摘 要：为了简化轿车内部控制体系，下降轿车制造本钱，进步人车交互界面的友爱度，规划并完结了一种新式的轿车虚拟外表。选用以ARM 处理器S3C6410为中心的硬件渠道和以嵌入式Linux体系为中心的软件渠道，并在此根底上选用开放源代码的图形界面库QT开发外表终端运用程序。经试验验证，虚拟外表体系具有本钱较低、界面友爱、反响活络等特色，并在跨渠道性、可扩展性等方面得到了明显改进。
0 引 言
外表作为轿车整个体系中十分重要的部分，是进步轿车归纳功用的重要方面之一。跟着计算机软硬件技能、总线技能、电子技能等的快速开展，控制体系臃肿、接线布线杂乱、占用空间大的传统电磁机械外表逐渐被筛选，虚拟外表正以传统机械外表无法比拟的速度迅猛开展。现在虚拟外表一般包括纯数字外表和虚拟外表盘外表2种：纯数字外表本钱较低，但功用和界面比较简略，满意不了一般驾驶员的需求;而现有的虚拟外表盘外表尽管功用和界面比较丰厚，但又存在着开发本钱高、可移植性和可重绘性差、可扩展性缺乏等缺陷，不利于大范围的推行与运用。
针对传统外表和现有外表存在的缺乏，本文提出了一种新式的车载虚拟外表规划方案，选用ARM 处理器S3C6410为中心的硬件渠道和以嵌入式Linux体系为中心的软件渠道，并在此根底上选用开放源代码的图形界面库QT开发外表终端运用程序。该虚拟外表可读性好，读数精度高，在可移植性、可保护性和本钱方面都得到了杰出的改进，具有较大的科研价值和商业运用价值。
1 体系整体规划
本文所介绍的车载虚拟外表的根本规划思维是将轿车上装置的各种传感器收集到的数据进行智能化的处理，然后在运转于嵌入式Linux体系的运用QT规划的虚拟外表盘上进行显现，以便于监测轿车各体系的作业状况，如剩下油量、当时车速、行进路程等，并在某状况出现反常或存在风险时向驾驶员提示报警。
如图1所示，本车载虚拟外表体系的规划整体由3个部分组成：
(1)信号收集：对轿车上装置的的各种传感器收集的速度、剩下油量等轿车状况信息，经过处理转化后，将其转化为计算机能够辨认的数字量;(2)数据处理：将“信号收集”进程传输来的数据进行必要的处理，将有用的数据保存，以便于显现和报警，本进程首要由嵌入式处理器完结;(3)人机交互：将“数据处理”进程处理完结的数据，在运用QT规划的虚拟外表盘上动态显现，首要显现内容有：当时速度、燃油箱的存油量、时刻日期、行进路程、报警灯等;在某项状况出现反常时，经过报警模块向驾驶员提示报警。
图1 虚拟外表体系结构框图
2 虚拟外表硬件规划
虚拟外表的硬件结构图如图2所示。虚拟外表的中心处理器选用ARM1176JZF-S核的S3C6410芯片，其主频最高可到达667MHz，内部承继了强壮的多媒体处理单元，带有3D图形硬件加速器，并支撑2D图形图像的滑润缩放等操作，有利于为用户供给高活络度的轿车状况动态显现;外接256 MB SDRAM 和2GBNANDFLASH;串口衔接信号转化处理模块，转化处理模块内部集成CAN-RS232转化器及24位的A/D转化器LTC2414，接纳相关传感器收集的各种轿车状况信号，并经过处理后，将处理完结的数据上传至处理器;外接LCD模块选用8寸TFT液晶显现屏，处理器内部集成的LCD控制器信号线经过驱动电路后即可衔接LCD模块，为虚拟外表显现供给了硬件渠道;外接由语音芯片组成的报警模块，在必要的时分能够由处理器驱动报警模块以语音的方法向驾驶员提示报警。
图2 虚拟外表的硬件结构图
3 虚拟外表软件规划
本体系选用嵌入式Linux作为操作体系，在Linux渠道下编写虚拟外表的驱动程序和运用程序，选用QT/embedded规划虚拟外表软面板。运用程序的首要功用有，当接纳到各个经转化处理的传感器收集到的信号后，将其有用的数据提取并加以存储，然后调用外表显现程序，将需求显现的内容显现到不同的虚拟外表盘中，一起并行判别各项参数是否正常，若出现反常则调用语音报警程序和显现程序提示报警。虚拟外表软件结构图如图3所示。虚拟外表软件开发首要有2个内容：开发环境的建立、虚拟外表运用程序的规划。
图3 虚拟外表的软件结构图
3.1 开发环境的建立
为了开发满意功用的运用程序，本文选用的软件开发环境是Vmware WorkStation 7虚拟机和Fedora 13操作体系，在此环境中装置穿插编译器ARM-linux-gcc 4.5.1，用来完结包括相关驱动程序的虚拟外表体系内核、QT库和运用程序的编译;编译装置QT/Embedded库，用来支撑虚拟外表人机交互界面程序的开发并生成虚拟外表体系中需求的QT库文件;编译Tslib触摸屏库，为虚拟外表体系增加触摸屏支撑;在Fedora13体系中装置QT Creator软件，用于完结虚拟外表体系运用程序的开发;移植嵌入式设备的体系引导程序U-boot;编写硬件渠道相关驱动，然后裁剪编译Linux2.6.10内核并在其间加载已编译的相关驱动;制造硬件渠道需求的根文件体系，在其间移植已装备、编译过的tslib库和QT/Embedded库。
3.2 运用程序开发
本虚拟外表体系的的运用程序根据QT/Embedded渠道，运用QT的轻量级集成开发环境QT Creator完结开发，最终在已建立的开发环境中编译生成可执行二进制文件，并将其移植到硬件渠道中的文件体系中进行测验。
虚拟外表体系运用程序的首要作业流程如图4所示，在体系上电后，运用程序开端运转，要完结轿车虚拟外表体系的功用，运用程序需求完结虚拟外表面板和后台处理程序的开发：
图4 体系软件作业流程图
3.2.1 虚拟外表面板的制造
虚拟外表面板首要将轿车的一些根本状况在LCD上经过表盘和数字直观、动态的显现出来，本规划中选用速度、油量、电池电量、时刻日期、安全带、安全气囊、行进路程等状况。
为了进步本虚拟外表的可扩展性和可保护性，在本规划中，为每种详细的虚拟外表目标界说一个抽象类。
下面即以外表盘类(QMeter)为例介绍本体系中虚拟仪器面板的制造。
在需求显现的各种状况中，速度和油量一般以外表盘方法显现，虚拟外表模块中的虚拟外表盘选用QT的二维图形引擎的根底类QPainter开发。QPainter具有丰厚的图形图像制造函数，并支撑反走样、突变填充、像素混合、线性变换等特性，运用这些函数完结外表盘的制造。
QMeter类的界说如下：
3.2.2 后台处理程序
后台处理程序首要将体系基层收集的数据进行剖析处理，将有用的数据传送至虚拟外表面板显现，完结虚拟外表的动态显现，一起以多线程的方法不断检测轿车各项状况，当某项状况出现反常或存在风险时驱动LCD和语音芯片向驾驶员报警，其间反常状况有超速、存油量过低、电池电量过低一级。下面以报警子程序为例解说后台处理子程序。
报警子程序在后台处理程序中新建一个线程，经过多线程的方法以轮询的方法查询各个传感器的状况，当发现某个状况存在风险时，驱动语音芯片宣布相应的报警信息。其界说如下：
QT特有的信号与槽(signal/slots)机制完结方法如下：
经过调用QObject目标的connect函数，将报警线程的sendData信号与主线程的槽函数Deal()相关，当报警侦听线程发射信号时，主线程槽函数及时被调用，驱动报警。
4 运用程序示例
将裁剪、编译过的内核与制造的带QT库的文件体系烧写到开发板。在开发环境内穿插编译编写的运用程序，得到可执行二进制文件，将此文件移植到开发板，即可完结运用程序的发布。从头开机，运转运用程序即显现虚拟外表界面，如图5所示。
图5 根据嵌入式Linux与QT的轿车虚拟外表主界面
经过轿车上的各种传感器收集数据，经过控制器和高速CAN总线传送到S3C6410硬件渠道解析，运用程序得到解析后的数据后，即可动态的显现当时车辆的各种状况及报警状况。
5 结 语
本文规划的轿车虚拟外表，具有优秀的跨渠道功用;该规划方案使得外表信息量增大，操作简略，易于保护，界面友爱;选用开放源码规划，使得本体系开发本钱下降;运用双缓冲技能消除了外表显现页面的闪耀;选用多线程技能，使处理、显现与报警一起进行，进步了体系的实时性与活络度;将详细的虚拟外表目标界说为抽象类，增强了虚拟外表的扩展性。经试验测验，本虚拟外表体系的一切功用模块均能正常运转，该体系的运用将对下降轿车的本钱，缩短轿车外表体系的研制周期，供给高友爱度的人机界面具有重要的含义。
