摘 要： 提出了利用單芯片實現面向挖掘機圖形儀表的新一代車載終端系統設計與實現方法。采用富士通公司推出的MB86R01作為核心，根據挖掘機的要求和特點，主要介紹了挖掘機儀表的硬件和軟件設計。利用μC/OS-II作為操作系統設計一款精度高、靈敏度高、界面友好、工作穩定的嵌入式挖掘機圖形儀表。利用MB89296圖像處理器實現挖掘機儀表顯示任務，減輕了CPU的負擔，使圖形顯示更加高效。
關鍵詞： 圖形儀表；MB86R01；圖像處理器；μC/OS-II；CAN總線

　儀表板作為挖掘機的一個關鍵部件之一，它集中了全車的儀表，能集中、直觀、迅速地反映挖掘機在行駛過程中的各種動態指標，如發動機轉速、行駛速度、油溫、水溫、油壓、GPS、視頻、故障診斷及各種指示燈和報警信號等。挖掘機駕駛員能夠通過儀表板上顯示的信息，了解挖掘機當前的工作狀態，以便及時地對挖掘機做出相應的處理。目前儀表板已經由最初的基于機械作用力而工作的機械式儀表發展到步進電機式儀表板，采用步進電機驅動指針指示車速、轉速、油量、水溫等[1]。傳統的挖掘機表存在占用面積大、分布散亂、顯示內容固定單一、顯示信息量小等缺點，不具有可配置性，而且惡劣的工作環境常常導致儀表顯示的信息不準確或失靈等[2]。這些傳統儀表板的缺點都在很大程度上影響了駕駛員對挖掘機的使用。
　為克服傳統儀表板的局限性，根據挖掘機的工作特點，設計新一代全數字式挖掘機圖形儀表板代替傳統的機械儀表來準確、穩定、靈活地顯示挖掘機所有信息成為一種必要，也是儀表板發展的一種趨勢。
1 挖掘機圖形儀表板系統結構總體設計
　挖掘機儀表板處理的主要信息有發動機轉速、油溫、水溫、油壓、GPS、視頻、故障診斷以及各種指示燈和報警信號。本文設計的挖掘機圖形儀表板的MCU利用CAN總線與控制器ECU等其他各個部件進行數據間的通信，最終在儀表板上顯示出各個功能模塊的信息。挖掘機系統框圖如圖1所示。
2 挖掘機儀表硬件設計
　挖掘機儀表板的硬件框圖如圖2所示，該系統的硬件電路主要包括了以MB86R01為核心的時鐘電路、復位電路、電源電路、JTAG調試電路、存儲器電路、串口通信電路、視頻輸入電路、LCD顯示電路、按鍵電路和CAN總線收發電路組成。

　該硬件系統的MCU采用的是MB86R01，該芯片是由富士通公司推出的一款單芯片實現新一代車載終端系統的微處理器。MB86R01整合汽車電子所需的各種功能，如2D/3D繪圖、汽車通信控制系統、程序保護功能及各種媒體接口；并將這些功能整合在一顆芯片上，進一步降低系統成本。此產品可對應來自汽車導航裝置或數字儀表板的資料及車載局域網絡的所有信息，并能同時提供舒適的駕駛環境以及高品質的繪圖顯示。本文的設計是將MB86R01應用于汽車儀表上的這些特性移植到挖掘機上來開發挖掘機圖形儀表。
　MB86R01采用工作主頻達333 MHz的32 bit ARM926EJ-S內核作為控制CPU，片內有兩片內置的32 KB SRAM，提供了足夠的程序存儲空間。另外，MB86R01中采用富士通的MB89296圖像處理器（GDC）作為2D/3D圖像顯示和視頻捕捉。MB86R01的GDC可以實現3D繪畫顯示功能，與抗鋸齒功能組合使用能夠繪制光滑漂亮的直線。從幫助安全駕駛的角度出發，畫面的重疊對于MB86R01實時地收集各種信息，簡明易懂地傳遞給司機來說是個非常方便的功能，MB86R01能支持最多6個圖層的重疊，實現圖像的清晰顯示[3]。這主要是MB86R01利用了專門的圖像處理器，所以在圖像顯示上有其突出的優勢。
另外，MB86R01使用視頻紋理映射功能不變形地顯示后部攝像機等拍攝的圖像，克服了由于視野范圍、廣角鏡頭引起的變形而影響司機的判斷。新產品不僅可降低成本，并能維持高系統效能。
3 挖掘機儀表系統軟件設計
　軟件部分主要由系統層和應用層組成[4]。對于一個嵌入式系統，選取合適的操作系統支持程序的開發是一個關鍵，針對不同的設計方案選取合適的操作系統能夠達到最好的設計效果。μC/OS-II操作系統的啟動快、研究免費、開源等特性符合本設計的需要，因而選擇μC/OS-II作為操作系統比較符合挖掘機圖形儀表的開發。應用層設計是在操作系統的基礎上編寫執行各種任務的程序代碼。
3.1 μC/OS-II系統簡介 大功率電感廠家 |大電流電感工廠