大家好，我是极客范的本期栏目编辑小友，现在为大家讲解基于嵌入式Linux与QT的汽车虚拟仪表设计[图]问题。
仪表作为整个汽车系统中非常重要的一部分，是提高汽车综合性能的重要方面之一。随着计算机软硬件技术、总线技术、电子技术等的快速发展。控制系统臃肿、布线布线复杂、占用空间大的传统电磁机械仪器正逐渐被淘汰，虚拟仪器正以传统机械仪器无法比拟的速度快速发展。目前虚拟仪器通常包括纯数字仪表和虚拟仪表盘仪表：纯数字仪表成本较低，但功能和接口相对简单，不能满足普通驾驶员的需求；但现有的虚拟仪表盘虽然功能和界面丰富，但也存在开发成本高、可移植性和重绘性差、扩展性不足等缺点，不利于大规模推广应用。
针对传统仪器和现有仪器的不足，提出了一种新的车载虚拟仪器设计方案，采用以ARM处理器S3C6410为核心的硬件平台和以嵌入式Linux系统为核心的软件平台。在此基础上，利用开源图形界面库QT开发仪器终端应用。该虚拟仪器可读性好，读取精度高，在便携性、可维护性和成本上有很好的提升，具有很大的科研价值和商业使用价值。
1系统总体设计
本文介绍的车载虚拟仪器的基本设计思想是将安装在车辆上的各种传感器采集到的数据进行智能处理，然后在嵌入式Linux系统中运行的QT设计的虚拟仪表盘上显示出来，从而监控车辆各系统的工作情况，如剩余燃油、当前车速、行驶里程等。当某一状态出现异常或危险时，向驾驶员报警。
如图1所示，该车载虚拟仪器系统的总体设计由三部分组成：
(1)信号采集：对安装在车辆上的各种传感器采集的车速、剩余油等车辆状态信息进行处理转换后，转换成计算机可识别的数字量；(2)数据处理：对‘信号采集’过程中传输的数据进行必要的处理，保存有用的数据进行显示和报警，这个过程主要由嵌入式处理器完成；(3)人机交互：在QT设计的虚拟仪表盘上动态显示‘数据处理’过程中处理的数据，主要显示内容有：当前车速、油箱内燃油量、时间日期、里程、警示灯等。当某一状态异常时，报警模块提示驾驶员报警。
图1虚拟仪器系统结构图
2虚拟仪器硬件设计
虚拟仪器的硬件结构图如图2所示。虚拟仪器的核心处理器采用以ARM1176JZF-S为核心的S3C6410芯片，主频可达667MHz。它继承了强大的多媒体处理单元与3D图形硬件加速器，支持2D图形图像的平滑缩放，有利于为用户提供高灵敏度的汽车状态动态显示。外接256 MB SDRAM和2GBNANDFLASH连接串口信号转换处理模块。转换处理模块内部集成了CAN-RS232转换器和24位A/D转换器LTC2414，接收相关传感器采集的各种汽车状态信号，处理后的数据上传到处理器。外部LCD模块采用8英寸TFT液晶屏，处理器中集成的LCD控制器信号线经过驱动电路后可以连接到LCD模块，为虚拟仪器显示提供了硬件平台。处理器可以驱动由语音芯片组成的外部报警模块，在必要时以语音的形式向驾驶员发出报警。
图2虚拟仪器硬件结构图
3虚拟仪器软件设计
该系统以嵌入式Linux为操作系统，在Linux平台上编写虚拟仪器的驱动程序和应用程序，利用QT/embedded设计虚拟仪器的软面板。应用程序的主要功能是：接收到转换后的传感器采集的信号后，提取有用的数据并存储，然后调用仪表显示程序在不同的虚拟仪表盘上显示要显示的内容，同时并行判断参数是否正常，如有异常，调用语音报警程序和显示程序提示报警。虚拟仪器软件的结构图如图3所示。虚拟仪器软件的开发主要包括两个内容：开发环境的建立和虚拟仪器应用程序的设计。
图3虚拟仪器软件结构图
3.1开发环境的构建
为了开发功能性应用，本文采用的软件开发环境是Vmware WorkStaTIon 7虚拟机和Fedora 13操作系统。在这个环境下，安装了交叉编译器ARM-linux-gcc 4.5.1，完成虚拟仪器系统内核、QT库以及包含相关驱动的应用程序的编译。编译QT/Embedded库，支持虚拟仪器人机交互界面程序的开发，生成虚拟仪器系统所需的QT库文件；编译Tslib触摸屏库，为虚拟仪器系统增加触摸屏支持；在Fedora13系统中安装QT Creator软件，完成虚拟仪器系统应用程序的开发。移植嵌入式设备的系统引导程序u盘；编写与硬件平台相关的驱动程序，然后对Linux2.6.10内核进行裁剪和编译，并将编译后的驱动程序加载到其中；制作硬件平台需要的根文件系统，并在其中移植配置编译好的tslib库和QT/Embedded库。
3.2应用程序开发
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