μC/OS-II平台电动汽车仪表盘的设计与实现

　　摘要：笔者为某电动汽车设计了一款仪表盘，实现了CAN通讯、步进电机控制、LCD显示、LED控制等功能，分析了仪表盘的系统结构、硬件设计和软件设计。在软件开发过程中，摒弃了传统的裸写方式，采用实时操作系统μC/OS-II进行系统应用程序的设计，分析了μC/OS-II的移植和配置过程，以及基于消息队列的任务间通信管理。

　　引言

　　随着人们对汽车功能的需求日益增长，汽车电子得到了日益广泛的应用，应用的复杂性使得基于嵌入式技术的汽车电子产品的设计核心日益转向软件设计。从软件设计的开发过程来看，包括不带操作系统的裸机程序和采用操作系统的多任务应用程序两种不同的实现方式。由于裸机程序难以保证汽车电子产品的实时性要求，而且在遵守汽车行业的特定标准规范上有很大的实现难度，而采用实时操作系统不仅可以满足实时性的要求，还可以很容易地集成汽车行业标准规范解决方案。操作系统提供的多任务划分及其调度机制，可以更好地反映应用的不同组成部分和应用实现的不同侧面，使得程序逻辑更加清晰、模块独立性更强、维护更加方便，可靠性也更高，因此实时操作系统在汽车电子产品中得到了广泛的应用。在笔者为某电动汽车设计一款仪表盘的过程中，采用实时操作系统μC/OS-II进行应用程序设计，改进了系统实时性，提高了软件质量。本文系统介绍了仪表盘的结构及软硬设计技术，以及μC/OS-II的应用经验。

　　仪表盘系统结构

　　仪表盘是一个多方位的信息显示平台，信息来源包括开关量、模拟量和车速转速脉冲信号，也有来自各个汽车电子零部件的相关信息通过CAN总线获取，从而降低了直接采集的复杂度。信息的显示是仪表盘功能的核心，显示接口包括步进电机及其指针、LED、LCD和蜂鸣器，其系统结构如图1所示。　　

　　硬件设计

　　仪表盘的电路设计包括开关去抖及分压电路、脉冲整形滤波电路、CAN总线通讯电路、LED驱动电路、模拟量AD采集电路、步进电机控制电路等，下面以LED驱动电路为例介绍仪表盘的硬件设计。

　　LED驱动

　　通过LED进行信息的指示和警示是仪表盘信息显示功能的重要实现手段，部分LED的控制通过外部驱动和仪表盘内部电路自动实现，不用经过MCU程序的处理，如转向指示，其电路如图2所示。