車載觸摸控制的人機(jī)交互系統(tǒng)

韓立洋

摘 要：隨著車輛電子應(yīng)用的增多，控制信息和控制鍵也隨之的增多，所以導(dǎo)致車載中央控制平臺(tái)難以滿足功能要求。因此，以ARM為處理器通過將Linux內(nèi)核移植到Qt/E系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)人機(jī)接觸交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過觸覺界面控制車載CAN網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，并實(shí)時(shí)顯示車輛狀態(tài)信息。

關(guān)鍵詞：人機(jī)交互;觸摸控制;車載CAN網(wǎng)絡(luò)

1.引言：人機(jī)交互系統(tǒng)（HMI）觸覺控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，主要由HMI模塊、CAN/ rs-232網(wǎng)關(guān)模塊和CAN網(wǎng)絡(luò)模塊組成。

基本上是基于車載模塊HMI arm-mini6410， Linux系統(tǒng)開發(fā)板和Qt / E在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，同時(shí)，系統(tǒng)可連接到一個(gè)GPS導(dǎo)航功能模塊，并以無線互聯(lián)網(wǎng)連接外設(shè)，如卡或通過USB接口為USB記憶使車輛間通信和娛樂和外部世界。CAN/ rs-232網(wǎng)關(guān)模塊主要允許HMI模塊和CAN網(wǎng)絡(luò)模塊之間的各種協(xié)議數(shù)據(jù)庫的透明轉(zhuǎn)換，并作為HMI模塊和每個(gè)CAN ECU之間的通信鏈路。CAN網(wǎng)絡(luò)模塊在車輛上的主要目的是用作車身接觸物體試驗(yàn)臺(tái)上與整車CAN節(jié)點(diǎn)的Polo，其中吸收了窗戶，樓梯及電動(dòng)后視鏡;在智能CAN節(jié)點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中模擬了不同國(guó)家和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示功能。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1人機(jī)交互系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

人機(jī)交互系統(tǒng)（HMI），是指主要負(fù)責(zé)人和汽車之間的對(duì)話功能，通過負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)和交流信息，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的車載顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息的單位，這意味著在主控制器的性能要求較高。系統(tǒng)采用32位RISC微處理器S3C6410A作為主控制器，S3C6410A采用內(nèi)核arm1176jzf-s，基頻533MHz，最高可達(dá)667MHz。使用1g閃存，使用不會(huì)損耗K9K8G08U0A功率的NandFlash芯片。處理器S3C6410A tft-lcd相連的是真實(shí)的顏色和四個(gè)兒子用耐腐蝕戰(zhàn)術(shù)顯示器pines（掃描控制信號(hào)和在線激活信號(hào)等）和數(shù)據(jù)完整的RGB（可承受高達(dá)1600萬色LCD屏幕）。人機(jī)交互系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2車載CAN網(wǎng)絡(luò)的物理pole-can試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)：包括后視鏡、后雨刷和窗戶，每個(gè)模塊配備相應(yīng)節(jié)點(diǎn)裝置，通過該身份證號(hào)和密碼控件時(shí)，負(fù)責(zé)相應(yīng)的行動(dòng)，并通過CAN數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行任務(wù)。CAN/ rs-232網(wǎng)關(guān)和CAN網(wǎng)絡(luò)中的模擬CAN引擎節(jié)點(diǎn)使用相同的主控制和相同的CAN總線控制。主控制芯片采用PIC18F4580微處理器，CAN控制芯片采用最新EMC技術(shù)設(shè)計(jì)的TJA1050芯片。PIC18F4580包括cancan2.0a和can2.0b通信控制，通信速度可達(dá)1Mbit/ S。其中，CAN通信命令由兩個(gè)優(yōu)先消息郵箱、六個(gè)接收過濾器、兩個(gè)接收屏蔽、三個(gè)優(yōu)先傳輸郵箱和一個(gè)可編程時(shí)鐘源組成，具有協(xié)議控制功能。CAN TJA1050總線是采用先進(jìn)的絕緣硅技術(shù)進(jìn)行處理，提高了其對(duì)電磁干擾的免疫力。硬件電路如圖3所示。

模擬節(jié)點(diǎn)分為兩部分：發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/關(guān)閉控制節(jié)點(diǎn)和狀態(tài)信息顯示節(jié)點(diǎn)。RE0到RE3門連接到四個(gè)發(fā)光二極管，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。如果發(fā)生故障，發(fā)光二極管會(huì)自動(dòng)向HMI發(fā)送故障代碼并顯示出來。CAN/ rs-232網(wǎng)關(guān)通過訪問RC6和RC5微處理器上的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)與人機(jī)交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。此外，為了使機(jī)器運(yùn)作與在線/仿真和調(diào)試功能更新，通過對(duì)微處理器的設(shè)計(jì)方案來重新設(shè)置，使用來串聯(lián)的規(guī)劃和方案擬訂工作已完成串聯(lián)。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)交互系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)建

Fedora9.0服務(wù)器被用作開發(fā)平臺(tái)，Linux2.6內(nèi)核和ARM Qt/ E4.7版本被移植到構(gòu)建中。由于編譯Linux內(nèi)核以及Qt/E和應(yīng)用程序都需要跨編譯工具鏈，如果跨編譯器版本不支持Qt/ E4.7，那么編譯和安裝可能會(huì)失敗。arm-linux-gcc-4.5.1因此被選為視交叉編譯器版本軟件Qt.Installation X86 Linux環(huán)境中QtSDK - QtCreator2.0發(fā)展方案Qt.La觸摸屏驅(qū)動(dòng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)是基于一個(gè)tft-lcd + 7.0英寸的觸控屏，作為平臺(tái)的交互和人機(jī)互動(dòng)，允許出口的Qt / E，手臂上與顯示界面連接。

3.2系統(tǒng)通信界面程序設(shè)計(jì)

人機(jī)交互系統(tǒng)的接口是由QtCreator2.0設(shè)計(jì)的，允許通過調(diào)用底層串行端口的命令進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。Qt / E系列中傳播方案，必須為L(zhǎng)inux，但還沒有串聯(lián)課堂控制通信中的階級(jí)參與班級(jí)的Qt，這樣第三方用于執(zhí)行，即階級(jí)QIODevice QextSerialBase和QextSerialPortt。在此上下文中，QextSerialBase類繼承自QIODevice類，并提供串口操作所需的變量和函數(shù)等。Posix_QextSerialPort繼承了QextSerialBase類，并在Linux平臺(tái)下添加了串行端口的操作功能。雖然QextSerialPort類是所有類的子類，但它是最高的抽象，它隱藏了平臺(tái)的特性，可以在不同的平臺(tái)上編譯，并在不同的條件下從不同的類繼承。通過對(duì)某些參數(shù)，如通信速度、數(shù)據(jù)位和底層串行端口的選擇，對(duì)上述控制類在QtCreator中進(jìn)行設(shè)置。在人機(jī)界面設(shè)計(jì)中，按鍵由按鈕命令的信號(hào)/插槽機(jī)制關(guān)聯(lián)，當(dāng)按鍵按下時(shí)，該機(jī)制觸發(fā)按下（）函數(shù)的信號(hào)調(diào)用，對(duì)應(yīng)于通過UART端口發(fā)送的設(shè)備節(jié)點(diǎn)的命令字。數(shù)據(jù)的接收是通過控制數(shù)據(jù)的數(shù)量來保證的，但是當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)量太大時(shí)，接口就會(huì)阻塞。Qt QSocketNotifier類硬件設(shè)計(jì)是為了達(dá)到QSocketNotifier鏈路信號(hào)/插槽類型的事件觸發(fā)時(shí)Ativated LCDNumber讀數(shù)據(jù)信號(hào)的訂單將被稱為槽QByteArray所連接的信號(hào)：mid （intpos intlen = - 1）來提取前兩個(gè)字節(jié)分別對(duì)應(yīng)的ID，并且根據(jù)ID數(shù)據(jù)界面、功能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和顯示的就是這樣。最后，使用QPainter類調(diào)用的圖標(biāo)文件設(shè)計(jì)了窗口和按鈕等圖形，以實(shí)現(xiàn)美觀的人機(jī)界面。

3.3發(fā)動(dòng)機(jī)模擬節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)仿真節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，啟動(dòng)/關(guān)閉主要通過CAN總線節(jié)點(diǎn)控制器，模擬閱讀后發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)顯示和發(fā)送控制信號(hào)由節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息顯示為HMI。發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)包括四種啟動(dòng)、運(yùn)行、故障和關(guān)閉模式，每種模式的狀態(tài)信息如表1所示。優(yōu)先權(quán)應(yīng)根據(jù)大小的識(shí)別號(hào)碼，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，低等的數(shù)據(jù)優(yōu)先然后是最高的數(shù)據(jù)。也就是說，錯(cuò)誤代碼a最高優(yōu)先，在發(fā)送和接收。軟件的設(shè)計(jì)在于建立起功能刺傷微芯片的輸入/輸出接口，然后初始化在內(nèi)的adc的波特率設(shè)置類型數(shù)據(jù)接收和接納的盾，輸出數(shù)據(jù)類型和觸發(fā)中斷;最后，控制節(jié)點(diǎn)通過按鍵發(fā)送不同的控制信號(hào)顯示節(jié)點(diǎn)接收off - mode信息，并根據(jù)接收到的信息模擬不同的工作狀態(tài);同時(shí)，在“停止錯(cuò)誤”模式下發(fā)送錯(cuò)誤代碼。仿真節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行所有500ms公車送其（下文表1中所示，狀態(tài)），發(fā)生故障時(shí)，故障碼中斷方式實(shí)時(shí)信息界面，通過基于事件驅(qū)動(dòng)方式收集和顯示時(shí)穿著同樣的資料相信改變的數(shù)據(jù)保持不變，這種方法在決策ID確定優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)經(jīng)過多次試驗(yàn)中也滿足了穩(wěn)定可靠的運(yùn)行的設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)束語

人機(jī)交互系統(tǒng)不僅可以在觸覺模式下控制CAN網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，還可以實(shí)時(shí)獲取和顯示網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)動(dòng)態(tài)ecu參數(shù)。通過車身控制系統(tǒng)和電表，同時(shí)整車控制系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，提高質(zhì)量感知用戶的親和力和展示形式，同時(shí)減少了零件的數(shù)量，下一代車載HMI為提高了盈利能力提供了一個(gè)可行的解決辦法，而且最重要的是，其也更適應(yīng)未來對(duì)新能源汽車的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?jiān)?基于ARM和WinCE的電臺(tái)可視化人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：[學(xué)位論文].長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2019.