,汽车仪表板作为现代汽车的信息中枢显得越来越重要,并伴随着汽车电子技术的发展而快速发展。
汽车仪表的发展趋势,从一个侧面反映出汽车电子化水平的快速提高。
1.2 汽车仪表的发展历程为了充分了解汽车仪表发展现状,难确地把握其未来发展趋势,有必要对其发展过程作一简单回顾"按汽车仪表在工作原理上取得的重大技术创新来分,可以划分为4个阶段,或称为经过4代。
第1代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表,人们习惯称这类仪表为机械机心表;第2代汽车仪表的工作原理基于电测原理,即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量,通常称这类仪表为电气式仪表;第3代为模拟电路电子式汽车仪表;第4代为步进电动机式全数字汽车仪表；继全数字汽车仪表后,随着信息技术和计算机技术的不断发展,以及降低汽车仪表制造成本的要求,汽车仪表逐渐向网络化!智能化和虚拟化方向发展。
2 研究的背景以及主要内容2.1 研究的背景汽车走过了100多年的发展历程,汽车仪表也在不断开发和发展之中，汽车仪表正在经历由第3代向第4代转型时期，第3代汽车用仪表工作原理与电气式仪表基木相同,只不过是用电子器件取代原来的电气器件。
各国一直在努力开发汽车仪表技术,并不断取得新的发展，目前国内汽车仪表行业在整体上仍滞后于整车的发展,散、乱、差、的状况尚未改变,与国外相比有很大的差距,表现在产品技术水平低,造型单调,产品质量可靠性和耐久性差,制造工艺落后,产品检测不完善,数字化程度低等方面。
汽车虚拟仪表平台的设计
【 关键词 】汽车 虚拟仪表 设计
在Ｃ ＡＮ数据 采集模块 的设计 当中 ，选择 Ｓ Ｊ Ａ１ ０ ０ ０和 Ｔ Ｊ Ａ１ ０ ４ ０作 为 控 制器 和 收发 器 ， Ｓ Ｊ Ａ１ ０ ０ ０的控 制模块包括接 口管理逻辑、发送 缓冲器 、接收缓冲器 、验 收滤波器、位流处理 器、位时序逻辑 以及错 误管理逻辑等 内容 ，分 别在 Ｂ ａ ｓ ｉ ｃ Ｃ ＡＮ模式与 Ｐ ｅ ｌ ｉ Ｃ Ａ Ｎ模式下工作 。 而Ｔ Ｊ Ａ１ ０ ４ ０主要为物 理总线和 Ｃ ＡＮ控 制器分 别提供差动 的发送功能和接 收功能，并具有 良 好的无源性能。 嵌入 式处 理器 的设 备接 口主 要用 于支 持 Ｐ Ｃ即与开发平 台之 间的通 讯，并将 ＵＳ Ｂ摄像
Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ・ 汽车 电子
汽车虚拟仪表平台 的设计
文／ 王 维 斌
１ ． ２嵌 入 式 处 理 器
发 的方 式 。建立 ＮＦ Ｓ服务 ，并 安装 Ｍｉ ｎ ｉ ｃ ｏ ｍ 和交叉编译工作链 ，进而建立 完善的主机开发 环境 。先后 使用 汇编 语 言和 Ｃ语 言，来 实现
１ ． ３模 块 设 计
显示系统网络协议 ，该协议可 以是汽车通用协 议，也可 以采用某款汽车 的 自制协 议，通讯协 议、数据帧、 以及通讯波特率均 需要满足相关 标准 。根据汽车虚拟仪表平 台的设计 要求，经 读 写函数、接收数据函数、 中断服务程序 等方 面 的设计 ，完成对 Ｓ Ｊ Ａ１ ０ ０ ０驱动程序 的设计。
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王卫忠
(惠 州 华 阳 通 用 电 子 有 限 公 司 ,惠 州 516005)
摘要:以瑞萨 MCU+东芝 GDC 作为双处理器,提出了车载虚 拟 仪 表 的 设 计 方 案 和 系 统 构 成,成 功 研 制 出 了 量 产 产 品。
商用车实验测试与路试结果表明,该方案提出的电源管理满足供电要求,采集的 CAN 数据与硬线传感器数据准确度高,
1 电路模块设计
商用车仪表的 输 入 电 压 KL30 由 汽 车 蓄 电 池 提 供,为 24V 直流电压,需要降压稳压才能为传感器和仪表各 模 块 电器元件正常 供 电 。 [2] MCU 通 过 A/D 接 口 采 集 KL30 电 压,通过 GPIO 接口获取 KL15的 电 平,作 为 电 源 管 理 的 初 始条件,影响 MCU 系统与 GDC系统的电源管理状态。
Wang Weizhong (Huizhou Foryou General Electronics Co.,Ltd.,Huizhou 516005,China)
Abstract:UsingRenesas MCUandToshibaGDCasdualprocessor,thedesignschemeofthevehiclevirtualinstrumentandthesystem structureareputforward,andthemassproductionproductsaresuccessfullydeveloped.Theexperimentandroadtestsresultsofcommercialvehiclesshowthatthepower managementproposedbytheschemesatisfiesthepowersupplyrequirements,andtheacquired CANdataandsensordatahavehighaccuracy,andthereisnojumpingorresidualimageintheimageprocessingprocess.
Keywords:virtualinstrumentation;CAN;GDC;TPS54630
引言
汽车仪表可以实现对车辆所有重要部件工作状态的 监测,并利用 虚 拟 仪 器 技 术 进 行 多 种 信 息 综 合 处 理 与 显 示,对异常状态进行 自 动 声 光 报 警,是 人 车 交 互 的 重 要 一 环,汽车仪表直接关系到驾驶体验与驾驶安全。在汽 车 虚 拟仪表平台设计中,需 要 制 定 科 学、可 行、稳 定 的 方 案,具 体包括硬件架构、嵌 入 式 处 理 器、模 块 设 计、电 源 设 计、软 件 设 计 等 方 面 。 [1] 本 文 总 体 设 计 方 案 如 图 1 所 示 ,采 用 瑞 萨 MCU 与东芝 GDC 双处理器方案。
2 软件模块设计
双系统的信号流向 如 图 3 所 示,MCU 系 统 主 要 负 责 电源管理、部分硬线与传感器原 始 信 号 数 据 获 取、CAN 网 络节点的原始数据获 取,通 过 UART 将 数 据 传 递 给 GDC 处理以及显示,控制部 分 硬 线 LED 灯 条。GDC 系 统 主 要 负 责 方 控 按 键 判 断、部 分 原 始 信 号 数 据 获 取,接 收 MCU 传递的数据将数据 计 算 处 理 后,在 TFT 显 示 屏 上 驱 动 图 像进行显示、驱动 LED 报 警 指 示 灯、驱 动 Speaker发 出 报 警声。
由于仪表 内 部 元 器 件 较 多,电 源 方 案 采 用 了 二 级 降 压,提供多种 电 压 给 各 个 元 器 件 正 常 工 作。 电 路 框 图 如 图2所示,第一级降压选用了 TPS54630,其具有集成型 高
侧 MOSFET 的降压稳压器,KL30线24V 电压输入到两 块 TPS54630 芯 片,其 中 一 块 TPS54630 芯 片 降 压 为 非 常 供电5V,供 硬 件 LED 指 示 灯 工 作;另 外 一 块 TPS54630 芯片降压常供电12V,供车速 传 感 器 工 作,并 且 作 为 二 级 降 压 的 输 入 电 压。 在 二 级 降 压 电 路 中,分 别 选 用 了 BD450M5FP、BD433M5FP、TPS65263、MC78M06 等 降 压 稳压型IC,降压为常供 电 5 V、3.3 V 和 非 常 供 电 3.3 V、 1.8V、1.1V、6V 多种电压,经过二级降压后 的 电 压 提 供 给各个元器件工作。限于篇幅,各模块的电路设计不 作 阐 述 ,可 参 考 芯 片 手 册 。
图 像 处 理 过 程 中 无 跳 变 、残 影 等 现 象 。
关 键 词 :虚 拟 仪 表 ;CAN;GDC;TPS54630
中 图 分 类 号 :TP23
文 献 标 识 码 :A
DesignofAutomobileVirtualInstrumentBasedonMCU+GDCDualSystem
68 Microcontrollers & EmbeddedSystems 2019 年第7 期
www .cn
图2 电路 统 中,程 序 采 用 模 块 化 分 层 设 计,
如图4所示。在横向结构上,按功能划分为电源 模 块、按键模块、通信模 块、LED 模 块、界 面 管 理 与 显 示模块 等。 在 纵 向 结 构 上,从 下 向 上 主 要 分 成 驱 动层、中间 层、服 务 层 和 应 用 层,底 层 采 集 到 的 信 息 层 层 向 上 递 进 。 [2] 各 层 分 工 合 作 ,完 成 功 能 设 计:驱动层主要包 括 硬 件 级 别 寄 存 器 的 操 作 模 块, 主要由原厂提供,包 括 内 核 驱 动、公 共 驱 动 和 图 层 驱动;中间 层 主 要 包 括 对 驱 动 层 获 取 的 数 据 进 一 步分析处理为上层提供更综合有用的信息和对多 个驱动模块组合操作等模块。服务层主要包括局 部功能的逻辑或状态机和中间层信息的进一步处 理为应用层提供服务等模块。应用层主要包括系 统级别或 整 机 级 别 的 功 能 模 块 的 状 态 切 换、逻 辑 处理和 UI显示等模块。