基于ARM 和Qt/E的车载HMI终端的设计方案

实现两种不同协议数据帧的透明转换与传输。

CAN接口模块采用Philips公司的CAN控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250芯片组成，主要实现CAN协议的物理层和数据链路层功能。其中CAN控制器完成数据链路层功能，实现与主控制器的信息读写操作，物理层通过CAN收发器实现电平转换和传输。SJA1000的AD0~AD7与单片机P0口连接，实现地址/数据复用；片选/CS与P2.7相连，则基地址为0x7F00;/RD、/WD、ALE引脚依次与单片机各引脚相连；中断/INT接单片机/INT0,因此可通过中断方式对SJA1000进行实时访问。SJA1000的MODE引脚用于选择CAN控制器在Intel模式还是在Motorola模式工作。由于STC89C52属于Intel系列微控制器，故MODE引脚接+5V高电平设置为Intel模式，以满足89C52的读写时序要求。为了增强节点的抗干扰能力，以及避免当CAN收发器失效时出现过流导致CAN控制器击穿，SJA1000的TX0和RX0引脚通过光耦N6137后与PCA82C250的TXD和RXD连接，以此实现总线上节点间电器隔离；收发器CAN_H和CAN_L引脚通过5Ω电阻与CAN总线端口连接起到限流作用；同时两端接120Ω终端匹配电阻。

RS232接口电路采用MAX232芯片，实现单片机串口TTL电平与RS232电平相互转换，完成HMI终端UART口的信息传输。STC89C52串口端（P3.0和P3.1）与MAX232的T1IN和R1OUT连接，T1OUT与R1IN接九针串口，然后通过交叉线与HMI终端连接实现数据通信。

3.2车载HMI触控平台的设计

HMI触控平台以ARM为处理器，接7.0寸LCD触摸屏来实现，可取代传统的（如图2A）机械按键与表盘显示的中控平台。HMI触控平台如图2B所示，由车灯、车窗、后视镜、多媒体、空调、导航以及状态参数显示菜单组成。将该终端嵌入到方向盘，驾驶员可点击触控菜单进入车灯、车窗等控制界面（如图2C和D）实现车灯、车窗等设备的触摸控制，也可实时采集与显示设备状态参数如：车速、故障码等。其中，触控与显示数据需调用ARM底层串口驱动来实现读写操作，触控界面通过Button控件的信号与槽机制来实现数据的发送，状态参数的采集与显示通过事件驱动方式实现。终端可外接GPS模块实现导航功能，设计了Qt媒体媒体播放器实现娱乐功能，也可接入无线网卡来实现无线上网功能。

图2车载HMI终端

4车载HMI终端的软件设计

4.1CAN/RS232网关软件设计

主程序中首先要完成初始化操作，包括单片机、SJA1000、RS232通信以及中断源的初始化。其中SJA1000的初始化是整个设计最重要的部分，也是保证CAN通信的前提。考虑车辆内部网络的兼容性，SJA1000配置为Peli模式，支持CAN2.0A和B规范，实现标准帧和扩展帧两种报文传输。SJA1000初始化寄存器配置流程如图3所示。

图3SJA1000初始化寄存器配置流程

为保证数据实时传输，采用中断方式进行数据收发。

当CAN总线有数据接收时SJA1000会跳入接收中断函数将数据接收并存储到接收缓存，根据数据帧头来判别数据类型和所带数据长度，最后提取CAN数据拆分为单字节通过串口发送，并在HMI终端显示；当HMI终端有控制字发送，串口接收中断函数将所发送的控制字依次接收存入接收缓存，并根据首字节来判别所发数据类型和长度，组装成CAN数据帧格式发送到网络中去，以此实现各节点的控制。具体流程如图4所示。

图4数据接收与发送流程图

4.2车载HMI界面的设计

HMI界面采用QtCreator2.0来设计，因为HMI终端是通过UART接口接入CAN网络中，所以通信时需接上面所介绍的CAN/RS232协议转换器来实现。同时，还需在Linux下编写Qt串口通信程序。

首先，在Linux下利用open函数打开串口设备，用tcsetattr函数来设置串口属性。打开驱动设备UART0进行读写操作：constchar*devName=/dev/ttySAC0;fd=::

open（devName,O_RDWR|O_NONBLOCK）；设置波特率等参数：serialAttr.c_cflag=B115200|HUPCL|CS8|CREAD|CLOCAL;serialAttr.c_cc[VMIN]=1;其中串口设备可使用Linux下I/O函数进行Read和Write操作。但是，在数据接收时当数据量过大会导致界面被阻塞（造成界面假死），于是创建了一个线程通过事件驱动实现数据接收。

Qt中可采用QSocketNotifier类来实现设备事件驱动的设计要求。QSocketNotifier类关联Signal/Slot机制，当有数据可读时会触发Ativated信号，LCDNumber控件Slot会被调用来连接到该信号并显示，从而实现数据采集与显示功能。在数据发送时，可通过Button控件Signal/Slot调用QObject对象的connect（）函数来实现[3].当按键被按下时触发Signal信号，Slot会调用pressed（）函数将定义好的数据通过串口Write函数发送到总线上。函数实现如下：

voidGlass::on_lu_pressed（）{charms