电动汽车仪表系统及其调度方法技术方案

本发明专利技术提供一种电动汽车仪表系统及其调度方法，电动汽车仪表系统，包括：电源模块、CAN通信模块、硬线信号采集模块、步进电机模块、蜂鸣器模块、按键模块、FLASH存储模块、TFT‑LCD显示模块、LED模块、段码液晶模块。其中，电源模块的电压分为可切断和不可切断两类。将上述各个模块的任务，写成函数接口，并将任务划分为ASAP类和ALAP类，优先执行ASAP类任务。系统以改进的高响应比优先任务调度算法为依据，同时考虑任务等待时间和服务时间对任务优先级的影响，引进任务截止期错失机制，尽可能减小任务调度增加的系统开销，每次选取同类别中响应比最高的任务执行。本发明专利技术提高了系统的实时性。

Electric Vehicle Instrument System and Its Scheduling Method

The invention provides an electric vehicle instrument system and its dispatching method, which includes power supply module, CAN communication module, hard wire signal acquisition module, step motor module, buzzer module, key module, FLASH storage module, TFT LCD display module, LED module and segment code LCD module. Among them, the voltage of power supply module can be divided into two categories: cut-off and non-cut-off. The tasks of each module mentioned above are written as function interfaces, and the tasks are divided into ASAP and ALAP classes, which give priority to ASAP tasks. Based on the improved high response ratio priority task scheduling algorithm, considering the impact of task waiting time and service time on task priority, the system introduces a task deadline miss mechanism to minimize the increased system overhead of task scheduling, and chooses the tasks with the highest response ratio in each class to execute. The invention improves the real-time performance of the system.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车仪表系统及其调度方法
本专利技术涉及一种电动汽车仪表系统，本专利技术还涉及一种电动汽车仪表系统的调度方法，属于控制领域。
技术介绍
汽车仪表信息系统是驾驶员了解汽车各种信息的主要途径。电动汽车仪表系统往往需要稳定可靠，实时性高的要求。在很多电动汽车仪表系统开发的软件设计中，采用的是传统的前后台循环设计模式。该模式下，各任务函数执行频率强制相同，执行顺序无法改变，任务每次等待时间波动较大，难以保证实时性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车仪表系统及其调度方法，以解决上述问题。本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术提供一种电动汽车仪表系统，其特征在于，包括：电源模块，用于将蓄电池提供的电压转换为各元器件需要的工作电压；CAN通信模块，负责汽车仪表与汽车上其它电子设备间的通信，通过接收汽车上整车控制器发送过来的CAN数据，并解析，用作汽车一部分信号量的显示标志；硬线信号采集模块，采集与其它汽车电子设备所连接引脚上的高低电平来用作汽车一部分信号量的显示标志；步进电机模块，用于驱动指针指示汽车发动机的转速；蜂鸣器模块，用于汽车部分信息的提示音；按键模块，用于显示屏上相关信息的调整操作；FLASH存储模块，用于电动汽车仪表系统相关数据的存储；TFT-LCD显示模块，用于驾驶员了解汽车的信息；LED模块，用于汽车部分信息的提示；段码液晶模块，用于汽车速度的显示；将上述各个模块的任务，写成函数接口，并将任务划分为ASAP类和ALAP类，优先执行ASAP类任务。本专利技术的电动汽车仪表系统，还具有这样的特征：其中，任务划分的规则是：按照任务执行周期来划分，周期小于60ms的为ASAP类任务，大于60ms的为ALAP类任务。本专利技术的电动汽车仪表系统，还具有这样的特征：电源模块的电压分为可切断和不可切断两类。本专利技术还提供一种电动汽车仪表系统的调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，系统初始化，将所述任务按预定逻辑顺序执行一次，得到第一次服务时间；步骤二，在所有任务全部执行一次完毕之后，任务均处于Suspend状态，用定时器开始给任务按各自周期计时，任务周期时间到了，表示任务已处于就绪等待执行，该任务状态由Suspend变为Ready状态，开始等待时间计时；步骤三，使用任务的等待时间和服务时间计算各个任务的响应比，响应比的公式如下：式中，RR为任务响应比；Twait为任务等待时间；Tservice为任务服务时间；步骤四，先判断是否有ASAP类任务就绪等待执行，若有，则在处于等待执行的ASAP类任务中选择响应比最高的任务作为待执行任务；若没有，则在处于等待执行的ALAP类任务中选择响应比最高的任务作为待执行任务；步骤五，选出待执行任务后，系统会判断如果接下来执行上述待执行任务，在待执行任务执行期间是否有非待执行任务截止期错失，若有一个及以上任务截止期错失，则任务的优先级会发生转换，即截止期错失任务的优先级会超过待执行任务，接下来强制执行截止期错失任务中响应比最高的任务，否则执行步骤四选出的待执行任务。进一步，本专利技术的电动汽车仪表系统的调度方法，还具有这样的特征：在单个任务每次执行时，均测量任务的服务时间，并记录其服务时间最长的一次。在步骤五中，对每个非待执行任务判断是否错失截止期，在对某非待执行任务判断是否错失截止期的时候，将存储的该任务最长服务时间作为它的服务时间使用。进一步，本专利技术的电动汽车仪表系统的调度方法，还具有这样的特征：步骤四中，在处于等待执行的ASAP类任务中选择响应比最高的任务时，不用计算ALAP类任务的响应比。进一步，本专利技术的电动汽车仪表系统的调度方法，还具有这样的特征：若系统某时刻执行调度时，所有任务响应比均为0，即所有任务都处于未就绪状态，则接下来执行空操作。专利技术的有益效果本专利技术通过将汽车仪表系统各功能模块划分为任务的形式，将其写成函数接口，兼顾任务的等待时间和服务时间，考虑任务截止期错失，在程序的调度层通过任务调度执行各函数接口的方法来决定系统各任务的执行顺序，保证该系统稳定可靠，提高了系统的实时性。同时，电动汽车仪表系统调度开销小，实时性高，且方便维护和移植。附图说明图1是电动汽车仪表系统的整体结构框图；图2是任务状态切换图；图3是任务调度在汽车仪表系统中的应用流程图。具体实施方式以下结合附图来说明本专利技术的具体实施方式。图1是电动汽车仪表系统整体结构框图，电动汽车仪表系统包括：电源模块101，用于将蓄电池112提供的电压转换为各元器件需要的工作电压。蓄电池112提供12V工作电压，本专利技术上的器件正常工作电压分别为5V、3.3V、1.8V和1.1V，如LED指示灯模块和段码液晶驱动芯片等需要5V工作电压，仿真器接口电路等需要3.3V工作电压，而1.8V和1.1V工作电压用在存储芯片上。本专利技术中的电压又分为可切断和不可切断两类，这是为了降低系统的静态功耗。在本专利技术中，不管系统处于正常工作状态还是睡眠状态，有些芯片是要一直工作的，例如CAN通信芯片等。因此，用不可切断电压给这类器件供电，保持其始终可以工作。而有些器件是只需要在汽车仪表系统正常工作时才需要工作的，例如段码液晶驱动芯片等。因此，用可切断电源给这类器件供电，保证其在汽车仪表系统工作时有供电源，而在汽车仪表系统睡眠时切断其电源，达到减小整个系统静态电流的目的，从而减小系统的静态功耗。因此，本专利技术将12V电压经降压芯片转换为可切断5V电压和不可切断5V电压，12V电压经降压芯片转换为不可切断3.3V电压，可切断5V电压经降压芯片转换为可切断3.3V电压，可切断3.3V电压再经降压芯片转换为可切断1.8V电压和可切断1.1V电压。CAN通信模块102，负责汽车仪表与汽车上其它电子设备间的通信，通过接收汽车上整车控制器发送过来的CAN数据，并解析，用作汽车一部分信号量的显示标志。汽车上有各种用于采集信号的传感器，例如车速传感器等，这些传感器所采集的信号通过转换，变为CAN信号，由整车控制器传到车载CAN总线网络上。本专利技术主控芯片的CAN控制器控制CAN通信芯片，构成CAN通信模块，接收车载CAN总线网络上的CAN信号，并解析，控制仪表系统上一部分信号量。同时，CAN通信模块也可将仪表系统上的CAN信号发送到车载CAN总线网络上，供其他汽车电子设备使用。硬线信号采集模块103，主要通过采集与其它汽车电子设备所连接引脚上的高低电平来用作汽车一部分信号量的显示标志。本模块主要通过接插件采集所接引脚上的高低电平，作为仪表系统相关指示灯亮灭的标志。步进电机模块104，用于驱动指针指示汽车发动机的转速。本模块以接收的CAN信号为指示标准，通过主控芯片相关引脚控制步进电机，驱动指针指示汽车发动机的转速，其范围为0到6000转每分。蜂鸣器模块105，用于汽车部分信息的提示音。本模块以接收的CAN信号和硬线信号为标准，通过主控芯片相关引脚，经电路变换，控制PWM信号的高低电平占比以及周期，使蜂鸣器能够发出不同的声音，以达到提示不同汽车信息的目的。按键模块106，用于显示屏上相关信息的调整操作。本专利技术可通过按键切换查看液晶显示屏上显示的各种信息，还可通过按键清除小计里程以及报警历史信息。本专利技术给仪表系统设置了3个按键，分别为菜单键、切换键和移动键，每一种按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车仪表系统，其特征在于，包括：电源模块，用于将蓄电池提供的电压转换为各元器件需要的工作电压；CAN通信模块，负责汽车仪表与汽车上其它电子设备间的通信，通过接收汽车上整车控制器发送过来的CAN数据，并解析，用作汽车一部分信号量的显示标志；硬线信号采集模块，采集与其它汽车电子设备所连接引脚上的高低电平来用作汽车一部分信号量的显示标志；步进电机模块，用于驱动指针指示汽车发动机的转速；蜂鸣器模块，用于汽车部分信息的提示音；按键模块，用于显示屏上相关信息的调整操作；FLASH存储模块，用于汽车仪表信息系统相关数据的存储；TFT‑LCD显示模块，用于驾驶员了解汽车的信息；LED模块，用于汽车部分信息的提示；段码液晶模块，用于汽车速度的显示；将上述各个模块的任务，写成函数接口，并将任务划分为ASAP(As Soon As Possible)类和ALAP(As Late As Possible)类，优先执行ASAP类任务。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车仪表系统，其特征在于，包括：电源模块，用于将蓄电池提供的电压转换为各元器件需要的工作电压；CAN通信模块，负责汽车仪表与汽车上其它电子设备间的通信，通过接收汽车上整车控制器发送过来的CAN数据，并解析，用作汽车一部分信号量的显示标志；硬线信号采集模块，采集与其它汽车电子设备所连接引脚上的高低电平来用作汽车一部分信号量的显示标志；步进电机模块，用于驱动指针指示汽车发动机的转速；蜂鸣器模块，用于汽车部分信息的提示音；按键模块，用于显示屏上相关信息的调整操作；FLASH存储模块，用于汽车仪表信息系统相关数据的存储；TFT-LCD显示模块，用于驾驶员了解汽车的信息；LED模块，用于汽车部分信息的提示；段码液晶模块，用于汽车速度的显示；将上述各个模块的任务，写成函数接口，并将任务划分为ASAP(AsSoonAsPossible)类和ALAP(AsLateAsPossible)类，优先执行ASAP类任务。2.如权利要求1所述的电动汽车仪表系统，其特征在于：其中，任务划分的规则是：按照任务执行周期来划分，周期小于60ms的为ASAP类任务，大于60ms的为ALAP类任务。3.如权利要求1所述的电动汽车仪表系统，其特征在于：电源模块的电压分为可切断和不可切断两类。4.一种电动汽车仪表系统的调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，系统初始化，将所述任务按预定逻辑顺序执行一次，得到第一次服务时间；步骤二，在所有任务全部执行一次完毕之后，任务均处于Suspend状态，用定时器开始给任务按各自周期计时，任务周期时间到了，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，韩琛，蒋峥，万兴，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42