車載觸摸控制的人機交互系統

韓立洋

摘 要：隨著車輛電子應用的增多，控制信息和控制鍵也隨之的增多，所以導致車載中央控制平臺難以滿足功能要求。因此，以ARM為處理器通過將Linux內核移植到Qt/E系統，設計了一個人機接觸交互系統。該系統通過觸覺界面控制車載CAN網絡的所有設備，并實時顯示車輛狀態信息。

關鍵詞：人機交互;觸摸控制;車載CAN網絡

1.引言：人機交互系統（HMI）觸覺控制系統框圖如圖1所示，主要由HMI模塊、CAN/ rs-232網關模塊和CAN網絡模塊組成。

基本上是基于車載模塊HMI arm-mini6410， Linux系統開發板和Qt / E在人機界面的設計，同時，系統可連接到一個GPS導航功能模塊，并以無線互聯網連接外設，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網關模塊主要允許HMI模塊和CAN網絡模塊之間的各種協議數據庫的透明轉換，并作為HMI模塊和每個CAN ECU之間的通信鏈路。CAN網絡模塊在車輛上的主要目的是用作車身接觸物體試驗臺上與整車CAN節點的Polo，其中吸收了窗戶，樓梯及電動后視鏡;在智能CAN節點的發動機設計中模擬了不同國家和實現數據采集和顯示功能。

2.系統硬件設計

2.1人機交互系統的硬件設計

人機交互系統（HMI），是指主要負責人和汽車之間的對話功能，通過負責組織協調和交流信息，在整個網絡的車載顯示實時運行狀態信息的單位，這意味著在主控制器的性能要求較高。系統采用32位RISC微處理器S3C6410A作為主控制器，S3C6410A采用內核arm1176jzf-s，基頻533MHz，最高可達667MHz。使用1g閃存，使用不會損耗K9K8G08U0A功率的NandFlash芯片。處理器S3C6410A tft-lcd相連的是真實的顏色和四個兒子用耐腐蝕戰術顯示器pines（掃描控制信號和在線激活信號等）和數據完整的RGB（可承受高達1600萬色LCD屏幕）。人機交互系統的硬件結構如圖2所示。

2.2車載CAN網絡的物理pole-can試驗臺設計：包括后視鏡、后雨刷和窗戶，每個模塊配備相應節點裝置，通過該身份證號和密碼控件時，負責相應的行動，并通過CAN數據相對應的執行任務。CAN/ rs-232網關和CAN網絡中的模擬CAN引擎節點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技術設計的TJA1050芯片。PIC18F4580包括cancan2.0a和can2.0b通信控制，通信速度可達1Mbit/ S。其中，CAN通信命令由兩個優先消息郵箱、六個接收過濾器、兩個接收屏蔽、三個優先傳輸郵箱和一個可編程時鐘源組成，具有協議控制功能。CAN TJA1050總線是采用先進的絕緣硅技術進行處理，提高了其對電磁干擾的免疫力。硬件電路如圖3所示。

模擬節點分為兩部分：發動機啟動/關閉控制節點和狀態信息顯示節點。RE0到RE3門連接到四個發光二極管，模擬發動機的工作狀態。如果發生故障，發光二極管會自動向HMI發送故障代碼并顯示出來。CAN/ rs-232網關通過訪問RC6和RC5微處理器上的MAX232電平轉換芯片，實現與人機交互系統的數據通信。此外，為了使機器運作與在線/仿真和調試功能更新，通過對微處理器的設計方案來重新設置，使用來串聯的規劃和方案擬訂工作已完成串聯。

3系統軟件設計

3.1人機交互系統的平臺構建

Fedora9.0服務器被用作開發平臺，Linux2.6內核和ARM Qt/ E4.7版本被移植到構建中。由于編譯Linux內核以及Qt/E和應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環境中QtSDK - QtCreator2.0發展方案Qt.La觸摸屏驅動人機界面的設計是基于一個tft-lcd + 7.0英寸的觸控屏，作為平臺的交互和人機互動，允許出口的Qt / E，手臂上與顯示界面連接。

3.2系統通信界面程序設計

人機交互系統的接口是由QtCreator2.0設計的，允許通過調用底層串行端口的命令進行數據通信。Qt / E系列中傳播方案，必須為Linux，但還沒有串聯課堂控制通信中的階級參與班級的Qt，這樣第三方用于執行，即階級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等。Posix_QextSerialPort繼承了QextSerialBase類，并在Linux平臺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，它隱藏了平臺的特性，可以在不同的平臺上編譯，并在不同的條件下從不同的類繼承。通過對某些參數，如通信速度、數據位和底層串行端口的選擇，對上述控制類在QtCreator中進行設置。在人機界面設計中，按鍵由按鈕命令的信號/插槽機制關聯，當按鍵按下時，該機制觸發按下（）函數的信號調用，對應于通過UART端口發送的設備節點的命令字。數據的接收是通過控制數據的數量來保證的，但是當接收到的數據量太大時，接口就會阻塞。Qt QSocketNotifier類硬件設計是為了達到QSocketNotifier鏈路信號/插槽類型的事件觸發時Ativated LCDNumber讀數據信號的訂單將被稱為槽QByteArray所連接的信號：mid （intpos intlen = - 1）來提取前兩個字節分別對應的ID，并且根據ID數據界面、功能進行數據采集和顯示的就是這樣。最后，使用QPainter類調用的圖標文件設計了窗口和按鈕等圖形，以實現美觀的人機界面。

3.3發動機模擬節點的軟件設計

發動機仿真節點發送一個信號，啟動/關閉主要通過CAN總線節點控制器，模擬閱讀后發動機工作狀態顯示和發送控制信號由節點狀態信息顯示為HMI。發動機的運行狀態包括四種啟動、運行、故障和關閉模式，每種模式的狀態信息如表1所示。優先權應根據大小的識別號碼，發送和接收數據時，低等的數據優先然后是最高的數據。也就是說，錯誤代碼a最高優先，在發送和接收。軟件的設計在于建立起功能刺傷微芯片的輸入/輸出接口，然后初始化在內的adc的波特率設置類型數據接收和接納的盾，輸出數據類型和觸發中斷;最后，控制節點通過按鍵發送不同的控制信號顯示節點接收off - mode信息，并根據接收到的信息模擬不同的工作狀態;同時，在“停止錯誤”模式下發送錯誤代碼。仿真節點正常運行所有500ms公車送其（下文表1中所示，狀態），發生故障時，故障碼中斷方式實時信息界面，通過基于事件驅動方式收集和顯示時穿著同樣的資料相信改變的數據保持不變，這種方法在決策ID確定優先級優先級經過多次試驗中也滿足了穩定可靠的運行的設計要求。

4.結束語

人機交互系統不僅可以在觸覺模式下控制CAN網絡中的設備，還可以實時獲取和顯示網絡中的每個動態ecu參數。通過車身控制系統和電表，同時整車控制系統操作的復雜性，提高質量感知用戶的親和力和展示形式，同時減少了零件的數量，下一代車載HMI為提高了盈利能力提供了一個可行的解決辦法，而且最重要的是，其也更適應未來對新能源汽車的需求。

參考文獻：

[1]張云.基于ARM和WinCE的電臺可視化人機交互接口的設計與實現：[學位論文].長沙：國防科學技術大學，2019.