让汽车仪表组上的指针动起来

跳跃的开发板

虽然汽车仪表组在过去几年已经取得了一定的发展，但它在很多方面依然是我们好几代人都熟悉的样子。原先的仪表组就像图1中所示的那样，由显示车速、油位、发动机温度和油压的模拟（机械）仪表以及里程表组成。现代车辆的仪表组上仍然会显示这些对驾驶员有用的重要信息，但除此之外，高新科技的进步也为仪表组带来了更多新的功能。

图1：由六个机械仪表组成的模拟仪表组

如今的仪表组保留了传统的外观，由微控制器（MCU）供电，MCU从控制器局域网（CAN）总线读取车辆状态信息。驾驶员可以接收到熟悉格式的信息，但步进电机和仪表组的MCU会控制机械仪表和指针。仪表组上还有多个可识别的指示灯，并可发出可听见的铃声，为驾驶员提供更丰富的信息。

随着电子科技的进步，里程表逐渐被字母数字显示屏所取代，这种显示屏主要显示各种功能参数和指标，如燃油效率、室外温度和行程长度，同时通过机电仪表来显示传统的信息。从电子角度而言，具有信息图形支持的混合仪表组（如图2所示）是比较经济且相对简易的。模拟仪表组和更简易的混合仪表组所需的MCU通常具有集成的CAN接口和步进电机驱动器。

图2：具有简单数字信息显示和传统机械仪表的仪表组

虽然简单的数字显示功能反映出了仪表组的发展进步，但它却正在快速地被更具沉浸感的液晶显示器（LCD）（如图3所示）所取代。随着此类显示器的尺寸不断增大，上面显示的图形也需要采用更高级别的处理技术。同样的MCU依然应用于仪表组，负责提供数据接口和步进电机控制，但是单独的图形处理器或片上系统（SoC）可以创建视频图像和图形功能，使驾驶员能够选择他们想要显示的信息。高端车辆所采用的高性能系统通常还集成了来自外部摄像头的动态视频，或提供驾驶员监控功能。

图3：具有动态图形支持的混合仪表组为驾驶员提供了更多的信息显示选项

虽然仪表组上显示的基本信息保持不变，但一级供应商和原始设备制造商（OEM）必须改变其仪表组的设计，使不同车型的仪表组外观呈现出差异化，并与竞品有所不同。此外，OEM还必须跟上消费趋势，因为驾驶员希望新车拥有最新的技术和功能。这两个因素推动了可配置数字仪表组的发展，LCD大显示屏取代了步进电机仪表和指示灯，占据了原先仪表的位置。这种变革淘汰了仪表组的机电部分，采用虚拟图像的形式，让驾驶员仍能感受到指针和仪表的存在。

大显示屏对处理器提出了更高的性能要求。为了实现车速表的数字动画效果，仪表组视频显示器需要快速的帧速率，以呈现出平滑移动的指针或条形图图像。当然，这种系统需要消耗更多的电力来维持运行。

对于一级供应商和OEM的好处在于：单一、可扩展的电子平台可以让不同车辆的仪表组实现差异化。驾驶员可以通过定制仪表组显示的内容，选择他们认为最有吸引力或最有用的布局。该功能还可以与信息娱乐系统的其余部分相集成，使仪表组成为远程显示系统。图4所示的可配置数字仪表组目前主要用于高端车辆，但随着产量的增加，生产成本会降低，这种仪表组也将逐渐应用于更多中端车辆和经济型车辆中。

图4：可配置数字仪表组的示例

相信大家在阅读本文后可以知道，随着模拟仪表组被数字电子仪表组所取代，车辆仪表组在过去几年中经历了巨大变革。与此同时，复杂性的增加也带来了更多的设计挑战。无论您的仪表组设计是模拟式、数字式还是两者结合，TI的技术资源都将有助于缩短您的设计时间并降低系统复杂性。