基于ARM的混合动力客车液晶显示系统的研制

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                    　　引言
　　混合动力汽车HEV（Hybrid-Electric Vehicle）在解决能源利用和环境保护上具有广阔的前景，目前在国内的研制尚处于起步阶段。由于涉及到两套系统（发动机与电动机）的协调工作、发动机的动力性能的控制、降低能源消耗以及污染气体排放等问题，需要对客车的内部参数进行实时观测，以详细了解它的运行状态。因此，一款能够直观地显示客车运行状态的仪表是必不可少的。对于这样一个集内燃机动力和电动机动力为一体的高复杂的系统，若要显示其内部大量的状态参数，仅依靠传统的传感器来传递信息显然是不切实际的，因此充分利用其内部现有的CAN（Controller Area Network）通讯网络，开发一款CAN通讯接口的液晶显示系统尤为重要。
　　系统结构

　　该系统使用ARM芯片作为主控芯片，从CAN总线上获得数据并通过液晶屏快速、形象地显示客车的运行状态，因此该系统应包括基本的硬件电路、数据通讯、操作系统和应用程序等4个组成部分。其系统框图如图1。

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　　针对结合混合动力客车对仪表的要求，该系统的硬件电路应具有以下特点：
　　1)高度集成的主控芯片，要集成LCD控制器、触摸屏控制器、两个CAN总线控制器及PWM控制器等，该芯片应有较高的工作频率，能在温差较大、环境比较复杂的条件下工作；
　　2)具有容量较大、数据读取速度较快的存储器；
　　3)稳定可靠的电源系统，保证安全供电的同时，能有效避免输入电压波动带???4)采用CAN通讯方式，在整车通讯系统异常时应具有适当的自我保护能力。
　　根据以上特点，Hynix公司生产的基于ARM构架的HMS30C7202芯片可满足这种高集成化的要求，该芯片集成了两个CAN控制器，可满足仪表需要两路CAN信号的要求。此外，HMS30C7202还有以下特点：集成LCD控制器，支持STN/TFT液晶显示，可直接驱动VGA显示器；5路10位A/D，可直接把触摸屏或话筒音频设备接上；工作温度-40℃～85℃，工业级别的温度范围；SDRAM控制器，DMA控制器等，这些特点都满足对主控芯片的要求。在电源系统和数据通讯方面，为了适应比较恶劣的工作环境，必须设计专用的模块来保证系统安全稳定的运行。
　　操作系统方面选用嵌入式Linux操作系统，利用其强大、稳定的工作性能，大量开放的源代码，不仅给应用程序提供了安全稳定的运行平台，而且大大缩短了产品的开发周期，降低了开发成本。
　　应用程序的编写是基于Linux操作系统的，需要在Linux下开发。本仪表应用程序的主要工作是对信息的接收以及显示，在Linux操作系统的支持下，使图像在液晶屏上的显示非常容易。
　　系统硬件设计
　　硬件电路结构
　　仪表的硬件电路结构示意图如图2所示。



　　电源模块
　　针对转换压降大，输入范围宽的特点，选用的开关电源型号为LM2575－ADJ。LM2575-ADJ输出电压可调，由反馈电路控制输出5V或者12V，最大电流输出为1A，从24V电源转换为5V时转换效率达到80%。同时为了加强电压的稳定性，仪表还采用了芯片7805做二级稳压。仪表的核心电源电路如图4所示。

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　　仪表开机后首先进入开机画面，停留1秒钟后进入待机页面，通过触摸屏控制可进入系统介绍、系统帮助、系统查询及能流页面，在系统查询和能流页面中，可点击相应区域进入发动机信息页面、电机信息页面、变速箱信息页面、电池信息页面和整车信息页面，在这些页面中可以清晰地显示客车的相关信息。此外，如客车某部分出现故障，无论仪表在哪个页面显示，均可弹出故障页面，直到故障排除为止。
　　结语
　　基于ARM7内核的HMS30C7202为混合动力客车液晶显示系统的开发提供了较好的解决方案，它高度的集成化特性不仅完全满足了混合动力客车对仪表的需求，改进了旧式仪表的缺陷，而且简化了硬件的电路设计和仪表的安装步骤，同时降低了系统成本；针对仪表实际使用条件而专门设计的电源模块和CAN通讯模块使仪表能够在恶劣的环境中稳定工作；嵌入式Linux为仪表提供了稳定的软件运行环境、丰富的底层驱动程序，从而增强了仪表的性能，缩短了驱动程序开发周期。

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