采用ARM+Linux架構的基于CAN總線和MiniGUI的虛擬儀表設計

1、采用ARM+Linux架構的基于CAN總線和MiniGUI的虛擬儀表設計當今發(fā)達國家普遍使用全數(shù)字式汽車儀表,且絕大部分是步進電動機式汽車儀表，并準備向更高方向發(fā)展。由于受到成本的限制，目前國內顯示汽車儀表只能選用字段顯示方式的顯示屏，無法選用顯示分辨率更高的點陣式顯示屏，因此其視覺效果和顯示精度還不能令人滿意。ECU性能不斷提高，抗強電磁干擾、工作溫度范圍和對工作電源穩(wěn)定性要求等方面得到較大的改善，同時價格大幅度降低，因而目前有條件在汽車儀表上使用ECU控制的全數(shù)字儀表，國內汽車儀表界一致看好全數(shù)字式汽車儀表1。隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，要求汽車儀表與汽車上其他裝置交換數(shù)據(jù)，即要求接入到汽車的

2、計算機系統(tǒng)總線上，因此本文設計了一個基于嵌入式系統(tǒng)、CAN總線技術和TFT LCD液晶顯示技術的全數(shù)字式汽車儀表系統(tǒng)。1 系統(tǒng)軟硬件平臺的選擇 本文選取Intel公司的PXA270為微處理器,選配MiniARM270核心板；64 MB SDRAM為系統(tǒng)運行隨機存儲器；256 MB NAND Flash程序存儲器；MCP2515 CAN控制器負責CAN報文的接收與發(fā)送;8英寸640480真彩TFT液晶屏顯示GUI圖形界面；Linux為嵌入式操作系統(tǒng)2。選用目前較為流行的嵌入式GUI系統(tǒng)MiniGUI進行應用程序界面的編寫。運用ZLG/BOOT啟動Jflashmm、Flash FXP軟件進行內核的

3、燒寫與移植。軟件編制調試完畢后，進行操作系統(tǒng)內核定制，裁減出最小操作系統(tǒng)，并將應用程序與最小系統(tǒng)在仿真環(huán)境下進行聯(lián)合調試。虛擬儀表系統(tǒng)結構如圖1所示。 2 MiniiGUI的程程序開發(fā)和移移植 將MiniiGUI及應應用程序移植植到目標機上上需要經(jīng)歷編編寫相應的驅驅動程序、交交叉編譯MiiniGUII及應用程序序、安裝MiiniGUII到目標系統(tǒng)統(tǒng)、在目標系系統(tǒng)上運行MMiniGUUI應用程序序等幾個步驟驟。 MiniGGUI程序是是建立在MiiniGUII和ANSIIC庫之上，所所以程序的編編寫要按照MMiniGUUI的程序框框架來定，并并通過調用AANSIC庫庫以及MinniGUI自自身提

4、供的AAPI函數(shù)來來實現(xiàn)。MiiniGUII程序的入口口點: innt MinniGUIMMain(iint arrgc,coonst ccha r * arggv ) 。其風風格類似于WWin32 ,也是基于于窗口、事件件驅動編程。事事件通過消息息機制傳遞,當事件發(fā)生生時，MinniGUI將將事件轉換為為一個消息，并并將消息發(fā)送送到MiniiGUI應用用程序的消息息隊列之中。窗窗口過程函數(shù)數(shù)是MiniiGUI應用用程序必不可可少的函數(shù)，用用于接收和處處理消息，是是一個回調函函數(shù)，由MiiniGUII調用，在應應用程序中不不能直接調用用，其函數(shù)原原型如下：sstaticc int Windoo

5、wProcc (HWNND hWnnd, innt messsage, WPARRAM wPParam,LPARAAM lPaaram)。每每個MiniiGUI應用用程序的初始始界面一般都都是MiniiGUI主窗窗口，然后在在主窗口的基基礎上再建立立子窗口或對對話框等。主主窗口使用CCreateeMainWWindoww函數(shù)實現(xiàn)，在在這個函數(shù)里里可以設置主主窗口的風格格、大小、句句柄、標題以以及窗口過程程函數(shù)等66，8-9。 本文有兩個個顯示界面，分分別對應流程程圖里面的子子程序1和子子程序2。應應用程序流程程圖如圖2所所示。 本文采采用arm-linuxx-gcc-3.4.33交叉編譯器器對

6、驅動程序序和應用程序序進行編譯。安安裝交叉編譯譯器步驟：將將交叉編譯器器安裝包arrm-linnux-3.4.3.ttar.bzz2復制到當當前目錄下，進進行解壓安裝裝并指定安裝裝路徑：#ttar xjjvf arrm-linnux-3.4.3.ttar.bzz2 C /usr/locall/arm。為為了便于使用用，安裝完畢畢后，通常都都將交叉編譯譯器的路徑添添加到系統(tǒng)的的搜索路徑中中。這樣要編編譯文件時就就很簡單，不不用每次都指指定路徑，系系統(tǒng)會自動搜搜索。在這里里介紹的一種種方法是修改改/etc/profiile文件：打開/ettc/proofile文文件，在最后后一行添加ppathmu

7、unge /usr/llocal/arm/33.4.3/sbin，保保存退出，在在終端輸入執(zhí)執(zhí)行：#. Profiile（“點點+空格+文文件名”）?？煽赏ㄟ^在終端端輸入:arrm-linnux-gcccv 檢檢驗用戶編譯譯器版本。aarm-liinux-ggcc編譯出出來的程序，不不能在PC機機上運行，必必須下載到AARM系統(tǒng)中中才能運行。 MiniGUI在Linux系統(tǒng)中有兩種運行模式：fbcon（Frame Buffer Console）和qvfb（Qt Virtual Frame Buffer）。fbcon在控制臺下運行，這種模式下不能開Linux的X圖形界面。qvfb則是帶幀緩沖的虛

8、擬控制臺，MiniGUI程序在qvfb中運行就像圖形界面下的終端(Terminal)中運行命令一樣。通過對gal_engine賦值來設置運行模式。3 信號采集電路 CAN總線的智能節(jié)點一般由主控制器、CAN總線控制器、CAN總線驅動器以及具體的功能單元組成。主控制器用來通過訪問CAN總線控制器來實現(xiàn)對CAN總線的訪問。CAN總線控制器實現(xiàn)CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能，對外具有與主控制器和總線驅動器的接口功能。CAN總線驅動器提供CAN總線控制器與物理總線之間的接口。 本文選選用Micrrochipp公司生產(chǎn)的的MCP25515作為CCAN總線控控制器。MCCP25155是一款獨立立的CA

9、N協(xié)協(xié)議控制器，完完全支持CAAN 2.00B技術規(guī)范范。MCP22515與主主控制器的連連接是通過標標準串行外設設接口SPII(Searrial PPeriphheral Interrface)實現(xiàn)的。主主控制器選擇擇了Micrrochipp公司的PIIC16F9133，該單片機機為高性能的的RISC CPU,內內部具有4 KB的可編編程可擦除的的Flashh存儲器、2256 B的的RAM、2256 B的的EEPROOM,帶有標標準的SPII接口，也能能夠方便地和和CAN總線線控制器MCCP25155進行連接。CCAN總線驅驅動器選擇MMicrocchip公司司的MCP22551，是是一個可

10、容錯錯的高速CAAN器件44,10。數(shù)數(shù)據(jù)采集用的的CAN總線線接口電路如如圖3所示。 4 CAN總線線驅動程序的的方案設計與與實現(xiàn) 設備驅動動程序是介于于硬件和Liinux內核核之間的軟件件接口，是一一種低級的、專專用于某一硬硬件的軟件組組件。設備驅驅動也可以理理解為操作系系統(tǒng)的一部分分，對于一個個特定的硬件件設備來說，其其對應的設備備驅動程序是是不同的，比比如網(wǎng)卡、鍵鍵盤、鼠標、顯顯卡、電位器器、電機等。操操作系統(tǒng)本身身沒有對各種種硬件設備提提供持久不變變的“驅動設設備”，沒有有驅動，操作作系統(tǒng)就控制制不了底層的的設備，對于于操作系統(tǒng)來來說，掛接的的設備越多，需需要的設備驅驅動程序也越越多

11、。 在Linnux操作系系統(tǒng)中，把所所有外設都當當成文件看待待，使用操作作文件的方法法來操作設備備，通過驅動動程序，Liinux操作作系統(tǒng)才能以以文件夾的方方式來管理設設備。因此驅驅動程序的編編寫開發(fā)具有有十分重要的的地位。Liinux設備備驅動程序運運行在Linnux內核空空間，是Liinux內核核中聯(lián)系硬件件設備和應用用程序的橋梁梁。Linuux系統(tǒng)硬件件、設備驅動動和應用程序序的關系如圖圖4所示77。 MaggicARMM270實驗驗箱采用SJJA10000 CAN控控制器擴展了了1路CANN接口，SJJA10000是PHILLIPS公司司經(jīng)典的CAAN控制器，支支持CAN 2.0 AA、B協(xié)議。結結合應用程序序、驅動程序序、內核程序序，CAN驅驅動流程圖如如圖5所示。5 測試結果與與驗證 選取廣州州致遠電子有有限公司生產(chǎn)產(chǎn)的Magiic ARMM270實驗驗箱進行仿真真2。通通過CAN總總線實現(xiàn)汽車車上各種信息息的采集和測測量，并將采采集的結果送送到ARM進進行處理，最最后通過TFFT顯示出來來，設置CAAN總線傳輸輸速度波特率率為125 KB/s，圖圖6所示為捕捕捉的一個界界面。 隨著信信息技術的快