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全液晶显示车载交互式信息系统方案

发布时间:2020-06-30 18:38:42 阅读: 来源:切條机厂家

1 引言

本文引用地址:汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口,为驾驶员提供汽车运行参数、故障等信息,使驾驶员可以方便、全面地掌握汽车运行状态,有利于提高驾驶的舒适性和安全性。随着汽车工业的蓬勃发展,汽车的附属功能越来越丰富,汽车仪表需要显示的内容也越来越多。薄膜晶体管液晶显示器(TFT—LCD)是数字终端显示最理想的显示器件之一,而将液晶显示技术应用于现代汽车仪表,构建全液晶显示车载交互式信息系统已成为汽车仪表系统发展的必然趋势。目前,丰田、福特、奥迪等汽车生产厂家已经推出了带有全数字液晶仪表的车型。

本文基于ADI公司的DSP芯片ADSPBF536和SHARP公司的液晶模块LQ104V1一DG52,设计了液晶显示车载信息系统,给出了总体设计方案并设计了DSP芯片与液晶模块的接口电路,编写了液晶显示、flash等模块的驱动程序,分析了液晶模块控制信号时序波形,进行了汽车信息显示实验。实验结果表明,液晶屏显示内容清晰、稳定,达到了设计要求。

2 硬件设计

2.1 系统总体设计

如图1所示,车载信息系统主要包括主控制芯片、带触摸屏的LCD数字仪表、外扩SDRAM芯片、外部FLASH芯片以及分布在CAN总线上的不同节点,这些节点就是分布在汽车上的分控制器。

图1 总体结构框图

2.2 主控制芯片

TFT-LCD需要控制信号按照一定的控制时序进行驱动一种成本较高的驱动方案是用单片机、SRAM和专用液晶驱动芯片组合构成系统驱动液晶屏。为降低液晶屏驱动成本,本方案选用ADI公司的Blackfin系列DSPADSP—BF536作为系统的主控芯片。Blackfin系列处理器是ADI和Intel公司联合开发的微信号架构(MSA)DSP,它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理器功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在了一起。BF536作为Blackfin系列DSP中的一员,具有高达400MHz的主频,内核供电电压低至1.2V;具有3个16位MAC,2个40位ALU,4个8位视频专用ALU;拥有高达102kB的片内存储器,包括16kB指令SRAM/Cache、48kB指令SRAM、32kB数据SRAM/Cache和4kB中间存储器。

BF536还拥有丰富的外设资源,包括10/100以太网MAC接口;CAN2.0B接口;一个SPI接口;TwI接口控制器;并行口(PPI),支持IUT-R656视频模式;全同步串口SPORT;2个UART口;12通道DMA控制器,包括两个存储器到存储器DMA通道。

2.3 LED接口电路设计

本系统所选用的TFT-LCD是SHARP公司的LQ104V1DG52,具有26.5cm(10.4in)显示尺寸,640×480分辨率,18位数据信号位(RGB每种颜色6位),26万色。本方案利用BF536的PPI外设与液晶屏之间接口。BF536的PPI外设有20个引脚,每个时钟周期可完成16位数据的收发,而液晶屏的数据宽度为18位,设计中将PD接到BEo],PD接到RE0],实现了数据宽度的匹配。PPI—CLK引脚外接25MHz有源晶振,3个同步帧输出引脚FS1、FS2、FS3分别接LCD的Hsync、Vsync、ENAB引脚,并使ENAB控制信号置低。为增强信号驱动能力,在BF536的PPI外设与液晶屏之间用SN74AHC245桥接。

另外,为液晶屏配备了四线电阻式触摸屏,在实现显示功能的基础上增加了触摸控制功能。由于BF536没有ADC外设,所以选用TI公司生产的触摸屏驱动芯片ADS7846来实现触摸屏驱动,ADS7846将触摸屏信号送至BF536的SPI外设。

BF536与液晶屏的接口电路如图2所示。

2.4 SPIFLASH

ADSP-BF536没有片内FLASH,需要外接FLASH芯片实现程序的固化和引导程序的存储。BF536程序加载模式多达7种,本系统选用SPIMaster方式,即系统复位后,通过SPI接口从串行FLASH加载程序至RAM。FIASH芯片选用ST公司的M25P64,它是SPI接口的串行FLASH,具有64Mbit存储容量,SPI时钟频率最高可达5OMHz。采用SPI接口的FLASH芯片面积小且与BF536接口简单,减小了电路板设计的难度,其缺点是采用串行传输机制,在传输数据量较大时速度较慢。

2.5 外扩SDIM

要使液晶屏的显示稳定就需要对液晶屏按时序循环发送显示数据,即进行扫屏操作。一般做法是在存储器内开辟一定空间暂存显示数据,然后将此空间内的数据循环向液晶屏发送。一般微处理器片内的RAM都很小,无法为高分辨率的LCD提供显示数据缓存区,这就需要外扩RAM。

相比于SRAM,SDRAM存在存取速度慢、需要对数据不断进行刷新及控制信号复杂的缺点;但SDRAM容量一般较大,价格便宜。另外,ADSP—BF536片内带有SDRAM控制器,可以实现SDRAM的复杂逻辑控制,设计者只需要对该寄存器模块正确配置后,就能像访问片内RAM一样访问它,故本系统选用Micron公司的SDRAMT48LC32M16A2作为外扩存储器完成显示数据的暂存。该芯片具有512Mbit的存储容量,最高可达133MHz的时钟频率。

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