车辆 (ECU)模拟器的液晶显示研究

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摘 要 伴随着信息技术的不断大展，汽车电子在汽车研发所占的比重日益增加。整车车载ECU数量在逐年增加；本文介绍基于STM32微控制器关于车辆ecu模拟器对液晶显示系统的研究。在分析STM32微控制器的基础上，详细介绍了液晶显示系统的硬件设计、emWin图形库和μc-OS-II系统在STM32平台的移植过程。最终对液晶显示系统进行试验验证，显示出稳定的人机交互界面。

【关键词】STM32微控制器 emWin图形库 μc-OS-II系统 移植

现阶段，伴随着液晶器件制造工艺的不断完善和生产成本的不断降低，液晶器件在各类电子产品中应用越来越广泛。同时，液晶器件具有体积小、功耗低、显示信息大、寿命长、不产生电磁辐射污染、可以显示复杂的文字和图片等优点。在未来的显示终端领域将有广阔的发展前景。汽车电子在车辆研发所占的比例也在逐年增加，车载ECU个数也在增加，本文模拟车辆ECU发送数据，并在液晶显示屏上面显示出数据。介绍了STM32微控制器、emWin图形库与μc-OS-II的内容以及移植步骤，STM32微控制器与液晶显示屏的硬件连接、底层驱动，最终达到自己所需要的数据输出并显示在液晶显示屏上面。

1 处理器与显示器的选择

STM32微控制器是意法半导体（ST）公司生产的32位ARM处理器。emWin图形库是一款用于嵌入式开发的通用图形软件包，其所有软件模块均为C语言源代码设计，可以支持任何CPU和几乎所有显示器。处理器主芯片采用的是STM32F103ZET6，主频72MHZ， CPU操作电压范围2.0-3.6V。此外，该款微控制器内部还集成了FSMC（灵活的静态存储控制器），能够直接支持8080总线接口的LCD控制器。

本文中选用的是TFT―LCD（薄膜晶体管型）显示屏，由驱动电路，4线模拟电阻式触摸屏组成。显示屏尺寸为3.2英寸，具有240*320的分辨率。应用ILI9341芯片控制液晶屏，通过TSC2046芯片控制触摸屏。如图1所示显示器与处理器的硬件连接图。

2 emWin与UC/osIII的移植和实现

2.1 emWin的移植

emWin作为一种复杂高效的图形用户界面，可以一直到众多显示控制器和操作系统中，具有模块化的特点，并才用分层结构。主要包括应用层、图形库层、驱动层和硬件4个层次。

改头文件LCDConf.h来配置emWin。LCDConf.h中的宏定义介绍了LCD显示部分的硬件特性，据自己所需修改比如显示屏的长、宽、高、每像素点用几位表示、LCD控制器的类型等参数。函数包括对LCD[2]（控制器）的初始化函数，LCD显示缓冲区的操作函数等，完成对LCD显示硬件的直接操作

#define XSIZE_PHYS 240

#define YSIZE_PHYS 320

#define COLOR_CONVERSION GUICC_565

#define LCD_CONTROLLER 9320

#define DISPLAY_DRIVER GUIDRV_FLECOLOR

#define GUI_SWAP_XY（1）

2.2 μc-OS-II的移植

μc/OS-II是一种免费公开源代码、为嵌入式应用而设计的完全可剥夺型的实时内核，代码大部分是用ANSI C 编写的，可在绝大多数微处理器上运行。uC/OS-II管理64个任务，提供邮件、队列、信号量机制。

μc-OS-II绝大部分代码是用标准的ANSI C编写的，但是μc-OS-II在读/写处理器寄存器时，仍需要通过汇编语言来实现，主要工作在于对os_cpu.h，os_cpu_a.asm，os_cpu_c.c的移植。os_cpu.h包括了用户#define语句定义的、与处理器相关的类型常数、宏，是为了增加代码的可移植性

typedef unsigned char INT8U； /*无符号8位整数*/

typedef unsigned int INT16U； /*无符号16位整数*/

Stk =ptos；/*Load stack pointer*/

*（stk） =（INT32U）0x01000000L；/*xPSR*/

*（--stk） =（INT32U）task； /*Entry Point*/

*（--stk） =（INT32U）0xFFFFFFFE； /*LR*/

通过调用OSStartHighRdy使系统启动函数OSStart（）运行。调用OSSched（）实现OSCtxSw（）任务级切换，调用OSTimeTick（）和OSIntExit（）用于维持执行中断服务和系统内部定时。最后恢复CPU寄存器，执行中断返回指令。

3 实验结果

首先初始化STM32F103[4]微控制器，主要对其内部的系统时钟、通用I/O口、中断控制器、CAN控制器和定时器等资源进行设置；接着对emWin图形库、μc/OSII运行系统主要程序初始化。系统根据实际的显示要求，对主要程序中的任务设置了不同的优先级，保证了系统中不同任务的有序运行。为验证该液晶显示系统的显示效果，在自己收集的不同型号的ECU数据，按照一定的频率和报文格式发送至液晶显示。将文中的液晶显示系统应用到车辆ECU模拟器中，以玉柴型仪表从CAN总线接受报文为例，将报文显示到液晶显示屏上面。显示结果可从图2看出。

4 结论

本文以STM32微控制器和2.8in的TFT-LCD液晶屏作为硬件基础，软件方面采用了emWin图形库和μc-OS-II系统，通过俩者的结合，完成了一种液晶显示系统。满足不同场合的显示要求，有很强的使用价值。

参考文献

[1]彭志红，袁野，林韵莹等.国内液晶显示技术的发展概括[J]，电视技术，2013，37（S2）：425-426.

[2]陈新，蒲庆文.基于emWin图形库的电动汽车液晶仪表设计[J].仪表技术与传感器，2013（7）：105-107.

[3]Joseph Yiu.The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[4]孙书鹰，陈志佳，寇超.新一代嵌入式微控制器STM32F103开发与应用[J].微型计算机应用，2010，31（12）：59-63.

[5]李玉刚.嵌入式操作系统μc-OS-II在ARM上的移植研究[J].微计算机信息.2010，8（2）：97-99.

作者简介

付俊坤（1987-），男，河南鹤壁浚县人。现就读桂林电子科技大学。研究方向汽车电子嵌入式。

作者单位

桂林电子科技大学 广西壮族自治区桂林市 541004