基于ARM 和Qt/E的车载HMI终端的设计方案

摘要：车载HMI是人与车辆之间的关键设备，使人能够对车辆的运行实现控制；设计了一种触摸控制与数字显示合理结合的车载HMI终端，采用ARM作为处理器，通过移植Qt/E对系统加以实现；该终端通过在Polo车CAN总线试验台测试，实现了对基本设备的触摸控制和车辆状态信息的实时显示，表明所设计的终端能够满足车载HMI的基本要求。

0引言

改善HMI（HumanMachineInterface）终端性能可降低车辆控制系统操作的复杂性，也可提高驾驶员对自己车辆的控制力。车载HMI通过单一结构中控台，可以减少零部件数量，提高性价比。传统机械式的控制终端正在逐步向直观、便捷的HMI终端发展。2009年6月29日，美国汽车多媒体与通信研究服务公司StrategyAnalytics发布最新研究报告，认为车载人机界面市场领先者保持强势地位.报告预测，2015年，车载语音和触摸屏市场规模将达到29亿美元。目前，HMI设备，尤其是语音、触觉控制和触摸屏，在汽车市场上被大量应用。

本文报告了一种基于触摸控制与数字显示理念的车载HMI终端，通过在ARM上移植Qt/E接TFT-LCD触摸面板加以实现。

1系统结构介绍

基于ARM和Qt/E的车载HMI终端主要由两个模块组成，分别是ARM处理器与触摸显示屏组成的HMI触控平台和CAN/RS232协议转换器模块。该终端可接入车载CAN网络中实现车载设备的触摸控制与状态信息显示。其结构框图如图1所示。

图1车载HMI终端结构

HMI触控平台主要是将Qt/E交叉编译后移植到ARM平台，调用GUI在触摸面板显示。通过点击触控界面发送控制字，经CAN/RS232网关发送到CAN网络中对各设备进行控制，同时实时采集各设备运行状态参数并显示，便于驾驶员及时了解车辆运行状态。该平台还预留了UART和USB端口分别可外接GPS模块，无线上网卡或U盘设备，实现导航、无线上网和多媒体播放功能。

CAN/RS232协议转换模块主要由MCU、CAN接口与UART接口组成，其中CAN接口采用CAN控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250设计，RS232接口采用MAX232设计，以此实现两种不同总线协议数据帧的透明转换，是HMI终端与CAN网络中各设备交互的纽带。

车载CAN网络模块主要以Polo车CAN试验台为平台，试验台集成了车灯、电动车窗、雨刷和后视镜CAN节点模块。

2Qt/E在ARM上的移植

Qt/E是Trolltech公司专为嵌入式Linux系统开发的图像用户界面（GUI）工具包。提供了窗口操作系统、开发环境、工作辅助应用程序和个性选项等，是基于C++可跨平台的GUI应用程序框架；还提供给开发者建立艺术级GUI所需的功能，开发者可根据需求定制整个软件解决方案。目前，众多手机、PDA、机顶盒都采用Qt作为图形引擎。因此，选择了Qt/E作为HMI终端的开发工具。

2.1交叉编译环境的搭建

采用宿主机Fedora9.0作为开发平台，移植ARM版Qt/E4.7进行设计。因编译Linux内核和Qt/E都需要交叉编译工具链，交叉编译器版本过高过低都会与Qt/E4.7不兼容，最终导致安装失败，所以一定要根据Qt的版本来选择对应的编译器。本系统采用arm-linux-gcc-4.5.1.安装过程如下：

首先，解压arm-linux-gcc-4.5.1安装包，运行#tarxvzfarm-linux-gcc-4.5.1.tgz命令；然后将编译器所在路径加入系统环境变量，运行#gedit/root/.bashrc编辑该文件，修改最后一行为exportPATH=PATH:/usrt/local/arm/4.5.1/binPATH,此时交叉编译器已经安装好；最后执行#arm-linux-gcc-v显示编译器版本信息，验证是否安装成功。

2.2Qt/E4.7的编译与移植

减压ARM版Qt/E安装包到指定目录，然后进入该目录执行编译配置源码命令#echoyes|./configure-opensource-embeddedarm–xplatformqws/linux-arm-g++-no-webkit-qt-libtiff-qt-libmng-qt-mouse-tslib-qt-mouse-pc-no-mouse-linuxtp-no-neon.其中编译ARM平台的embedded版本配置参数为embeddedarm,使用arm-linux交叉编译器进行编译为xplatformqws/linuxarm-g++,qt-mouse-tslib是使用tslib来驱动触摸屏。然后执行make命令进行编译，当编译完成之后执行安装命令makeinstall.最后把安装文件打包#tarcvzfqt4.7.tgz,下载到ARM开发板，并解压到指定目录。至此Qt/E在ARM开发板上移植完成。

安装Linux环境下X86版QtSDK软件-QtCreator2.0进行Qt程序开发，设置为支持Qt4.7ARM的交叉编译。最后将设计好的程序通过编译，生产二进制文件下载到ARM开发板运行，以此实现HMI界面显示功能。

3车载HMI终端的硬件设计

3.1CAN/RS232协议转换器的硬件设计

CAN/RS232协议转换器主要有主控制器、CAN接口模块与RS232接口模块组成，其中主控制器采用STC89C52单片机负责处理CAN总线与RS232总线的数据接收与发送，