基于Hi3531A 和Qt 的操控終端軟件設計

張穗華，陳 浩，劉儀聰

（中國兵器工業第五八研究所，四川 綿陽 621000）

0 引言

Hi3531A 是HUAWEI 海思開發的針對多路高清和標清DVR 產品應用的一款專業SOC 芯片，內置ARM-A9 雙核處理器和H.264 視頻編解碼引擎，支持PAL 和SDI 接口視頻信號輸入，提供HDMI、VGA 高清顯示輸出能力，且集成有豐富的外圍通信接口［1］。

Qt 是由QtCompany 開發的跨平臺C++圖形用戶界面應用程序框架開發平臺［2-3］。它具備優良的跨平臺特性、組件編程和豐富的控件資源，可以為開發者提供健全且美觀的用戶界面功能［4-5］。

遙控武器戰是一種可以應用于多平臺的相對獨立的模塊化、通用化武器系統［6］，其組成框圖如下頁圖1 所示。

圖1 遙控武器站系統組成框圖

操控終端作為遙控武器站類型武器裝備平臺的重要組成部分，是系統人機交互的接口，主要用于警戒監控、狀態顯示、指令下發等功能的實現［7］。

1 交叉編譯環境搭建

整個軟件的開發環境包括Linux 服務器（宿主機）、Windows 工作臺（調試機）和Hi3531A（目標板）3 部分，三者同處于一個網絡中，如圖2 所示。

圖2 開發環境連接示意圖

整個操控終端軟件的開發流程如圖3 所示。

圖3 開發流程示意圖

1.1 交叉編譯器的安裝

海思官方發布的SDK 包中提供有兩種編譯工具鏈：基于uclibc 的工具鏈arm-hisiv300-linux 和基于glibc 的工具鏈arm-hisiv400-linux。本文選擇前者，在Linux 服務器下安裝對應工具鏈，具體步驟不再贅述，海思官方有詳細的指導說明。

安裝成功之后，會顯示如圖4 信息。

圖4 交叉編譯器安裝成功示意圖

1.2 Qt 源碼庫的編譯

Qt 支持組件編程，在進行源碼編譯時，可根據實際需要增刪對應的功能模塊。本文選擇Qt4.8.1 作為開發庫，編譯指令如下：

#makeinstall

編譯成功之后，會在對應路徑的bin 目錄下生成qmake 可執行文件。

1.3 QtCreator 的安裝和配置

配置開發工具QtCreator 如圖5～圖6 所示。

圖5 QtCreator 配置示意圖1

圖6 QtCreator 配置示意圖2

2 海思內核配置和驅動加載

本操控終端外圍通信接口包含3 路串口、3 路SDI 視頻輸入、1 路視頻PAL 輸入、1 路CAN 口、1路網口、2 路USB、1 路VGA 輸出、1 路HDMI 輸出。這里重點闡述PAL/SDI 視頻驅動、CAN 驅動，以及觸摸屏驅動的內核配置和對應源碼修改。

2.1 PAL/SDI 視頻輸入

Hi3531A 通過ITU-R、BT656/601/1 120 接口或DigitalCamera 接口接收芯片外的視頻數據。它擁有5 個BT.1120 接口，前4 個BT.1120 接口每個對應2 個VI 設備，均支持1/2/4 路D1、960H 復合模式輸入（BT.656 協議），以及2 路720P 復合模式。第5 個BT.1120 口是專用于級聯的。

通過采用TVP5150 芯片，可實現外圍PAL 視頻輸入接口到板級BT.656 接口的信號轉換，采用TW6874 芯片可將3 路SDI 視頻輸入轉為對應的BT.1120 口。

2.2 CAN 通信

Hi3531A 并沒有直接可用的CAN 接口，通過采用MCP2515 芯片可將外圍的CAN 接口轉為板級的SPI 通信口，但需要修改相關的源碼文件，包括

driver/net/can/mcp251x.c 以及drivers/spi/spidev_info.c

等，并配置相關IO 引腳的屬性。

2.3 eGalax 觸摸屏輸入

Hi3531A 支持USB 觸摸屏輸入，但并沒有eGalax 所需的HidMultiTouch 模塊，因此，需要根據linux 內核版本修改相關源碼并配置內核模塊，詳情請參考eGalax 的指導說明。

2.4 驅動加載和配置

修改完源碼，配置好內核，可生成內核文件，并燒寫到Hi3531A（目標板）中。以上驅動既可編譯到內核文件中，也可單獨生成驅動文件，自行加載。

觸摸屏驅動安裝成功之后，并不能直接供Qt 程序調用。還需要通過Tslib 庫將觸摸屏的原始數據與界面像素坐標進行校準和映射，校屏后的結果測試如圖7 所示。

圖7 Tslib 校屏后的效果圖

3 操控終端軟件設計

3.1 軟件框架

整個操控終端軟件框架可分為4 層：驅動層、協議層、功能層、UI 層。其軟件組成框圖如圖8 所示。

圖8 操控終端軟件組成框圖

驅動層用于實現操控終端與外部設備之間的通信和數據采集，在軟件設計階段，可根據硬件通信接口模塊化配置。

協議層主要用于實現對接口協議數據的解析、數據格式的轉換以及數據庫的查詢等功能。

功能層主要由火控解算模塊、日志記錄模塊以及圖像處理模塊組成。其中，圖像處理模塊可根據用戶需求增刪子模塊：圖像識別、圖像跟蹤、視頻傳輸等。其功能是實現對目標的識別、跟蹤，射擊諸元解算、預判打擊，操作日志和故障信息的記錄等。

UI 層是人機交互的入口，主要用于操控指令的使能和下發、工作模式的切換、伺服位置的反饋顯示、單體設備健康狀態的監控以及功能開啟、完成情況的顯示等。

3.2 UI 界面設計

UI 界面依據簡潔明了、操作便捷的設計風格，主要劃分為視頻監控、系統健康狀態、射控、位置反饋、系統狀態反饋、手柄使能反饋，以及功能按鈕等區域。

系統健康狀態區域布局如圖9 所示，用于系統單體設備運行狀態的顯示。系統故障時，該區域會自動彈出，點擊右側“系統健康狀態”圖標，該區域可隱藏。

圖9 系統健康狀態區域布局圖

射控區域布局如圖10 所示，包含4 種射擊模式，用于控制射擊方式和射擊頻率。

圖10 射控區域布局圖

伺服位置反饋區域布局如圖11 所示，圖中“指針”會根據槍塔位置旋轉。

圖11 伺服位置反饋區域布局圖

手柄觸發反饋區域布局如圖12 所示，其中左手柄的遙桿，上下用于調焦，左用于相機切換；按鈕分別對應火控解算、圖像跟蹤、測距以及射擊（后扳機連鎖）等功能的觸發；右手柄的遙桿用于實現伺服位置調轉。

圖12 手柄觸發反饋區域布局圖

功能按鈕區域布局如圖13 所示，主要用于操控指令的使能和下發。點擊左側翻頁“＜”圖標，會跳轉到“校零”區域。按鈕的使能是根據工作模式來判斷。

圖13 功能按鈕區域布局圖

點擊校零頁面下的“步進校零”按鈕，會彈出窗口如圖14 所示，主要用于實現槍塔小范圍角度調轉到位后的零位燒寫，步進值范圍為0～127，點擊界面中的四向鍵，會發送一幀數據給下位機，實現位置偏移調轉。

圖14 步進校零界面

3.3 工作流程

操控終端軟件主流程框架，如下頁圖15 所示。

圖15 操控終端軟件主流程圖

簡單介紹幾個子模塊的流程，系統自檢模塊，如圖16 所示。UI 布局模塊，如圖17 所示。通信子模塊，如圖18 所示。

圖16 系統自檢子模塊流程圖

圖17 UI 布局模塊圖

圖18 通信子模塊流程圖

4 結論

本軟件以Hi3531A 為平臺，基于Qt4.8.1 庫，采用分層模塊化的軟件架構，能根據外設通信接口和使用場景自行配置驅動和功能模塊。具備簡潔明了的操控界面和穩定可靠的運行狀態，滿足武器裝備實時監控警戒、火力打擊、系統自檢、安全可靠的戰場需求。