汽车虚拟仪表平台的设计

  • 投稿柏舟
  • 更新时间2018-02-01
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  摘要:汽车是人们交通出行中普遍应用的交通工具,其发展势头迅猛,不断有先进的技术应用到汽车当中,完善和丰富汽车的功能,更好的满足消费者的需求。虚拟仪表是汽车的重要设施,能够为驾驶员提供重要的指示信息,帮助驾驶员了解汽车的运行状态,使其获得舒适的驾驶体验,并保障汽车的运行安全。根据,汽车虚拟仪表逐渐朝着电子化和可视化的方向发展,并不断予以改进和创新,使其功能更加丰富。本文围绕汽车虚拟仪表平台的设计进行研究讨论。
 
  【关键词】汽车虚拟仪表设计
 
  虚拟仪表是汽车的重要组成部分,根据现代汽车的发展需求,要求虚拟仪表所显示和处理的信息更加全面、丰富,需要对汽车虚拟仪表平台进行创新设计,以提高其集成化程度,加快其数字化的发展进程。设计多功能、集成化的汽车虚拟仪表平台,能够将车辆的运行信息更加全面、精准的提供给驾驶员,能够更加高效的予以处理,为汽车的安全运行给予保障。
 
  1方案设计
 
  在汽车虚拟仪表平台的设计,需要制定科学、可行的方案,具体包括硬件架构、嵌入式处理器、模块设计以及整体硬件电路等方面。
 
  1.1汽车虚拟仪表平台的硬件架构
 
  选用QNX作为操作系统,工作温度为-40-85℃,在不同环境条件下,汽车虚拟仪表平台均能够保持良好的运行性能。该平台的控制核心为ARM处理器,为i.MX53ARMCortexA8架构,主频为800MHz,GPU为OpenGLE2.0或OpenVGl.1,RAM最大为2GB,ROM最大为16G,分辨率为1920x720,显示接口为LVDS,视频输入为CVBS接口,视频输出为LVDS输出,能够显示3600全景泊车影像,CAN为2ch。在此基础上,对外围设备进行模块化设计。将LCD显示器(显示所有的信号)、CAN数据采集模块(接收其他仪表相关信号)、开关量采集、摄像头(采集视频信号)、USB接口(接收摄像头采集的视频信号)、电源、时钟电路、复位电路、NANDFlash电路以及SDRAM电路等模块与ARM形成完整的系统框架。
 
  1.2嵌入式处理器
 
  在嵌入式处理器的选择上,需要确保其功能全面、性能优良,并满足成本投入低,开发风险小的需求,进而选择体积小、功耗低、集成程度高的S3CS2440A作为嵌入式微处理器,其对于汽车内多个设施的控制与管理提供了重要的支持。作为嵌入式系统的重要组成部分,FlashMemory的选型十分关键,既要保障数据和程序存放的安全性.同时还要得到嵌入式微处理器的支持。该平台系统当中,S3CS2440A嵌入式微处理器支持NAND接口,进而选择NANDFlash作为FlashMemory。
 
  1.3模块设计
 
  在CAN数据采集模块的设计当中,选择SJA1000和TJA1040作为控制器和收发器,SJA1000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BasicCAN模式与PeliCAN模式下工作。而TJA1040主要为物理总线和CAN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PC即与开发平台之间的通讯,并将USB摄像头和USB鼠标设备接入嵌入式处理器的主机接口上。由于两个主机设备所访问的是同一个接口,可应用一个5端口的USBhub芯片,为多路的信号输出提供支持。该系统平台中所应用的是AT43301-AC芯片。完成了对汽车虚拟仪表平台器件的选择以及相关电路的设计,汽车虚拟仪表平台的设计得以完成。
 
  2构建软件环境
 
  2.1操作系统的选择与开发
 
  从性能、功能以及经济性等多个方面进行考虑分析,一般选择Linux操作系统作为嵌入式操作系统,嵌入式处理器无需改动或稍作改动即可应用于操作系统当中,代码执行效率高,适用于多种环境下,其可靠性显著由于常规的PC机,并能够根据应用的需求,为其提供所需的功能支持。同时能够降低能源消耗,进而达到节约成本的目的。另外,Linux操作系统还具有强大的硬件支持和网络支持优势。如果对于安全性和稳定性有着很高的要求,则会选择WindowsCE作为操作系统。
 
  在嵌入式系统的开发过程中,由于受到处理器能力和自身资源的限制,需要采用交叉开发的方式。建立NFS服务,并安装Minicom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,来实现对BootLoader的启动。然后对Linux内核进行移植,并建立嵌入式文件系统
 
  2.2驱动程序的开发
 
  在CAN设备驱动开发的过程中,采用总站技术,并注意数据帧的格式和和结构。根据网络硬件的要求,分析网络报文结构图、网络地址分配表、数据格式定义以及网络报文协议,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SJA1000驱动程序的设计。
 
  在USB接口摄像头驱动程序开发的过程中,选择网眼2000数字摄像头,OV511控制芯片。设备驱动程序和设备文件的打开、关闭、读写和控制等操作,需要调用接口函数。完成USB接口摄像头驱动程序开发后,使用摄像头采集图像,并将命令动态加载于该驅动模块,支持摄像头的正常工作。
 
  另外,通过对MiniGUT的安装和移植,仪表的图形化显示、USB摄像头视频的采集与显示等方面的设计,进而完成汽车虚拟仪表平台应用程序的设计。
 
  3结论
 
  根据汽车发展与应用的实际需要,对汽车虚拟仪表平台进行科学、合理的设计,并逐渐朝着智能化和自动化的方向发展,进一步完善汽车虚拟仪表的功能,提供给驾驶员更加全面的信息,为安全、稳定的驾驶给予重要的保障,其对于汽车产业的发展有着积极的推动作用。
 
  作者:万维斌