基于Android車載虛擬儀表人機(jī)界面設(shè)計(jì)

摘要 提出了利用Google的Android作為車載虛擬儀表人機(jī)界面的軟件開發(fā)平臺。在Android系統(tǒng)框架上實(shí)現(xiàn)虛擬儀表的人機(jī)界面，闡述了如何對Android現(xiàn)有系統(tǒng)框架進(jìn)行裁剪和調(diào)整，使系統(tǒng)更加符合車載虛擬儀表人機(jī)界面的要求，利用Android提供的組件設(shè)計(jì)虛擬儀表人機(jī)界面的各個(gè)功能邏輯模塊，使得模塊設(shè)計(jì)更加合理．模塊之間的耦合性更小。設(shè)計(jì)了基于REAL210車載儀表人機(jī)界面，結(jié)果表明，基于Android的虛擬儀表人機(jī)界面功能更加豐富、操作更加友好、易于升級和維護(hù)，能較好地滿足用戶的需求。
關(guān)鍵詞 虛擬儀表；Android；人機(jī)界面；架構(gòu)；APK

車載虛擬儀表人機(jī)界面，是駕駛員獲取汽車工況數(shù)據(jù)的主要界面，便于駕駛員實(shí)時(shí)全面地掌握汽車工作狀態(tài)，有效地與汽車進(jìn)行人機(jī)交互，對保障汽車安全穩(wěn)定的行駛有著重要意義，目前普遍使用的是Windows CE和Linux操作系統(tǒng)。Windows CE操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定，有完善的技術(shù)支持，但價(jià)格昂貴、源代碼封閉、網(wǎng)絡(luò)可利用資源較少；Linux操作系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于免費(fèi)和開源，是車載信息顯示系統(tǒng)的主流操作系統(tǒng)，但其并不是基于移動(dòng)設(shè)備開發(fā)的，不能完全滿足移動(dòng)設(shè)備的需求。
Android是Google開發(fā)的一款基于開源操作系統(tǒng)Linux的開放、開源移動(dòng)平臺，對于目前主流的嵌入式平臺支持良好，Android系統(tǒng)的優(yōu)越性能己在多款移動(dòng)設(shè)備上得到驗(yàn)證。它包括操作系統(tǒng)用戶界面和應(yīng)用程序而且不存在任何以往阻礙移動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙。文中提出利用Android作為車載虛擬儀表軟件開發(fā)平臺，在Android提供的應(yīng)用程序框架上來實(shí)現(xiàn)虛擬儀表的人機(jī)界面。

1 系統(tǒng)硬件體系
雖然Android是作為一款手機(jī)軟件平臺進(jìn)行開發(fā)的應(yīng)用程序框架和應(yīng)用程序但其本質(zhì)是一個(gè)嵌入式軟件開發(fā)平臺。若將Android用于車載虛擬儀表系統(tǒng)的開發(fā)，需要對儀表系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)采用的硬件平臺是REAL210，CPU處理速度600 MHz～1 GHz，基于Cortex—A8架構(gòu)。系統(tǒng)中主要的硬件模塊有音頻模塊、CAN模塊、液晶顯示模塊、串口和以太網(wǎng)通信模塊，如圖1所示。

2 Android軟件系統(tǒng)的定制
由于Android最初是基于手機(jī)軟件開發(fā)平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而且其中大部分模塊都是為手機(jī)通信所設(shè)計(jì)，為節(jié)約開發(fā)板資源，需要將Android系統(tǒng)中不必要的組件剪裁掉，保留必要的最小系統(tǒng)。因此必須對框架進(jìn)行修改，將與電話、短信等相關(guān)的模塊移除。僅留下必需的Android的核心模塊，包括Package Manager、System Service、Input Service、Hardware SerVice和System Server等。通過修改System Server的加載過程可以去掉不需要的服務(wù)和模塊，另外還要實(shí)現(xiàn)底層硬件的驅(qū)動(dòng)程序，重新交叉編譯Linux 2．6內(nèi)核，并在驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)上封裝函數(shù)庫，以便Android的應(yīng)用程序通過JNI的方式訪問底層驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過定制和修改過的Android系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。