汽車儀表板用MCU的技術(shù)動(dòng)向

汽車儀表板是由各種儀表、指示器，特別駕是駛員用警示燈和警報(bào)器等組成。傳統(tǒng)應(yīng)用的是機(jī)械式的速度計(jì)、油量計(jì)和里程表等，但現(xiàn)在則以步進(jìn)馬達(dá)和使用LCD 的儀表板為主流。最近，中、高檔車用儀表板已由大屏LCD顯示汽車診斷信息和安全信息等。圖1給出了各種分類儀表板。

圖1 市場(chǎng)上的儀表板種類

瑞薩公司從事汽車半導(dǎo)體已有25年以上的歷史。瑞薩為世界主要汽車電子公司，包括Bosch、 Continental、Delphi、TRW、Aisin和Denso等供應(yīng)汽車半導(dǎo)體。這些汽車電子廠商的產(chǎn)品為世界汽車制造商所采用。在儀表板領(lǐng)域，瑞薩提供實(shí)現(xiàn)各種功能的儀表板用微機(jī)，以及為便于用戶開發(fā)的平臺(tái)和為驗(yàn)證功能的演示軟件。平臺(tái)附有電路圖和基本軟件。

基本功能儀表板適用16位微機(jī)的H8S/2280和H8S/2282。它具有很多功能，諸如從傳感器、接收模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器、控制步進(jìn)馬達(dá)的PWM計(jì)時(shí)器、LCD驅(qū)動(dòng)器、特別是警示燈和報(bào)警器的輸出、LED PWM調(diào)光等。由于能驅(qū)動(dòng)直接、步進(jìn)馬達(dá)和LCD，從而實(shí)現(xiàn)了外設(shè)元件很少的廉價(jià)儀表板。H8S/2280沒有CAN接口，僅使用于沒有車載網(wǎng)絡(luò)的小型車和普及車的儀表板。

H8S/2282的CAN接口有1條通道，引擎ECU(電子控制器)等其他電子系統(tǒng)來(lái)的信息只能通過(guò)CAN接口表示出來(lái)，因此用于具備CAN接口的汽車儀表板。使用H8S/2280，H8S/2282的儀表板平臺(tái)如圖2所示：

圖2 H8S/228x儀表方案

現(xiàn)在的汽車除引擎ECU外，還配置了ESC(電子穩(wěn)定控制)、EPS(電子電源控制)、氣袋。 BCM(車身控制模塊)、導(dǎo)航等多種電子系統(tǒng)，這些都通過(guò)CAN接口連接。與此相適應(yīng)，要求儀表板能顯示多種信息。換言之，儀表板是汽車各種信息進(jìn)行交換的樞紐，必須要有CAN接口的通信功能。這樣的儀表板適用32位的MCU H8S/1544。CAN接口具有2條通道，一條用于引擎ECU、ESC、EPS等重要控制的CAN接口連接;另一通道則可作其他信息的CAN接口連接。有時(shí)還需要2通道CAN接口間的網(wǎng)關(guān)功能。配置CAN接口的儀表板會(huì)流動(dòng)不必要的數(shù)據(jù)，為弄清很多這樣的數(shù)據(jù)流和選擇必要數(shù)據(jù)，就需要高速數(shù)據(jù)處理器。這樣的儀表板常用廉價(jià)的LCD模塊。LCD模塊顯示的數(shù)據(jù)量很大，或因有必要顯示外語(yǔ)，故而MCU還常使用大容量閃存，那就適用H8SX/1544，它內(nèi)置 512KB的閃存和24KB的SRAM。采用H8SX/1544的儀表板平臺(tái)如圖3所示：

圖3 H8SX/1544 CAN儀表方案

現(xiàn)在受到注目的是顯示更多信息的圖形儀表板。圖形儀表板如圖4所示共有兩類：一類是除傳統(tǒng)由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的儀表外，增加了TFT-LCD顯示圖形的儀表板;另一類是儀表沒有了可動(dòng)部件，都由大型TFT-LCD顯示的完全圖形儀表板。

圖4圖形儀表的大致分類

儀表和TFT-LCD并用的儀表板，價(jià)格不太高，采用中型QVGA或WQVGA尺寸的TFT- LCD。顯示器上顯示的汽車診斷信息、安全信息都使駕駛員很容易看到，同時(shí)，通過(guò)軟件的變更，還能顯示在汽車后退時(shí)后方的圖像，并有以箭頭表示前行方向的簡(jiǎn)易導(dǎo)航功能，駕駛員的識(shí)別能力提高，安全性也就顯著提高。歐洲各汽車廠商，不僅對(duì)高級(jí)車，而且對(duì)中級(jí)車都己有采用計(jì)劃。

為實(shí)現(xiàn)這種儀表板，需要高速處理器件，使用速度超過(guò)100MHz的32位微機(jī)。瑞薩面向這一應(yīng)用提供32位SH7262和SH7264微機(jī)?，F(xiàn)正提供樣品，今年5月開始生產(chǎn)。由于內(nèi)置了144MHz的32位SH-2ACPU、顯示圖形和視頻圖像的視頻顯示控制器和視頻輸入接口以及2面保持WVGA(480x240像素)TFT-LCD用幀緩沖器的1MB SRAM等，因而大大削減了處加部件。SH7262內(nèi)置了控制步進(jìn)馬達(dá)的PWM計(jì)時(shí)器，組合了驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)的廉價(jià)儀表板用MCU，可以制作功能各異的若干種儀表板。SH7264內(nèi)置控制4個(gè)步進(jìn)馬達(dá)的PWM計(jì)時(shí)器，因而只需一個(gè)就能制成完整的儀表板。

使用SH7264的圖形儀表板構(gòu)想如圖5所示，可了解外加部品很少。圖6給出了使用SH7264儀表板的評(píng)估板。為使用戶容易開發(fā)，公司提供儀表板評(píng)估軟件、圖像庫(kù)、變換位圖數(shù)據(jù)RGB輸出的變換器等的軟件。

圖5 SH7264圖形儀表板構(gòu)想

圖6 SH7264評(píng)估板

沒有儀表那樣的可動(dòng)部品，采用大型TFT-LCD顯示一切的全圖形顯示板(如圖7所示)，從去年起己開始配置在日本的部分高級(jí)車?yán)?。變更了行走模式的顯示，加進(jìn)了夜視攝像機(jī)的圖像和導(dǎo)航畫面等，再通過(guò)更替軟件，即可實(shí)現(xiàn)最適當(dāng)?shù)娘@示，因而作為未來(lái)的導(dǎo)航設(shè)備受到特別關(guān)注。這種導(dǎo)航設(shè)備使用了瑞薩的32位微機(jī)SH7751R。SH7751R由240MHz的32位SH-4 CPU和內(nèi)置多個(gè)外圍電路的微機(jī)組成。新開發(fā)的儀表板將采用內(nèi)置2個(gè)更高性能的533MHz、32位SH-4A CPU的SH7786。

圖7 全圖形化儀表板