基于ARM 和Qt/E的車載HMI終端的設(shè)計(jì)方案

3.2車載HMI觸控平臺(tái)的設(shè)計(jì)

HMI觸控平臺(tái)以ARM為處理器，接7.0寸LCD觸摸屏來實(shí)現(xiàn)，可取代傳統(tǒng)的（如圖2A）機(jī)械按鍵與表盤顯示的中控平臺(tái)。HMI觸控平臺(tái)如圖2B所示，由車燈、車窗、后視鏡、多媒體、空調(diào)、導(dǎo)航以及狀態(tài)參數(shù)顯示菜單組成。將該終端嵌入到方向盤，駕駛員可點(diǎn)擊觸控菜單進(jìn)入車燈、車窗等控制界面（如圖2C和D）實(shí)現(xiàn)車燈、車窗等設(shè)備的觸摸控制，也可實(shí)時(shí)采集與顯示設(shè)備狀態(tài)參數(shù)如：車速、故障碼等。其中，觸控與顯示數(shù)據(jù)需調(diào)用ARM底層串口驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)讀寫操作，觸控界面通過Button控件的信號(hào)與槽機(jī)制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，狀態(tài)參數(shù)的采集與顯示通過事件驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。終端可外接GPS模塊實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，設(shè)計(jì)了Qt媒體媒體播放器實(shí)現(xiàn)娛樂功能，也可接入無線網(wǎng)卡來實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)功能。

圖2車載HMI終端

4車載HMI終端的軟件設(shè)計(jì)

4.1CAN/RS232網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)

主程序中首先要完成初始化操作，包括單片機(jī)、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(shè)計(jì)最重要的部分，也是保證CAN通信的前提?？紤]車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的兼容性，SJA1000配置為Peli模式，支持CAN2.0A和B規(guī)范，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種報(bào)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(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。

當(dāng)CAN總線有數(shù)據(jù)接收時(shí)SJA1000會(huì)跳入接收中斷函數(shù)將數(shù)據(jù)接收并存儲(chǔ)到接收緩存，根據(jù)數(shù)據(jù)幀頭來判別數(shù)據(jù)類型和所帶數(shù)據(jù)長度，最后提取CAN數(shù)據(jù)拆分為單字節(jié)通過串口發(fā)送，并在HMI終端顯示；當(dāng)HMI終端有控制字發(fā)送，串口接收中斷函數(shù)將所發(fā)送的控制字依次接收存入接收緩存，并根據(jù)首字節(jié)來判別所發(fā)數(shù)據(jù)類型和長度，組裝成CAN數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中去，以此實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的控制。具體流程如圖4所示。

圖4數(shù)據(jù)接收與發(fā)送流程圖

4.2車載HMI界面的設(shè)計(jì)

HMI界面采用QtCreator2.0來設(shè)計(jì)，因?yàn)镠MI終端是通過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(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，還需在Linux下編寫Qt串口通信程序。

首先，在Linux下利用open函數(shù)打開串口設(shè)備，用tcsetattr函數(shù)來設(shè)置串口屬性。打開驅(qū)動(dòng)設(shè)備UART0進(jìn)行讀寫操作：constchar*devName=/dev/ttySAC0;fd=::

open（devName,O_RDWR|O_NONBLOCK）；設(shè)置波特率等參數(shù)：serialAttr.c_cflag=B115200|HUPCL|CS8|CREAD|CLOCAL;serialAttr.c_cc[VMIN]=1;其中串口設(shè)備可使用Linux下I/O函數(shù)進(jìn)行Read和Write操作。但是，在數(shù)據(jù)接收時(shí)當(dāng)數(shù)據(jù)量過大會(huì)導(dǎo)致界面被阻塞（造成界面假死），于是創(chuàng)建了一個(gè)線程通過事件驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。

Qt中可采用QSocketNotifier類來實(shí)現(xiàn)設(shè)備事件驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)要求。QSocketNotifier類關(guān)聯(lián)Signal/Slot機(jī)制，當(dāng)有數(shù)據(jù)可讀時(shí)會(huì)觸發(fā)Ativated信號(hào)，LCDNumber控件Slot會(huì)被調(diào)用來連接到該信號(hào)并顯示，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與顯示功能。在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，可通過Button控件Signal/Slot調(diào)用QObject對象的connect（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)[3].當(dāng)按鍵被按下時(shí)觸發(fā)Signal信號(hào)，Slot會(huì)調(diào)用pressed（）函數(shù)將定義好的數(shù)據(jù)通過串口Write函數(shù)發(fā)送到總線上。函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

voidGlass::on_lu_pressed（）{charmsg[]={160,34,16,0};//定義所發(fā)送數(shù)據(jù)myserial->myCom->write（msg,4）；//寫發(fā)送數(shù)據(jù)}

通過QPainter類進(jìn)行對窗體界面和按鍵圖像界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到美觀的人機(jī)界面。最后將設(shè)計(jì)好的程序通過交叉編譯，生產(chǎn)二進(jìn)制文件移植到ARM中，然后在文件系統(tǒng)中調(diào)用執(zhí)行，最終在LCD觸摸屏上顯示，如圖2所示。

5系統(tǒng)集成與測試

首先將設(shè)計(jì)好的HMI終端通過交叉串口線與PC機(jī)連接，進(jìn)行相互通信，測試是否能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，測試成功后通過CAN/RS232網(wǎng)關(guān)接入Polo車CAN試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行綜合測試。試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備節(jié)點(diǎn)可通過觸摸方式控制，同時(shí)可實(shí)時(shí)采集與顯示運(yùn)行狀態(tài)信息，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測試，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

6結(jié)束語

本文所設(shè)計(jì)的車載HMI終端集車身控制、儀表顯示、導(dǎo)航、多媒體和無線上網(wǎng)為一體，簡化了車載中控平臺(tái)，降低了車輛控制系統(tǒng)操作的復(fù)雜性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試實(shí)現(xiàn)了車身設(shè)備的觸摸控制，能夠?qū)Ω髟O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行采集與顯示。為車載HMI開發(fā)提供了一種可行的設(shè)計(jì)思路與性價(jià)比更合理的解決方案。