CN203293918U - 一种商用车仪表系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于商用汽车仪表技术领域，涉及一种商用车仪表系统。本系统包括两个控制器单元。一个控制器作为系统主机进行仪表系统与整车信号的交互的处理、仪表系统核心算法的运行并驱动最多4路步进电机进行最多4个量表运转；另一个控制器作为系统从机处理输出信号并驱动最多4路步进电机进行最多4个量表运转。两个控制器通过SPI通信方式相连。本实用新型能够增加系统支持量表的数量、硬件资源及软件内存，满足客户需求。

Description

一种商用车仪表系统

技术领域

本实用新型属于商用汽车仪表技术领域，涉及一种商用车仪表系统。

背景技术

现有的商用车仪表的系统设计，主要是以微型控制器单元（MCU）为核心，以外部晶振作为时钟信号源，通过处理来自车上的数字，模拟信号，总线通信信号，驱动电机进行量表的运转，通过MCU的通用可编程输入输出端口（GPIO）去驱动相应的报警灯和通过显示驱动芯片来驱动液晶（LCD）显示器进行车身信息的显示。量表是MCU通过脉宽调制（PWM）方式驱动步进电机来实现，一般为一个步进电机驱动一个量表，而车身的某些信息(总里程，保养里程等)就保存在外部的电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）芯片中。

一般来说，一个MCU最多支持4路步进电机的驱动。现有的技术方案中，都是通过一个集成步进电机驱动的MCU来直接驱动4路步进电机，或者是采用一个没有集成步进电机驱动的MCU通过一个步进电机驱动芯片来间接驱动4路步进电机，从而实现支持4个量表（如图1）。当采用一个MCU来直接驱动4路步进电机时，MCU的GPIO口不足以支持近20个报警指示灯，通常需通过MCU与外拓的LED驱动芯片串行通信，实现串转并的设计，从而让LED驱动芯片驱动多路的LED报警指示灯。当采用一个MCU通过一个步进电机间接驱动4路步进电机时，由于需要额外的步进电机驱动芯片，导致产品体积较大

对于多于4个量表的汽车仪表，如8个量表的仪表。现有的技术方案为增加外拓的电机驱动。MCU驱动4路步进电机以支持4个量表运转，并控制外拓的电机驱动芯片来驱动另外4路步进电机以支持4个量表运转。这种产品的不足在于：

1、由于电机驱动芯片同样需要MCU去进行控制，普通的MCU运行较为缓慢，控制效果不好，而高品质的MCU又价格较贵，成本较高；

2、随着商用车的附属功能越来越多，传统的商用车仪表系统平台中I2C接口，AD采样接口等硬件资源数量不能满足客户需求，并且系统中Flash空间，RAM空间也出现不够用的情况。

发明内容

为克服上述缺点，本实用新型提供一种支持多量表、拥有更多硬件资源和内存空间的商用车仪表系统。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种商用车仪表系统，其包括主控制器及其驱动的多个仪表电机，所述主控制器通过CAN总线收发器与商用车的中控系统相连。所述商用车仪表系统还包括通过SPI接口与主控制器相连的从控制器。所述从控制器与另外多个仪表电机相连，其还与所述商用车的仪表系统的背光驱动单元、报警指示灯、声音报警驱动单元和显示器驱动单元中的至少一个相连。所述从控制器内集成有仪表电机驱动模块。

优选的，所述主控制器还与一外部的电可擦除可编程只读存储器相连。

优选的，所述外部的电可擦除可编程只读存储器通过I2C接口与主控制器相连。

优选的，所述主控制器还与商用车的数字频率信号模块、模拟信号模块相连。

优选的，所述从控制器的FLASH存储空间和RAM存储空间分别小于主控制器的FLASH存储空间和RAM存储空间。

优选的，所述从控制器通过GPIO接口与报警指示灯相连，通过I2C接口与显示器驱动单元相连；所述声音报警驱动单元、背光驱动单元和所述的另外多个仪表电机与从控制器的可输出PWM信号的输出端口相连。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型有两个控制器，一个作为主机，一个作为从机，能够驱动最多8路步进电机；

2、本实用新型有两个控制器，支持更多的硬件接口，硬件资源丰富，系统中的FLASH空间和RAM空间也大大增加，满足现在客户对商用车仪表系统平台的需求；

3、本实用新型的两个控制器，其中主控制器支持CAN总线接口，从控制器可以不支持CAN总线接口，从而实现成本优化；

４、在设计上，主控制器主要处理仪表系统与整车信号的交互，和相关核心算法如CAN通信，燃油算法，里程，油耗，电源管理等仪表基本核心算法的运行，从而保证核心算法的处理集中在主控制器上处理，避免将核心算法的处理分散；

5、在设计上，从控制器主要负责输出处理，如处理LCD显示，蜂鸣报警，LED报警，4个量表的输出指示，背光驱动等。当仪表产品不需要高于4个量表时，可把这部分应用软件模块移植到主MCU上。这样利用主机的基础，可快速开发出仪表产品。

附图说明

图1为本实用新型商用车仪表系统的系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型商用车仪表系统进行详细地说明。

如图1所示，本实施例中，商用车仪表系统主要包括两个控制器，这两个控制器均采用集成有步进电机驱动的MCU微控制器。其中一个MCU作为主控制器，另外一个作为从控制器。两个控制器通过SPI接口连接。主控制器和从控制器分别驱动四个步进电机。每个步进电机用于驱动一个量表。

主控制器通过CAN总线收发器与商用车的中控系统交互，接收并处理总线通信信号。主控制器还通过数字频率信号模块和模拟信号模块与商用车相连，接收车上的数字、模拟信号。主控制器根据上述总线通信信号、数字和模拟信号驱动与其直接连接的四个电机进行量表的运转，并将经仪表系统核心算法处理后的数据结果通过SPI通信方式输出到从控制器。其中，仪表系统核心算法包括燃油，CAN通信、燃油、里程、油耗、电源管理算法。主控制器负责核心算法的处理，可以保证主从系统模块设计划分清晰，避免将核心算法处理分散。主控制器还通过I2C接口连接有一外部的电可擦除可编程只读存储器EEPROM相连。商用车的特定信息，如总里程和保养里程等信息存储在EEPROM中。

从控制器根据主控制发来的数据结果驱动与其直接连接的电机进行量表的运转。从控制器还与商用车的仪表系统的背光驱动单元、报警指示灯（本实施例中为LED）、声音报警驱动单元（本实施例中为蜂鸣器的驱动）和显示器驱动单元相连。从控制器通过通用可编程输入输出端口GPIO驱动报警指示灯，通过I2C与显示器驱动单元连接，并通过脉冲调制信号PWM驱动背光驱动单元和声音报警驱动单元、以及驱动四路步进电机以进行量表运转。

可以理解的，背光驱动单元、报警指示灯、声音报警驱动单元和显示器驱动单元中的一个或多个可与主控制器相连。

本实用新型采用两个控制器，两个控制器中可以只有一个支持CAN总线，该CAN总线与主控制器连接，原因在于主控制器主要负责处理电源管理和核心算法，这样的设计可以使得算法的处理集中在一个控制器，避免分散。从控制器做显示输入、声音报警输出和量表输出，因此其所需的控制器的FLASH存储空间和RAM存储空间较主控制器的小，同时也降低成本。

在设计上，从控制器主要负责输出处理，如处理显示、声音报警、LED报警、四个量表的输出指示、背光驱动等。

本产品有两个集成步进电机驱动的MCU微控制器单元，构建双MCU架构，在支持8个量表的同时，增加了系统I2C接口、AD采样接口等硬件资源数量和FLASH、RAM等内存空间。从控制器不支持CAN总线，并且FLASH空间和RAM空间小于主控制器，降低了系统成本。

本产品利用外部晶振作为时钟信号源，主控制器通过处理来自车上的数字，模拟信号，总线通信信号，并将处理结果通过PWM驱动4个电机进行量表的运转。同时将经过算法处理后的数据结果通过SPI通信方式输出到从控制器。通过从机系统的MCU的通用可编程输入输出端口GPIO去驱动相应的报警灯和通过显示驱动芯片来驱动显示器进行相关车身信息的显示，以及驱动4个步进电机支持整个系统高达8个量表的指示。车身的信息(总里程，保养里程等)就依然保存在主机的外部的电可擦除只读存储器EEPROM芯片中，这样保证主从双MCU架构系统具有足够的GPIO资源去驱动20个左右的LED报警指示灯。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种商用车仪表系统，包括主控制器及其驱动的多个仪表电机，所述主控制器通过CAN总线收发器与商用车的中控系统相连，其特征在于：还包括通过SPI接口与主控制器相连的从控制器；所述从控制器与另外多个仪表电机相连，其还与所述商用车的仪表系统的背光驱动单元、报警指示灯、声音报警驱动单元和显示器驱动单元中的至少一个相连；所述从控制器内集成有仪表电机驱动模块。

2.根据权利要求1所述的商用车仪表系统，其特征在于，所述主控制器还与一外部的电可擦除可编程只读存储器相连。

3.根据权利要求2所述的商用车仪表系统，其特征在于，所述外部的电可擦除可编程只读存储器通过I2C接口与主控制器相连。

4.根据权利要求2所述的商用车仪表系统，其特征在于，所述主控制器还与商用车的数字频率信号模块和模拟信号模块相连。

5.根据权利要求2所述的商用车仪表系统，其特征在于，所述从控制器的FLASH存储空间和RAM存储空间分别小于主控制器的FLASH存储空间和RAM存储空间。

6.根据权利要求1所述的商用车仪表系统，其特征在于，所述从控制器通过GPIO接口与报警指示灯相连，通过I2C接口与显示器驱动单元相连；所述声音报警驱动单元、背光驱动单元和所述的另外多个仪表电机与从控制器的可输出PWM信号的输出端口相连。