开放式司机显示屏HMI软件开发平台构建研究

1、    开放式司机显示屏hmi软件开发平台构建研究    魏海洋刘大伟摘要：司机显示屏技术是列车网络控制技术的重要组成部分，司机显示屏hmi软件开发平台的构建直接影响列车网络控制系统的开发。文章从操作系统、硬件平台、软件平台三个方面展开讨论，提出了开放式司机显示屏hmi软件开发平台的构建方案。关键词：列车网络；开放式司机显示屏；hmi软件开发平台；高速动车组；硬件平台；软件平台 ：a：tp311 ：1009-2374（2015）31-0015-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.31.0071 平台背景高速动车组技术的发展

2、推动着列车网络控制技术的发展。列车网络控制技术是动车组技术的核心关键技术，司机显示屏技术是列车网络控制技术的重要组成部分，司机显示屏hmi软件开发平台的构建，直接影响列车网络控制系统的开发。构建开放、可扩展的司机显示屏hmi软件开发平台，对打造完全自主的列车网络控制系统、对动车组技术的发展具有至关重要的意义。2 平台要求平台须符合下述要求：2.1 开放性平台应具备丰富的应用接口，可以根据需求扩展平台功能、进行二次开发；可以与不同的列车网络控制系统平台、显示屏硬件平台、显示屏软件平台无缝对接。2.2 灵活性可以灵活选取操作系统、硬件平台、软件平台来构建司机显示屏hmi软件开发平台，而不会影响到平

3、台的功能和性能。2.3 可扩展性可扩展性是平台构建的原则之一，它以添加新功能或修改完善现有功能来考虑平台的未来成长。可扩展性是平台优劣的重要影响因素。3 平台构建司机显示屏hmi软件开发平台主要由操作系统、硬件平台、软件平台三部分构成。构建开放的司机显示屏hmi软件开发平台需要综合考虑这三方面内容：3.1 操作系统列车显示屏是对实时性和稳定性要求比较高的设备，嵌入式操作系统因其在实时性和稳定性方面的俱佳表现，而广泛应用于嵌入式设备。当前主流的嵌入式操作系统有linux、qnix、vxworks、windows xpe等。3.1.1 linux。linux是基于posix和unix的多任务、多用

4、户、支持多cpu和多线程的操作系统，是一套免费使用和自由传播的类unix操作系统。linux操作系统的特点：（1）多用户、多任务。linux支持多用户，保证了各用户之间互不影响。多任务使多个程序同时并独立地运行；（2）支持多种平台。linux可以运行在多种硬件平台上，同时linux也支持多处理器技术；（3）良好的界面。linux同时具有图形界面和字符界面；（4）开源免费。linux是一款开源免费的操作系统，可以免费获得。3.1.2 qnx。qnx操作系统是加拿大qssl公司设计开发的一种实时操作系统，它是一个真正意义上的微内核嵌入式实时操作系统。它的特点是微内核、多任务、多线程、高可靠性、实时

5、性、可扩展性、可移植性。并且性能上有很大提升，在对实时性有严格要求的领域得到广泛应用。3.1.3 vxworks。vxworks是由美国风河公司推出的一款具有高性能、高可靠性、可裁减的嵌入式实时操作系统。它以其卓越的实时性和可靠性被广泛地应用于军事、航空航天、通信等高精尖技术及实时性要求较高的领域中。多任务内核、任务间通信、任务机制和中断处理机制等，是vxworks操作系统的核心。3.1.4 windows xpe。xpe是基于windows xp embedded的操作系统。系统具有微内核、资源占用少、启动速度快、高可靠性、增强写保护等桌面xp系统所不具备的功能。xpe和windows xp

6、专业版拥有相同的核心，拥有windows xp专业版的所有功能和属性，具备windows xp专业版所有应用软件的兼容性。综上，qnx和vxworks操作系统具有良好的实时性、卓越的可靠性，但属于付费操作系统；windows xpe操作系统在稳定性方面要差一些，不适合反复重启的司机显示屏设备；linux操作系统实时性好、稳定性高，开源免费，又与其他操作系统具有相似性，是构建开放司机显示屏开发平台的首先操作系统。3.2 硬件平台硬件平台的搭建主要是显示屏的选择问题，选择的显示屏稳定性要好、可维护性要高，并可提供多样的技术支持和技术服务。主要的显示屏供应商国外有pixy、deuta；国内有盛博科技

7、。3.2.1 pixy。帕克西（pixy）是全球轨道交通行业移动显示设备领域领先的生产制造商。帕克西这一品牌代表着在全球交通系统，特别是轨道交通系统中的高质量的硬件及软件产品。所有生产的显示设备以高度集成、坚固耐用、精密等特点著称，特别适用于恶劣的交通和工业环境。帕克西显示屏主要应用于地铁、中低速动车组等领域。3.2.2 deuta。德国德意达（deuta）公司致力于国内外铁路及城市轨道交通车载设备的引进、开发、生产和服务。公司以领先的技术和服务，使公众享受轨道交通带来的安全、舒适和便捷作为企业使命。主要产品有雷达传感器及测试系统、指针仪表、多功能显示终端等。德意达显示屏主要应用于地铁、监测系

8、统等领域。3.2.3 盛博科技。北京盛博协同科技有限公司，是专业从事嵌入式计算机硬件、软件及相关产品开发、生产、销售及服务的高新技术企业。多年来，坚持走自主开发、合作双赢之路，不断推出客户适用的产品和系统解决方案。产品广泛应用于交通运输、网络通讯、智能仪器等领域。endprint上述显示屏供应商，可提供的显示屏有按键屏、触摸屏；尺寸为10.4寸或12.1寸；分辨率为640*480、800*600、1024*768；io接口有串口、lan、mvb、can、usb、audio。亦可根据用户需求定制。帕克西公司显示屏以稳定、可靠、可定制，以及完善的技术支持和技术服务，受到用户的广泛好评，逐渐成为显示

9、屏开发平台的首先硬件平台。3.3 软件平台司机显示屏hmi软件开发主要是图形界面的开发。因此，采用跨平台、可移植、图形库丰富的qt为图形界面开发框架，以qt creator为开发工具。3.3.1 qt。qt是奇趣科技开发的一个跨平台的c+图形用户界面应用程序框架。它既可以开发gui程序，也可用于开发非gui程序。它为应用软件开发者提供了建立美观图形用户界面所需的所有功能。qt允许真正地组件编程，并且很容易扩展。（1）跨平台性。qt支持的操作系统包括microsoft windows、linux、qnx、sunos、sco、hp-ux等；（2）丰富的api。qt包括200多个c+类，还提供基于模

10、板的serialization、collections、file类；（3）面向对象。qt通过良好的封装和重载机制，使得qt的模块化程度得到提升，可重用性得到提高；（4）支持2d/3d图形渲染，支持opengl。3.3.2 qt creator。qt creator是一款新的轻量级的跨平台的qt集成开发环境（ide）。它的设计目标是使开发人员能够利用qt这个应用程序框架更加简便、快速地完成开发任务。此ide能够跨平台运行，支持windows、linux、mac os x等操作系统。qt creator集成了qt designer、qt linguist、qt assistant、qmake构建工具等，包括c+代码编辑器、项目生成向导、浏览文件及类的工具、图形化的gdb调试前端等。4 结语以linux为操作系统，以基于inter x86架构的帕克西inc70系列显示屏为硬件平台，以qt creator为软件平台构建司机显示屏hmi软件开发平台。为未来开发平台的灵活配置和扩展留出了足够的空间，符合当前构建司机显示屏hmi软件开发平台要求。参考文献1 吕建平.基于linux平台的可视语音聊天系统的设计与实现