硬件电路设计 - 基于H8Sx/1544的汽车仪表设计

　　H8Sx/1544是一款完全符合第三代汽车仪表需要的芯片，它具有高速运算能力的32位MCU，带有两路CAN通道，能直接驱动步进电机和LCD模块，性能参数满足汽车工业级要求[3]。外围模块包括步进电机控制PWM定时器，LCD模块接口，16位定时器脉冲单元(TPU)，DMA控制器(DMAC)，CAN总线控制器、串行接口，A/D转换器，警示灯和报警器的输出，LED PWM调光等。这些模块可以满足车速、转速、油量、冷却水液位的信号采集和显示，可以很容易地实现外设元件很少的仪表板电路[4]。基于H8Sx/1544的汽车仪表板框图如图3所示。

　　6组步进电机可直接通过H8Sx/1544的PWM引脚驱动，分别用于指示汽车行驶的车速、发动机转速、冷却液温度、燃油箱的油量、机油压力和发电机电压。选用具有并行8080接口的点阵式液晶模块，可直接与MCU相连，用于显示图形和其他信息。高速CAN和低速CAN分别与汽车内的两个CAN网络相连，必要时可作为网关使用。汽车车速传感器和发动机转速传感器通常采用霍尔器件，为了改善波形，在输入捕获定时器管脚外使用了施密特电路进行整形。

　　软件设计

　　为了提高代码的可重用性、可读性以及可维护性，软件编写的基本思想是在满足系统功能的前提下，尽可能使应用软件标准化、模块化。每一个模块是一个具有独立功能的程序，可以单独设计、调试与管理。

　　软件模块主要有主程序模块、初始化模块、数据采集模块、步进电机驱动模块、CAN通讯模块、LIN通讯模块、SPI通讯模块、显示模块、存储记忆模块、报警模块、中断模块等。

　　报警模块实现异常情况下控制告警信号输出，如冷却液温度升高近沸点或燃油箱内的燃油量少于某一规定值时，音频告警会发出不同频率的告警信号，点亮指示灯。中断模块有四种中断源：按键信号、车轮转速信号、发动机转速信号及掉电保护信号，分别完成面板功能设置、测速和掉电时的数据保存。数据采集模块根据输入参数对相应的模拟信号进行采样、量化，并对采样信号进行抗干扰处理。显示模块完成LCD的初始化，并显示各种需要符号和数值。步进电机驱动模块采用微步方式驱动步进电机，有加速、匀速、减速三种模式，以克服电机在启动时滞后、停止时过冲的现象。

　　结语

　　本文通过对汽车仪表系统基本功能的分析，完成了一款高集成、嵌入式、总线化的汽车组合电子仪表。该仪表能实现步进电机带动表盘指针实时指示以及LCD的图形化显示，实现了功耗低、容错性强、模块化程度高的设计要求。