基于嵌入式Linux與QT的汽車(chē)虛擬儀表設計

摘要：為了簡(jiǎn)化汽車(chē)內部控制系統，降低汽車(chē)制造成本，提高人車(chē)交互界面的友好度，設計并實(shí)現了一種新型的汽車(chē)虛擬儀表。采用以ARM處理器S3C6410為核心的硬件平臺和以嵌入式Linux系統為核心的軟件平臺，并在此基礎上采用開(kāi)放源代碼的圖形界面庫QT開(kāi)發(fā)儀表終端應用程序。經(jīng)試驗驗證，虛擬儀表系統具有成本較低、界面友好、反應靈敏等特點(diǎn)，并在跨平臺性、可擴展性等方面得到了顯著(zhù)改善。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；虛擬儀表；嵌入式Linux；QT；ARM

0 引言
儀表作為汽車(chē)整個(gè)系統中十分重要的部分，是提高汽車(chē)綜合性能的重要方面之一。隨著(zhù)計算機軟硬件技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)、電子技術(shù)等的快速發(fā)展，控制系統臃腫、接線(xiàn)布線(xiàn)復雜、占用空間大的傳統電磁機械儀表漸漸被淘汰，虛擬儀表正以傳統機械儀表無(wú)法比擬的速度迅猛發(fā)展。目前虛擬儀表通常包括純數字儀表和虛擬儀表盤(pán)儀表2種：純數字儀表成本較低，但功能和界面比較簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足不了一般駕駛員的需求；而現有的虛擬儀表盤(pán)儀表雖然功能和界面比較豐富，但又存在著(zhù)開(kāi)發(fā)成本高、可移植性和可重繪性差、可擴展性不足等缺點(diǎn)，不利于大范圍的推廣與應用。
針對傳統儀表和現有儀表存在的不足，本文提出了一種新型的車(chē)載虛擬儀表設計方案，采用ARM處理器S3C6410為核心的硬件平臺和以嵌入式Linux系統為核心的軟件平臺，并在此基礎上采用開(kāi)放源代碼的圖形界面庫QT開(kāi)發(fā)儀表終端應用程序。該虛擬儀表可讀性好，讀數精度高，在可移植性、可維護性和成本方面都得到了良好的改善，具有較大的科研價(jià)值和商業(yè)使用價(jià)值。

1 系統總體設計
本文所介紹的車(chē)載虛擬儀表的基本設計思想是將汽車(chē)上安裝的各種傳感器采集到的數據進(jìn)行智能化的處理，然后在運行于嵌入式Linux系統的使用QT設計的虛擬儀表盤(pán)上進(jìn)行顯示，以便于監測汽車(chē)各系統的工作狀況，如剩余油量、當前車(chē)速、行駛里程等，并在某狀態(tài)出現異?；虼嬖谖ｋU時(shí)向駕駛員提示報警。
如圖1所示，本車(chē)載虛擬儀表系統的設計總體由3個(gè)部分組成：

(1)信號采集：對汽車(chē)上安裝的的各種傳感器采集的速度、剩余油量等汽車(chē)狀態(tài)信息，經(jīng)過(guò)處理轉換后，將其轉換為計算機可以識別的數字量；
(2)數據處理：將“信號采集”過(guò)程傳輸來(lái)的數據進(jìn)行必要的處理，將有用的數據保存，以便于顯示和報警，本過(guò)程主要由嵌入式處理器完成；
(3)人機交互：將“數據處理”過(guò)程處理完成的數據，在使用QT設計的虛擬儀表盤(pán)上動(dòng)態(tài)顯示，主要顯示內容有：當前速度、燃油箱的存油量、時(shí)間日期、行駛里程、報警燈等；在某項狀態(tài)出現異常時(shí)，通過(guò)報警模塊向駕駛員提示報警。

2 虛擬儀表硬件設計
虛擬儀表的硬件結構圖如圖2所示。虛擬儀表的核心處理器采用ARM1176JZF-S核的S3C6410芯片，其主頻最高可達到667 MHz，內部繼承了強大的多媒體處理單元，帶有3D圖形硬件加速器，并支持2D圖形圖像的平滑縮放等操作，有利于為用戶(hù)提供高靈敏度的汽車(chē)狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示；外接256MB SDRAM和2GBNANDFLASH；串口連接信號轉換處理模塊，轉換處理模塊內部集成CAN-RS232轉換器及24位的A／D轉換器LTC2414，接收相關(guān)傳感器采集的各種汽車(chē)狀態(tài)信號，并經(jīng)過(guò)處理后，將處理完成的數據上傳至處理器；外接LCD模塊采用8寸TFT液晶顯示屏，處理器內部集成的LCD控制器信號線(xiàn)經(jīng)過(guò)驅動(dòng)電路后即可連接LCD模塊，為虛擬儀表顯示提供了硬件平臺；外接由語(yǔ)音芯片組成的報警模塊，在必要的時(shí)候可以由處理器驅動(dòng)報警模塊以語(yǔ)音的形式向駕駛員提示報警。