汽車的儀表盤裝有各種顯示器和指示燈，使駕駛員能夠操作車輛。其中主要包括幾個儀表——通常是速度表、里程表、轉速表、油壓表、 燃油表等。以及系統故障和警告的各種指示器。儀表組為駕駛員提供集中且易于查看的位置，以顯示所有關鍵系統信息。

01儀表的子系統組成

負載驅動器：每個物理（即非圖形）儀表由單個步進電機驅動。也幾乎所有儀表盤都包含 LED 背光。所有這些設備都需要適當的加載驅動程序以正常運行。儀表盤MCU通常具有集成的步進電機;但是，LED背光驅動器是作為分立IC實現的。

連接系統：作為高完整性串行通信的事實標準，汽車的CAN是 （控制器局域網）總線構成車輛網絡的“骨干”。CAN適用于應用必須在節點之間一致地傳輸大量但很小的數據，以及自我診斷和修復數據錯誤。同樣，LIN（本地互連網絡）處理網絡 節點內的通信。LIN網絡成本低廉且實現起來相對簡單，它采用的拓撲結構，有一個主站--通常是一個MCU--和最多12個從站設備。

處理器：汽車應用本質上是安全關鍵型的，因此處理器或微控制器必須提供足夠高的性能水平，以確保可靠的實時控制。另外 除了快速執行代碼的能力外，選擇微控制器還因為其特定應用的集成外設。儀表盤MCU通常包括一個集成的CAN和/或LIN收發器，用于與位于整個車輛的各種傳感器進行通信。如前所述，微控制器還可能具有用于驅動各種儀表的步進電機驅動器。

電源管理： 低壓差（LDO）調節器對重載情況特別有用，例如在啟動電動啟動器時。儀表組可以包括外部存儲器、步進電機、一個或多個MCU、CAN接口、LIN接口和LED背光--所有這些都可能在不同的電壓水平上運行。由于有這么多不同的電源軌，在設計時需要仔細考慮效率、緊湊性、低成本和低EMI。

02汽車儀表硬件框架圖

基于單MCU的入門級虛擬儀表盤:

數字虛擬儀表盤在LCD或TFT屏幕上顯示所有駕駛信息。這種數字儀表盤可以編程為根據駕駛員的喜好顯示適當的虛擬儀表選擇;點陣儀表盤正在迅速被數字虛擬儀表盤所取代。憑借功能豐富的圖形引擎和靈活的內存接口，圖形MCU可以支持高達1920 x 720的高分辨率的入門級數字虛擬儀表盤。與使用應用處理器和MCU的傳統解決方案相比這種基于英飛凌單MCU的儀表板解決方案提供了具有競爭力的系統成本

高級虛擬儀表盤：

高級虛擬儀表盤通常具有大型顯示屏，例如 12.3 英寸，分辨率為 19201080。在這種類型的儀表盤中，除了專用的圖形應用處理器外，還需要個車輛接口處理器 (VIP) 來管理汽車網絡、安全、安保和電源管理。

03車速顯示原理

傳統的汽車儀表，是一個個獨立的模擬表頭，用于顯示必要的信息(例如車速，轉速，水溫等等)之后發展成組合儀表，把所有的表頭集成到一起。隨著科技的發展，LCD開始應用于儀表，豐富了儀表顯示的車輛信息

從最開始的段碼屏，發展成點陣屏以及單色TFT屏，這時可以設計數字方式顯示車速。現如今，儀表中采用彩色TFT，屏幕尺寸越來越大，色彩也越來越豐富，在LCD上顯示設計的模擬表頭也很有科技感。

指針表: 參考下圖中左邊的指針

模擬表頭，通過控制指針偏轉的角度，來達到顯示車速的目的。設計上應該保證指針平滑的運動，不能出現抖動或大幅跳動的情況.

機械機構的模擬表頭，由步進電機驅動指針，指向表牌上印刷的數字。

LCD中的模擬表頭，由軟件邏輯控制屏幕上的指針轉動，指向圓弧邊的數字

數字顯示: 參考下圖中間LCD上顯示的數字 (000 km/h)數字相對于模擬表頭來說，看起來更加方便。但是設計上應該考慮數值變化時的連貫性。

一般是都愛看LCD中顯示的數字，這樣更直觀。這也是很多車企做全液晶儀表顯示的目的。但是也有部分人喜歡指針儀表，包括很多賽車上仍然是機械指針儀表，甚至儀表左右布滿了指針式的小表來顯示其他的信息，這也是一種汽車情懷。

車速從哪里來

車身上儀表接收車速信號一般有2種方式:

頻率信號: 來自于車速傳感器，計算公式為 F= V PPK /3600，其中F: 輸入給儀表的頻率值，單位Hz

V: 實際車速，單位 km/h

PPK: 每公里脈沖數 (Pulse Per Kilometer)

針對這種傳感器，需要主機廠提供相關等效電路，用于儀表端采集電路的設計，避免電路不適配導致頻率采集出現問題.

CAN信號: 車身上其他控制器直接采集車速傳感器的頻率信號，經過計算后，通過CAN信號發給儀表。

對于商用車，一般都遵循標準 SAE J1939，報文為TCO1 (PGN: 65132,SPN 1624)。

對于乘用車，每個主機廠都有自己特殊的定義，請參考他們提供的CAN DBC文件。

04儀表的故障燈是怎么點亮的

首先，點亮發動機故障燈，根本原因是發動機出現了某些故障，所以，故障產生于發動機的ECU。

然后，就以此網路為例，發動機的ECU會把故障信息以CAN信號的方式發送給高速的CAN總線。

第三步，高低速網關會把高速CAN的信息路由給低速CAN，此網關存在的意義是因為高低速CAN的通訊速率不一樣沒有辦法直接通訊，有了網關之后就可以實現高低速CAN的信息共享。

第四步，低速CAN有了發動機故障的信息以后，儀表的ECU就可以在低速CAN獲取到發動機的故障信息。

最后，儀表根據獲取到的信息點亮相應的發動機故障燈。

這里有的朋友可能會問，如果CAN線上有很多的數據，作為一個節點怎么知道哪些是需要讀取的，哪些是不需要的呢，這個就是在車輛開發的時候就已經定義的，對應的節點需要訂閱哪些消息是固定的，都是根據功能設計的，然后通過CAN的ID識別自己需要的數據即可。

05儀表的轉速表的顯示原理

轉速表一般設置在儀表板內。與車速里程表對稱地放置在一起。轉速表是按照磁性原理工作的．它接收點火線圈中初級電流中斷時產生的脈沖信號。并將此信號轉換為可顯示的轉速值。發動機轉速越快，點火線圈產生的脈沖次數越多，表上顯示的轉速值就越大。

現在轎車一般都是電子式轉速表，有指針式和液晶數字顯示式。表內有數字集成電路．它將點火線圈輸送過來的電壓脈沖經過計算后驅動指針移動或數字顯示。另外還有一種轉速表是從發電機取出脈沖信號送到轉速表電路解釋后顯示轉速值。不過因受發電機皮帶打滑等因素影響。數值不太精確。

電動車的是指的電機轉速，但是對電動車而言，因為電機扭矩特性，與轉速關系不大，所以行車過程中，電機轉速多少我們并不關注，一般不會顯示在儀表上，儀表取而代之顯示的是電池功率輸出，輸入狀態！

06儀表的水溫表和燃油表的顯示原理

07結束語

以上為大部分內容是機械類儀表的工作原理，目前越來越多的汽車采用全數字液晶顯示儀表，直接顯示具體數值即可；但顯示原理還是不改變的，只不過是減少了步進電機控制指針的過程，直接將CAN總線傳遞過來的信號轉化為數字信號顯示在屏幕上，汽車里的各個ECU都是通過CAN和LIN總線連接在一起，現代汽車里的ECU總數已經迅速增加到了幾十個甚至上百個之多，整個系統復雜度越來越大，幾近上限。

審核編輯：湯梓紅