基于arm的嵌入式綜合顯示仿真儀表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種綜合顯示仿真儀表，具體涉及飛行模擬器、試驗?zāi)M座艙、航電POP驗證仿真、飛行體驗中心及船舶等其他圖形顯示系統(tǒng)中采用的綜合顯示仿真儀表。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在飛行模擬器、試驗?zāi)M座艙、航電POP驗證仿真、船舶模擬器等系統(tǒng)中廣泛采用綜合顯示仿真儀表，綜合顯示仿真儀表能夠真實的模擬飛機座艙顯控系統(tǒng)、艦船操控臺設(shè)備等機載、艦載設(shè)備，從而滿足飛行員訓(xùn)練培訓(xùn)、航電POP試驗驗證、船員操縱培訓(xùn)等目的。
[0003]當前，綜合顯示仿真儀表采用帶多頭顯卡PC計算機加顯示屏的方式，在windows環(huán)境下開發(fā)顯示仿真儀表程序。在飛行模擬器中，顯示仿真儀表在設(shè)計開發(fā)、調(diào)試應(yīng)用、維護等方面都需要專業(yè)人員和大量的安裝調(diào)試時間，尤其需要多臺綜合顯示仿真儀表情況下，設(shè)計復(fù)雜度高，調(diào)試難度大，維護困難重重；同時顯示仿真儀表的可靠性無法長時間保持，在windows環(huán)境下顯示仿真儀表程序?qū)崟r性無法得到保證。在航電POP驗證系統(tǒng)中，一方面顯示仿真儀表只能滿足部分功能驗證，無法滿足性能指標的驗證；另一方面顯示仿真儀表不能向機載綜合顯示設(shè)備的設(shè)計開發(fā)進行很好的過度，機載綜合顯示設(shè)備開發(fā)完畢后需要大量的試驗來驗證系統(tǒng)的正確性、可靠性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種由ARM處理板和顯示模塊、操控模塊、音頻模塊、電源模塊、接口模塊等部分組成的基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表，并通過儀表仿真軟件架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)多臺綜合顯示仿真儀表互聯(lián)。本發(fā)明不僅提高了綜合顯示仿真儀表的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試、維護各環(huán)節(jié)的工作效率，而且提高綜合顯示仿真儀表的實時性、可靠性，能夠解決飛行模擬器中設(shè)計開發(fā)任務(wù)多、調(diào)試問題多和維護難度大等問題，以及在航電POP驗證系統(tǒng)中驗證更多的功能和性能，減少航電POP設(shè)計迭代和機載綜合顯示設(shè)備的調(diào)試、試驗周期。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表，包括ARM處理板和顯示模塊、操控模塊、音頻模塊、電源模塊、接口模塊、機殼和顯示仿真儀表軟件等。所述ARM處理板包括ARM處理器、GPU、IXD接口、觸摸屏接口、以太網(wǎng)、串口、聲卡、HDMI, GP1和電源；所述顯示模塊包括液晶顯示器、導(dǎo)光板、亮度/對比度調(diào)節(jié)電路；所述操控模塊包括觸摸屏或者周邊按鍵；所述音頻模塊為揚聲器；所述電源模塊為AC/DC轉(zhuǎn)換模塊；所述接口模塊包括AC電源接口、以太網(wǎng)接口、HDMI接口 ；所述機殼為固定硬件部件的外殼；所述顯示仿真儀表軟件包括儀表顯示、仿真核心調(diào)度、觸摸信號處理、儀表數(shù)據(jù)處理、按鍵采集、數(shù)據(jù)存儲和加載、音頻輸出控制、亮度/對比度調(diào)節(jié)控制、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)等模塊。
[0006]基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表具有嵌入式軟硬件環(huán)境的一體化綜合顯示仿真儀表。硬件環(huán)境是以“ARM+GPU”的ARM處理器為核心，輔以顯示、聲音、按鍵、觸摸等功能模塊，具有設(shè)計簡單、功能完整的特點。軟件環(huán)境是基于裁減的實時linux，超強的圖形圖像顯示功能，支持OpenGL ES2.0及以上版本和DirectX圖形圖像庫，具有實時性高、可靠性高的特點。具有嵌入式軟硬件環(huán)境的綜合顯示仿真儀表，在實時性、可靠性、維護性、壽命周期等方面都有增強，同時嵌入式環(huán)境具有低功耗、低成本、小尺寸等優(yōu)勢。
[0007]基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表，是通過以太網(wǎng)與外部系統(tǒng)進行交互，獲取顯示數(shù)據(jù)和控制命令，綜合顯示仿真儀表通過數(shù)據(jù)處理和圖形圖像處理，以更加友好、清晰的圖形方式進行顯示。同時綜合顯示仿真儀表具有真實按鍵信號采集和觸摸屏信號采集功能，實時處理操作功能，對操作功能進行的輸入或控制功能進行處理，并實時反饋到顯示界面中。綜合顯示仿真儀表根據(jù)顯示需求和操作需求不同，可設(shè)計開發(fā)成PFD仿真儀表、MFD仿真儀表、發(fā)參仿真儀表、機械/電子儀表仿真、MCDU仿真儀表、UFCP仿真儀表、HUD仿真儀表等綜合顯不仿真儀表。
[0008]在多臺基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表組成的系統(tǒng)中，本發(fā)明采用一種新型的儀表仿真軟件架構(gòu)，使用顯控數(shù)據(jù)管理為中心的“一加多”模式，通過軟件架構(gòu)實現(xiàn)飛機座艙內(nèi)多臺顯示仿真儀表的數(shù)據(jù)交換，保證所有顯示仿真儀表的數(shù)據(jù)一致性和實時性，減少綜合顯示仿真儀表之間的數(shù)據(jù)鏈接，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。新型的儀表仿真軟件架構(gòu)包括顯控數(shù)據(jù)管理、綜合顯示仿真儀表和外部交聯(lián)模塊等部分，所述綜合顯示仿真儀表包括PFD仿真儀表、MFD仿真儀表、發(fā)參仿真儀表、機械/電子儀表仿真、MCDU仿真儀表、UFCP仿真儀表、HUD仿真儀表等；所述外部交聯(lián)模塊包括飛行仿真和信號采集等模塊。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提供的基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表，是以ARM處理板和實時Linux操作系統(tǒng)為主，軟硬一體化的綜合顯示仿真儀表，具有成本低、可靠性高、實時性高、接口簡單、調(diào)試方便等優(yōu)勢。本發(fā)明采用嵌入式實時Iinux系統(tǒng)，顯示仿真儀表軟件運行在定制裁減的操作系統(tǒng)，將會更加可靠和穩(wěn)定，延長設(shè)備壽命周期。本發(fā)明采用更加簡潔的以太網(wǎng)接口做數(shù)據(jù)交互接口，采用HDMI做模擬器監(jiān)控接口，使得接口更加簡單、調(diào)試維護更加方便。本發(fā)明采用新型的儀表仿真軟件架構(gòu)，使得多臺綜合顯示儀表的設(shè)計開發(fā)和調(diào)試也更加簡單、方便，大大降低開發(fā)和調(diào)試難度。本發(fā)明提供的基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表應(yīng)用于POP仿真驗證系統(tǒng)時，由于提供了嵌入式軟硬件環(huán)境，不僅能夠提供POP設(shè)計的功能驗證，而且能夠提供性能指標、數(shù)據(jù)接口等的驗證，大大減少機載綜合顯示設(shè)備開發(fā)、試驗環(huán)節(jié)的工作量，同時也減少“設(shè)計-仿真-開發(fā)-試驗”的迭代過程。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的硬件模塊連接框圖；
圖3為本發(fā)明的軟件層級框圖；
圖4為本發(fā)明的儀表仿真軟件架構(gòu)框圖；
圖5為本發(fā)明的軟件組成模塊框圖。
[0011]附圖中標記分述如下:
IARM處理板 2顯示模塊 3操控模塊 4顯示仿真儀表軟件 5音頻模塊6電源模塊 7接口模塊8機殼 11LCD接口12觸摸屏接口13以太網(wǎng)14串口
15 GP116聲卡17 HDMI輸出21液晶顯示
22導(dǎo)光板31周邊按鍵23亮度/對比度調(diào)節(jié)電路
32觸摸屏41仿真核心調(diào)度42儀表顯示43儀表數(shù)據(jù)處理
44觸摸信號處理45周邊鍵采集46數(shù)據(jù)存儲和加載47音頻輸出控制
48亮度/對比度調(diào)節(jié)控制49網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)51揚聲器
52飛行仿真53信號采集55 OpenGL ES56 DirectX
57 QT58 TCP/IP61 AC轉(zhuǎn)DC電源模塊71 AC電源輸入
72 HDMI接口73以太網(wǎng)接口80 Linux操作系統(tǒng)81 GPU顯示驅(qū)動
82 HDMI輸出驅(qū)動83網(wǎng)卡驅(qū)動84串口驅(qū)動85聲卡驅(qū)動
86觸摸屏驅(qū)動90 PFD仿真91 MFD仿真92 MCDU仿真
93 UFCP仿真 94 HUD仿真95 EICAS仿真96發(fā)參仿真
97機械儀表仿真98電子儀表仿真99備用儀表仿真100顯控數(shù)據(jù)管理。
【具體實施方式】
[0012]為了更清楚的表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表，由ARM處理板
1、顯示模塊2、操控模塊3、音頻模塊5、電源模塊6、接口模塊7、機殼8和顯示仿真儀表軟件4構(gòu)成。其中，ARM處理板I通過IXD接口與顯示模塊相連接，ARM處理板I通過觸摸屏接口或者串口與操控模塊3相連接，ARM處理板I通過聲卡接口與音頻模塊5相連接，ARM處理板I通過接口模塊與外部系統(tǒng)進行交聯(lián)，主要是以太網(wǎng)接口和HDMI接口 ；電源模塊5為ARM處理板1、顯示模塊2、音頻模塊5、接口模塊7等部分提供供電電源；機殼8為所有硬件提供安裝固定條件；顯示仿真儀表軟件4運行于ARM處理板I上，通過ARM處理器板I控制顯示模塊2、音頻模塊5、操控模塊3和接口模塊7ο基于ARM的嵌入式綜合顯示仿真儀表提供一套軟硬件環(huán)境相結(jié)合的綜合顯示仿真儀表，通過顯示仿真儀表軟件4的設(shè)計變化能夠?qū)?