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基于硬件加速的汽车虚拟仪表的设计

基于硬件加速的汽车虚拟仪表的设计

作者：李睿琦河北工业大学

学位级别：硕士

由于经济日益发达,消费者对汽车科技性能和驾驶体验的需求不断提高,因此虚拟仪表这一人机交互的重要界面在整个汽车测评体系中受到了越来越多的关注。传统的机械仪表不仅设计复杂,而且外形古板、功能单调,早已不能满足人们的驾驶需求,... 详细信息

由于经济日益发达,消费者对汽车科技性能和驾驶体验的需求不断提高,因此虚拟仪表这一人机交互的重要界面在整个汽车测评体系中受到了越来越多的关注。传统的机械仪表不仅设计复杂,而且外形古板、功能单调,早已不能满足人们的驾驶需求,所以设计集功能与美观于一体的汽车虚拟仪表成为备受关注的研究课题之一。本文针对嵌入式系统在计算和图形处理等方面较弱的特点,设计出了一种新型的嵌入式虚拟仪表系统,并根据平台特性,采用GPU深度优化,使该系统具有较高的处理速度和精美的显示界面。由于软件是通过嵌入式系统开放图形库(OpenGL ES)开放式标准实现的,因此它具有跨平台性、低成本、界面显示精美、可扩展性良好等优点。本文主要研究内容和方法如下:首先,以恩智浦开发的***6Q为核心处理器搭建硬件开发平台,以Linux系统构建软件开发环境,利用OpenGL ES对仪表系统进行着色器处理,深度测试、面剔除、透视的应用,设定顶点缓冲区对象(VBO)、顶点数组对象(VAO)、元素缓冲区对象(EBO)等操作,使图形处理器(GPU)的使用效率获得提高,进而加强其图形处理能力并减轻中央处理器(CPU)的负荷。其次,采用3DMAX定制特殊的3D汽车模型,并导出相应的3ds文件,对得到的cpp文件进行深入分析,明确顶点坐标、纹理坐标、法线坐标的对应方式,实现车体的肢解,分离成不同部分,从而分别绘制。利用旋转变换、平移变换、透视投影手段,使得汽车模型显示在仪表界面中。同时,利用多线程的方法,加入车载摄像头、按键调用功能和串口通信功能,丰富了汽车虚拟仪表的使用功能,减小了物理空间。最后,运行该设计中完整的汽车虚拟仪表程序,利用Vivante的VAnalyzer工具对GPU性能进行测评。其中,由性能分析曲线及数据表明,本程序尽管包含复杂的3D汽车模型及数据量较大的视频流,由于充分利用GPU优化内核,可使GPU利用率达到60%-80%,对着色器的利用率达到90%,从而能够获得较高的处理速度,使系统流畅运行。

关键词：虚拟仪表 i.MX6Q OpenGL ES 3D汽车模型图形界面开发

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装甲战车虚拟仪表及可靠性技术的研究

装甲战车虚拟仪表及可靠性技术的研究

作者：田希晖中国人民解放军国防科学技术大学

学位级别：硕士

为了完成未来信息化战争赋予装甲兵的重要使命，满足装甲车辆数字化发展的要求，研究新一代的装甲战车虚拟仪表有着非常重要的意义。该装甲战车虚拟仪表系统架构是基于CAN总线，以嵌入式计算机PC104为核心。本文论述了虚拟仪表的... 详细信息

为了完成未来信息化战争赋予装甲兵的重要使命，满足装甲车辆数字化发展的要求，研究新一代的装甲战车虚拟仪表有着非常重要的意义。该装甲战车虚拟仪表系统架构是基于CAN总线，以嵌入式计算机PC104为核心。本文论述了虚拟仪表的设计过程和设计思想。主要包括CAN总线应用系统设计技术、单片机与嵌入式计算机系统软硬件设计技术、信号调理技术等关键技术的论述，并对装甲战车虚拟仪表可靠性技术做了一些初步研究。论文首先对课题研究的背景和国内外研究现状及主要发展趋势作了分析，然后在介绍了系统总体设计方案的基础上，详细论述了基于CAN总线的多路数据采集系统的硬件电路设计和软件设计;上位嵌入式计算机架构及其软件设计;为了增加虚拟仪表的可靠性，首次采用了双CPU结构，设计并实现了虚拟仪表的降级使用系统;建立了虚拟仪表简单的可靠性组合模型，给出了虚拟仪表可靠度计算的数学模型，介绍了装甲战车虚拟仪表可靠性设计的一系列有效的解决方案。文章最后对装甲战车虚拟仪表今后的发展做了展望。

关键词：虚拟仪表装甲战车 CAN总线 PC104嵌入式系统可靠性

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汽车虚拟仪表系统的设计与开发

汽车虚拟仪表系统的设计与开发

作者：毛泽强华北电力大学

学位级别：硕士

随着汽车电子技术的发展,汽车的智能化要求越来越高,智能化的提升对汽车人机界面的交互提出了很高的要求。当前,虚拟仪表逐渐替代传统组合仪表成为人机交互界面的主流,是汽车智能化发展的一个重要分支。本课题选用基于双MCU架构的大尺... 详细信息

随着汽车电子技术的发展,汽车的智能化要求越来越高,智能化的提升对汽车人机界面的交互提出了很高的要求。当前,虚拟仪表逐渐替代传统组合仪表成为人机交互界面的主流,是汽车智能化发展的一个重要分支。本课题选用基于双MCU架构的大尺寸液晶屏虚拟仪表设计方案。具体为选用RH850搭载OSEK操作系统及***51搭载嵌入式Linux操作系统,利用Qt开发图形用户界面,并通过CAN总线传输整车CAN网络数据。系统分为主MCU系统、辅助MCU系统以及液晶显示系统。主MCU系统主要负责整车数据图像显示,辅助MCU系统主要完成电源管理、CAN通讯、模拟信号处理、数字信号处理、喇叭驱动等功能。该方案解决单芯片液晶仪表操作系统目前很难满足的最小启动时间问题,延续了传统组合仪表技术,扩充了全液晶虚拟仪表的功能。本课题的主要研究任务是汽车虚拟仪表系统的硬件平台设计和系统软件开发及系统功能的扩展。首先进行硬件系统设计,实现了虚拟仪表的硬件平台,提高了仪表运行可靠性。其次进行操作系统选型及软件系统设计,同时采用Qt完成图形用户界面的开发,并对仪表进行全功能测试。最后,对汽车驾驶员驾驶评价算法和燃油控制策略进行研究和设计。本课题所设计的汽车虚拟仪表,功能完善,显示界面直观,显示内容丰富,可靠性强,具有良好的扩展性,符合汽车仪表智能化的发展方向。

关键词：虚拟仪表 CAN总线 ARM 嵌入式Linux OSEK

基于嵌入式技术的矿用全液压钻机虚拟仪表系统研究

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基于嵌入式技术的矿用全液压钻机虚拟仪表系统研究

作者：廖姜男煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

常规矿用全液压钻机仪表为机械式,通常只能显示几个关键部位的压力。这些仪表信息对于钻机的状态反映十分有限,致使操作人员无法全面掌握钻机的运行状态,更无法及时发现钻机故障。同时,机械式仪表不能存储钻机运行参数信息,当钻机发生... 详细信息

常规矿用全液压钻机仪表为机械式,通常只能显示几个关键部位的压力。这些仪表信息对于钻机的状态反映十分有限,致使操作人员无法全面掌握钻机的运行状态,更无法及时发现钻机故障。同时,机械式仪表不能存储钻机运行参数信息,当钻机发生故障后,无法对故障进行历史溯源。为及时、准确、全面地掌握钻机运行状态,本文针对矿用全液压钻机研制了一套虚拟仪表系统。该系统可监测钻机压力、流量、温度、液位、转速、倾角、转矩等13项参数,以软件表盘、数字、柱状图等形式在7寸LCD液晶屏上显示,并具备数据存储和关键部件故障预警功能。系统的研制主要从以下几方面展开:第一:系统总体开发方案的确立。根据矿用全液压钻机工作特性,分析了系统的总体功能需求,确定了系统硬件与软件并行的开发思路,制定了"先开发、后调试、最终集成"的研究步骤,确保设计工作的有序开展。第二:虚拟仪表系统硬件搭建。根据煤矿安全的要求,确定了系统硬件的整体布局。然后依照监测参量的特性,选择了合适的传感器及数据采集器,实现了钻机状态数据的采集。根据系统的功能需求,设计了嵌入式显示屏的模块电路,并通过集成调试检验了硬件功能,达到了设计预期。第三:虚拟仪表系统软件开发。确定软件的整体架构,设计并编写了硬件驱动层、平台软件层、应用程序层程序,实现了系统的数据计算与存储、CAN通信、界面显示、监测诊断等功能。第四:将虚拟仪表系统在ZDY3200S上进行室内验证实验,完成了钻机结构的改造和虚拟仪表系统的集成,并通过对比实验检验了系统功能的完备性和数据采集的准确性。实验表明:虚拟仪表系统硬件选型、布置合理,安装方便;软件运行稳定,功能完善。系统参数显示的实时性、准确性达到了设计预期。相比于传统压力表,本系统提供的钻机信息更为丰富,数值显示功能更为直观,并增加了钻机故障预警与信息存储功能,实现了钻机参数监测的集成化、数字化。

关键词：全液压钻机虚拟仪表监测系统嵌入式技术

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装甲战车虚拟仪表系统的研制

装甲战车虚拟仪表系统的研制

作者：金峰国防科学技术大学

学位级别：硕士

该装甲战车虚拟仪表系统是以PC／104嵌入式计算机系统为核心，配合基于CAN总线的多路数据采集系统作为智能节点形成多主机控制器局域网(CAN网络)。本文论述了虚拟仪表的设计过程和设计思想。主要包括虚拟仪表的系统结构设计、软件设计、... 详细信息

该装甲战车虚拟仪表系统是以PC／104嵌入式计算机系统为核心，配合基于CAN总线的多路数据采集系统作为智能节点形成多主机控制器局域网(CAN网络)。本文论述了虚拟仪表的设计过程和设计思想。主要包括虚拟仪表的系统结构设计、软件设计、CAN总线应用系统设计技术、单片机与嵌入式计算机系统软硬件设计技术、信号调理技术等关键技术的论述。论文首先对课题研究的背景和国内外研究现状及主要发展趋势作了分析，然后在介绍了系统总体设计方案的基础上，详细论述了上位嵌入式计算机架构及其软件设计;基于CAN总线的多路数据采集系统的硬件电路设计和软件设计;为了增加虚拟仪表的可靠性，首次采用了双CPU结构，设计并实现了虚拟仪表的降级使用系统。

关键词： PC104嵌入式计算机虚拟仪表 CAN总线 PHILIPS单片机

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虚拟仪表在装备维修保障中的应用

计算机光盘软件与应用 2015年第1期18卷 147-148页

作者：常丽娟海军七〇一工厂北京100015

简要介绍了虚拟仪表的涵义、优势、性能特点及结构组成,并对虚拟仪表的设计进行了系统地阐述。以及其独特的优势在海军装备维修保障中得到有效的应用。本文对虚拟仪表的应用做了一些探讨,希望能够改进装备维修保障的方式并且提高装备维... 详细信息

简要介绍了虚拟仪表的涵义、优势、性能特点及结构组成,并对虚拟仪表的设计进行了系统地阐述。以及其独特的优势在海军装备维修保障中得到有效的应用。本文对虚拟仪表的应用做了一些探讨,希望能够改进装备维修保障的方式并且提高装备维修保障的效率。

关键词：虚拟仪表实时显示

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虚拟仪表在装甲车辆信息化改造中的应用

电子测量技术 2008年第8期31卷 67-71页

作者：谢永成魏宁李光升王芙蓉装甲兵工程学院控制工程系北京军区66296部队信息办

为综合运用虚拟仪表技术、总线技术、多路数据实时采集技术,把装甲车辆的现有仪表融入整车的信息化管理体系中,在不干扰车载原有仪表正常工作的情况下,实现了现有仪表传感器信息的精确提取,各信息通过总线传入车载监控中心,以虚拟仪表... 详细信息

为综合运用虚拟仪表技术、总线技术、多路数据实时采集技术,把装甲车辆的现有仪表融入整车的信息化管理体系中,在不干扰车载原有仪表正常工作的情况下,实现了现有仪表传感器信息的精确提取,各信息通过总线传入车载监控中心,以虚拟仪表的形式实现动态显示,为乘员准确了解全车各项重要参数信息、及时进行了战场决策提供了可靠的数据支持。

关键词：信息化虚拟仪表传感器