汽車電子儀表系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的探究

張永財(cái) 劉埕呈

摘要：整個(gè)汽車行業(yè)的離不開(kāi)電子技術(shù)的支持，尤其是儀表方面的應(yīng)用，注重對(duì)汽車全液晶儀表的開(kāi)發(fā)是未來(lái)的大趨勢(shì)。汽車儀表也走過(guò)了不同的歷史階段，從最簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置到如今的網(wǎng)絡(luò)化，在未來(lái)還會(huì)以液晶屏幕為基礎(chǔ)，駕駛室進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)及功能與體驗(yàn)為一體的駕駛模式。當(dāng)然在對(duì)電子儀表的設(shè)計(jì)上要加強(qiáng)圖像處理的功能，提高其運(yùn)行速度，來(lái)保證使用過(guò)程的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：汽車；電子儀表；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

1 開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的問(wèn)題難題

1.1 技術(shù)的落后

由于汽車工業(yè)屬于重工業(yè)，所以被看作是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家發(fā)展?fàn)顩r的重要依據(jù)，而汽車電子儀表正是汽車產(chǎn)業(yè)得以發(fā)展的關(guān)鍵因素。由于我國(guó)傳統(tǒng)的汽車儀表多為機(jī)械式的，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如其它發(fā)達(dá)國(guó)家所制造的儀表，誤差率極高，使駕駛員很難快速準(zhǔn)確的了解車輛的功能數(shù)據(jù)，進(jìn)而影響駕駛員的正確操控。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在電子領(lǐng)域頗有造詣，對(duì)汽車電子儀表的使用水平上升到了一個(gè)新高度。由于老式儀表的顯示盤缺乏人性化考慮，難以進(jìn)行采集大量數(shù)據(jù)，更無(wú)法形成圖像去提供駕駛所需要的信息，影響了駕駛員的暢快享受。盡管近年來(lái)我國(guó)的電子科技水平有了提高，但還是無(wú)法很好的滿足進(jìn)口車的需求，這成了阻礙我國(guó)穩(wěn)健發(fā)展的傀儡。除以上現(xiàn)狀外，我國(guó)不注重聲音儀表的技術(shù)發(fā)展，由于一些突發(fā)狀況不易被察覺(jué)，有了聲音儀表后可及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常情況，而且使用方便安全易被接受。

1.2 分類太多難以合成

汽車電子儀表有很多類，尤其是液晶材料的儀表，需要高度的集中各種儀表的放置，盡量在一部分；由于司機(jī)在駕駛過(guò)程中注意力會(huì)被分散到各個(gè)情形中，既需要觀察道路情況又要注意車速或者油耗等其他指標(biāo)，所以需要儀表的程序做到高效快捷，而傳統(tǒng)電子儀表的操作狀態(tài)很繁雜，會(huì)使司機(jī)的駕駛很不安全，這就需要去合成我們的電子儀表，以提高駕駛效率?；谖覈?guó)汽車儀表產(chǎn)品技術(shù)的落后、外觀的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)易、缺乏耐用性等不足，對(duì)于各種儀表的合成就更加困難了。很多國(guó)家在使用全數(shù)字式的汽車電子儀表，其很好的把各類儀表進(jìn)行了組合使儀表的利用效率大大提高，可我國(guó)目前的技術(shù)狀況還難以滿足這樣的要求。作為汽車的一部分，電子儀表行業(yè)也將面臨這一問(wèn)題，各企業(yè)要考慮自己的優(yōu)勢(shì)，掌握發(fā)展方向，最好能夠把各種儀表進(jìn)行合理的組合，以提高競(jìng)爭(zhēng)力。

2 具體開(kāi)發(fā)過(guò)程

2.1 系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)與利用

對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件是這個(gè)系統(tǒng)的核心部分。軟件設(shè)計(jì)到了很多計(jì)算機(jī)編程及處理傳感等方面的知識(shí)。汽車電子儀表系統(tǒng)的軟件部分大約包括以下幾個(gè)部分。有信號(hào)處理模塊，通訊模塊，管理模式等。這個(gè)系統(tǒng)的軟件需要具備駕駛過(guò)程中的車速記錄，超速過(guò)程記錄，行駛路程里程數(shù)，0.2秒中斷等的作用，才是一個(gè)完整的軟件設(shè)備。在這個(gè)系統(tǒng)里，較為重要的模塊有四個(gè)，即AD 采樣轉(zhuǎn)換模塊、RS232 串口通訊模塊、軟件看門狗模塊和外部事件捕捉模塊。AD采樣轉(zhuǎn)換模式相當(dāng)于一個(gè)輸入系統(tǒng)，它利用具有的片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換部件 ADC將反映系統(tǒng)內(nèi)部及汽車的狀況的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，儲(chǔ)存并進(jìn)行分析。RS232 串口通訊模塊對(duì)信息同時(shí)具有發(fā)送和接受的能力，它對(duì)于字節(jié)的讀取與存儲(chǔ)是連續(xù)的，工作模式包括一種同步模式和三種異步模式，它能將震蕩頻率通過(guò)波特率發(fā)生器轉(zhuǎn)換為波特率，然后進(jìn)行自主分析。軟件看門狗模塊起到了檢測(cè)的作用，在微控制器進(jìn)入錯(cuò)誤的處理器狀態(tài)時(shí)，可以在一定時(shí)間內(nèi)使其復(fù)位。看門狗定時(shí)器包括一個(gè)帶有11位預(yù)分頻器的8位定時(shí)器，用戶可以自行對(duì)其定時(shí)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置或重設(shè)。外部事件捕捉模塊，顧名思義就是捕捉外部環(huán)境狀況，作用是對(duì)外界特殊情況可以作出中斷?，F(xiàn)在較為流行的是步進(jìn)電機(jī)式汽車電子儀表，它具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如可以很精確的收集和展示信息，響應(yīng)時(shí)間短暫，在各個(gè)方面有運(yùn)用等在汽車電子儀表的系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)靠微控制器MCU來(lái)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式包括整步驅(qū)動(dòng)、分步驅(qū)動(dòng)以及微步驅(qū)動(dòng)。

2.2 系統(tǒng)硬件上的研究

現(xiàn)代智能汽車電子儀表系統(tǒng)的硬件主要以SC32440核心，RAM內(nèi)存和NAND FLASH作為儲(chǔ)存介質(zhì)，外部設(shè)備作為信息輸入與輸出的場(chǎng)所。一些其他零件包括LED燈，觸摸屏和各種接口等。各種接口將系統(tǒng)的各個(gè)零件與功能連接起來(lái)，在這些接口中，以CAN總線接口為中心。為了讓CAN總線接口能發(fā)揮功能，抵抗各種干擾，一般在CAN之間加入一個(gè)光耦隔離器，可以隔離一般的電子和磁性的干擾，產(chǎn)生的噪聲也較為少，雖然增加了一個(gè)光耦隔離器可能增加了成本和技術(shù)要求，但是卻大大的增加了汽車電子儀表系統(tǒng)硬件的穩(wěn)定性和安全性。電源在系統(tǒng)中也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行依靠于電源，所以要選擇功率較大但是安全性能高的電源。同時(shí)，電源的持久性也是納入考慮的一個(gè)因素。電源在產(chǎn)生電能時(shí)會(huì)發(fā)出一些輻射，會(huì)對(duì)其周圍的儀器造成影響，可以設(shè)計(jì)一些裝置阻止電源產(chǎn)生的這些影響。CAN通信線上還可以加上電阻大的電阻箱，這樣可以起到增大負(fù)載，減少回波反射的作用。

2.3 一些干擾因素的影響與防治措施

在系統(tǒng)做出來(lái)之后，還要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾測(cè)驗(yàn)，以檢測(cè)其是否合格，才能將其投入運(yùn)行。一般常規(guī)的測(cè)驗(yàn)包括環(huán)境物理干擾，電磁場(chǎng)干擾及感應(yīng)脈沖電流干擾測(cè)驗(yàn)。在汽車運(yùn)行過(guò)程中，汽車會(huì)遭遇激烈震動(dòng)或者經(jīng)常會(huì)在雨雪天氣運(yùn)行，這就要求汽車電子儀表系統(tǒng)具有抗震性和防水性。汽車開(kāi)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同程度的磁性和一些電流干擾，可能對(duì)電子儀表系統(tǒng)工作有影響。對(duì)于汽車電子儀表系統(tǒng)的硬件而言，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，首先，對(duì)于靠近電路板的儀器要和電路板保持合適的距離，尺寸要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。其次，各元件要盡量減少導(dǎo)線的連接，而對(duì)于導(dǎo)線與導(dǎo)線之間而言，要增加其距離，防止其互相接到一起而發(fā)生短路現(xiàn)象。最后，要對(duì)一些易被電磁影響的元件做好防護(hù)措施，可以在外面加上絕緣材料等。而對(duì)于系統(tǒng)軟件而言，如果被外界情況所影響，就很有可能無(wú)法發(fā)揮正常的功能，會(huì)導(dǎo)致信息無(wú)法采集和反饋，數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，程序紊亂等事故。所以在設(shè)計(jì)軟件時(shí)一定要分析日常中常見(jiàn)的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程中將影響因素等編成程序輸入軟件中，在遇到干擾因素時(shí)可以自動(dòng)作出防御措施與中斷措施，將干擾消除，恢復(fù)正常。

3結(jié)語(yǔ)

車行業(yè)的發(fā)展在一定程度上是借助電子儀表技術(shù)的發(fā)展逐漸實(shí)現(xiàn)的。雖然我國(guó)的現(xiàn)代汽車行業(yè)整體表現(xiàn)良好，但是實(shí)際上我國(guó)的汽車電子技術(shù)比起外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的一端距離。汽車電子儀表技術(shù)已經(jīng)是汽車行業(yè)中一個(gè)十分關(guān)鍵的技術(shù)，雖然我國(guó)在這個(gè)方面也有研究，但是一直受到外國(guó)的打壓和沖擊，因此我國(guó)想要在這個(gè)方面有自己的技術(shù)還需要進(jìn)行更加深入的研究與探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧嘉偉.淺談汽車電子技術(shù)在儀表中的應(yīng)用[J]. 黑龍江科技信息，2015，51（25）：101.

[2]周偉明.現(xiàn)代汽車電子技術(shù)及其在儀表中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)中國(guó)人，2016，27（14）：80.

（作者單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司

河北省汽車工程技術(shù)研究中心）