汽車儀表板成為匯集車輛安全和管理所有信息的神經中樞，為駕駛員顯示各種信息。在當今的數字時代，車輛儀表系統必須能夠監控所有關鍵功能，該系統甚至是個性化的。業界需求發展導致出現了很多半導體解決方案，從ASSP到全定制器件等。這些方案可能都是功能固定的解決方案，不能靈活地進行產品開發，無法滿足設計人員的要求。作為對比，可更新解決方案在一條車輛產品線上支持多種相似的應用，沒有任何多余的成本開銷。這類定制解決方案以很低的成本滿足了所有需求。

本文簡要介紹一種創新的CPLD體系結構，完全避免了使用微控制器及其驅動器，從而提供了低成本、低功耗組合數字儀表板解決方案。這一模擬儀表板解決方案(ADS)高效地實現了數字汽車網絡，充分發揮了數字技術的優勢。

組合儀表板解決方案

傳統上，以機械方式獲得行駛里程等儀表實時輸出，使用模擬驅動器進行顯示。然而，隨著這些數據輸入的數字化，步進電機和LED替代了儀表和量表。采用昂貴的微控制器來處理并顯示數字輸出。后來出現了ASSP，導致較高的一次性成本開支(NRE)，限制了產品更新和改進。產品生命周期以及對不同產品線的支持也是促使采用低廉的可編程替代產品的主要因素。

在指針式儀表顯示板上采用了步進電機，將電脈沖轉換成不連續的機械動作。當電控制脈沖按照一定的順序加到步進電機上時，電機軸以不連續的步進增量進行旋轉。組合數字儀表一般采用步進電機來仿效模擬面板和指針顯示板的性能以及視覺效果，同時提供數字設置需要的非常精確的位置信息。需要對這些電機進行微步進控制，以實現平穩連續的指針移動。此外，測得的采樣值從車輛傳感器廣播到相應的儀表部位，而采樣數受限于數字鏈路的帶寬，在一定的時間間隔后，每一測量采樣值才顯示在組合儀表上。在這類組合儀表上，迫切需要采取措施克服不能連續顯示信息的難題，當傳感器沒有向儀表輸出數據時，確保指針處于正確的位置。要解決這些難題，必須提高處理能力，從而增加了數字儀表板系統成本，較低的性價比阻礙了其在車輛中的應用。

基于CPLD的組合儀表板控制器

使用CPLD很容易克服這種高成本解決方案所帶來的限制。采用ADS，客戶只需要在設計中更新或者修改編程文件，實現產品換代，因此，非常靈活。此外，還可以在現場增添新功能或者更新產品，不但提高了技術實現效率，而且還滿足了特殊的用戶和產品需求。使用相同的基本系統，稍作改動，就很容易在新產品線上采用不同的器件。

利用基于CPLD的ADS，產品開發人員和生產商可以根據需要從不同的器件中進行選擇，而不用擔心半導體元件過時的問題。它具有較低的銷售價格，支持高端功能，未來擴展余地非常大。其體系結構使用Altera的MAX II CPLD，包括6個模塊：串行傳感器數據單元、主移動控制和算術單元，以及4個PWM發生器。串行傳感器數據單元接收來自傳感器的輸入，主移動控制和算術單元完成必要的計算，PWM發生器為步進電機所有相位提供合適的控制信號，接收來自主模塊的命令(圖1)。

                                                         圖1 基于CPLD的ADS結構圖

在詳細說明這一ADS體系結構之前，首先要理解窄帶車輛數據網絡中不同模塊的功能，以及驅動指針儀表板的步進電機是怎樣完成微步進控制的。由于組合儀表所有顯示面板并不需要連續的傳感器數據，當沒有數據時，系統保持指針位置不變。為實現平穩顯示，發送給指針的移動命令是當前偏轉函數，不會產生急促的指針步進變化。

PWM發生器

4個PWM發生器模塊驅動指針儀表板步進電機，指示來自不同傳感器的數據(圖2)。

                                                          圖2 PWM發生器基本結構圖