基于A(yíng)RM 和Qt/E的車(chē)載HMI終端的設計方案

3.2車(chē)載HMI觸控平臺的設計

HMI觸控平臺以ARM為處理器，接7.0寸LCD觸摸屏來(lái)實(shí)現，可取代傳統的（如圖2A）機械按鍵與表盤(pán)顯示的中控平臺。HMI觸控平臺如圖2B所示，由車(chē)燈、車(chē)窗、后視鏡、多媒體、空調、導航以及狀態(tài)參數顯示菜單組成。將該終端嵌入到方向盤(pán)，駕駛員可點(diǎn)擊觸控菜單進(jìn)入車(chē)燈、車(chē)窗等控制界面（如圖2C和D）實(shí)現車(chē)燈、車(chē)窗等設備的觸摸控制，也可實(shí)時(shí)采集與顯示設備狀態(tài)參數如：車(chē)速、故障碼等。其中，觸控與顯示數據需調用ARM底層串口驅動(dòng)來(lái)實(shí)現讀寫(xiě)操作，觸控界面通過(guò)Button控件的信號與槽機制來(lái)實(shí)現數據的發(fā)送，狀態(tài)參數的采集與顯示通過(guò)事件驅動(dòng)方式實(shí)現。終端可外接GPS模塊實(shí)現導航功能，設計了Qt媒體媒體播放器實(shí)現娛樂(lè )功能，也可接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡來(lái)實(shí)現無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)功能。

圖2車(chē)載HMI終端

4車(chē)載HMI終端的軟件設計

4.1CAN/RS232網(wǎng)關(guān)軟件設計

主程序中首先要完成初始化操作，包括單片機、SJA1000、RS232通信以及中斷源的初始化。其中SJA1000的初始化是整個(gè)設計最重要的部分，也是保證CAN通信的前提?？紤]車(chē)輛內部網(wǎng)絡(luò )的兼容性，SJA1000配置為Peli模式，支持CAN2.0A和B規范，實(shí)現標準幀和擴展幀兩種報文傳輸。SJA1000初始化寄存器配置流程如圖3所示。

圖3SJA1000初始化寄存器配置流程

為保證數據實(shí)時(shí)傳輸，采用中斷方式進(jìn)行數據收發(fā)。

當CAN總線(xiàn)有數據接收時(shí)SJA1000會(huì )跳入接收中斷函數將數據接收并存儲到接收緩存，根據數據幀頭來(lái)判別數據類(lèi)型和所帶數據長(cháng)度，最后提取CAN數據拆分為單字節通過(guò)串口發(fā)送，并在HMI終端顯示；當HMI終端有控制字發(fā)送，串口接收中斷函數將所發(fā)送的控制字依次接收存入接收緩存，并根據首字節來(lái)判別所發(fā)數據類(lèi)型和長(cháng)度，組裝成CAN數據幀格式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )中去，以此實(shí)現各節點(diǎn)的控制。具體流程如圖4所示。

圖4數據接收與發(fā)送流程圖

4.2車(chē)載HMI界面的設計

HMI界面采用QtCreator2.0來(lái)設計，因為HMI終端是通過(guò)UART接口接入CAN網(wǎng)絡(luò )中，所以通信時(shí)需接上面所介紹的CAN/RS232協(xié)議轉換器來(lái)實(shí)現。同時(shí)，還需在Linux下編寫(xiě)Qt串口通信程序。

首先，在Linux下利用open函數打開(kāi)串口設備，用tcsetattr函數來(lái)設置串口屬性。打開(kāi)驅動(dòng)設備UART0進(jìn)行讀寫(xiě)操作：constchar*devName=/dev/ttySAC0;fd=::

open（devName,O_RDWR|O_NONBLOCK）；設置波特率等參數：serialAttr.c_cflag=B115200|HUPCL|CS8|CREAD|CLOCAL;serialAttr.c_cc[VMIN]=1;其中串口設備可使用Linux下I/O函數進(jìn)行Read和Write操作。但是，在數據接收時(shí)當數據量過(guò)大會(huì )導致界面被阻塞（造成界面假死），于是創(chuàng )建了一個(gè)線(xiàn)程通過(guò)事件驅動(dòng)實(shí)現數據接收。

Qt中可采用QSocketNotifier類(lèi)來(lái)實(shí)現設備事件驅動(dòng)的設計要求。QSocketNotifier類(lèi)關(guān)聯(lián)Signal/Slot機制，當有數據可讀時(shí)會(huì )觸發(fā)Ativated信號，LCDNumber控件Slot會(huì )被調用來(lái)連接到該信號并顯示，從而實(shí)現數據采集與顯示功能。在數據發(fā)送時(shí)，可通過(guò)Button控件Signal/Slot調用QObject對象的connect（）函數來(lái)實(shí)現[3].當按鍵被按下時(shí)觸發(fā)Signal信號，Slot會(huì )調用pressed（）函數將定義好的數據通過(guò)串口Write函數發(fā)送到總線(xiàn)上。函數實(shí)現如下：

voidGlass::on_lu_pressed（）{charmsg[]={160,34,16,0};//定義所發(fā)送數據myserial->myCom->write（msg,4）；//寫(xiě)發(fā)送數據}

通過(guò)QPainter類(lèi)進(jìn)行對窗體界面和按鍵圖像界面進(jìn)行設計，達到美觀(guān)的人機界面。最后將設計好的程序通過(guò)交叉編譯，生產(chǎn)二進(jìn)制文件移植到ARM中，然后在文件系統中調用執行，最終在LCD觸摸屏上顯示，如圖2所示。

5系統集成與測試

首先將設計好的HMI終端通過(guò)交叉串口線(xiàn)與PC機連接，進(jìn)行相互通信，測試是否能夠進(jìn)行數據收發(fā)，測試成功后通過(guò)CAN/RS232網(wǎng)關(guān)接入Polo車(chē)CAN試驗臺進(jìn)行綜合測試。試驗臺設備節點(diǎn)可通過(guò)觸摸方式控制，同時(shí)可實(shí)時(shí)采集與顯示運行狀態(tài)信息，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗測試，運行穩定可靠，達到了設計要求。

6結束語(yǔ)

本文所設計的車(chē)載HMI終端集車(chē)身控制、儀表顯示、導航、多媒體和無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)為一體，簡(jiǎn)化了車(chē)載中控平臺，降低了車(chē)輛控制系統操作的復雜性。經(jīng)實(shí)驗測試實(shí)現了車(chē)身設備的觸摸控制，能夠對各設備運行狀態(tài)信息進(jìn)行采集與顯示。為車(chē)載HMI開(kāi)發(fā)提供了一種可行的設計思路與性?xún)r(jià)比更合理的解決方案。