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1、 硕士学位论文硕士学位论文 基于 QNX 操作系统的汽车全液晶仪表开发 THE DEVELOPMENT OF GRAPHICAL AUTOMOTIVE INSTRUMENT BASED ON QNX OPERATING SYSTEM 孙振众孙振众 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2012 年年 7 月月 国内图书分类号：U463.7 学校代码：10213 国际图书分类号：656 密级：公开 工工程程硕士学位论文硕士学位论文 基于 QNX 操作系统的汽车全液晶仪表开发 硕 士 研 究 生 ： 孙振众 导 师 ： 刘志远教授 申请学位 ： 全日制工程硕士 学科 ： 控制工程 所 在 单 位 ： 航天
2、学院 答 辩 日 期 ： 2012 年 7 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 Classified Index: U463.7 U.D.C: 656 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE DEVELOPMENT OF GRAPHICAL AUTOMOTIVE INSTRUMENT BASED ON QNX OPERATING SYSTEM Candidate： Sun Zhenzhong Supervisor： Prof. Liu Zhiyuan Academic Degree Applied for： Master o
3、f Engineering Speciality： Control Engineering Affiliation： School of Astronautics Date of Defence： July, 2012 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - I - 摘 要 全液晶仪表采用 TFT-LCD 屏代替了传统的机械结构，解决了指针式仪表内容单一，可扩展性差的问题，逐渐开始在高端车型上得到应用。目前国内全液晶仪表的开发多处于实验阶段，采用通用处理器和开源嵌入式系统的开
4、发方式，有很大的局限性。与消费电子类相比，汽车电子对嵌入式系统的可靠性，安全性提出了更高的要求。QNX 是一种微内核的实时嵌入式操作系统，具有结构清晰，功能稳定，可靠性和实时性高的优势。本文实现了一种基于 QNX 操作系统的汽车全液晶仪表的开发方案。 QNX 的微内核架构将驱动和应用程序均放在用户态执行，有效避免了程序错误或者驱动崩溃引起的系统故障；采用基于抢占式的调度方式并能进行快速的上下文切换，保证了系统的实时性；采用消息传递作为任务之间最基本的通信方式；提供了多种人机界面组件。 基于 QNX 的微内核结构，对仪表软件进行了层次化设计。驱动程序与底层硬件进行交互，并在 QNX 资源管理器架
5、构下为应用程序提供标准接口；应用程序采用标准化的通信和调用方式，提高了系统的可移植性；为方便程序的升级和维护，采用了多进程多线程的软件结构；选择了先入先出和轮转调度相结合的调度方式来保证实时性和系统的效率；对关键应用程序给出了线程实现方案。 QNX 下的资源管理器为驱动程序提供了标准的文件接口，方便应用程序的移植。对资源管理器的工作方式和体系结构进行了分析，针对硬件平台的 CAN控制器，开发了相应的驱动程序。分析了 QNX 系统的启动过程，并将仪表软件系统进行了镜像封装。 分析车辆信息在液晶仪表上的显示需求，根据显示类型的不同，分为持续性显示，动态显示，数字显示和缓动显示四类。对每一类型的显示
6、给出了在 QNX下的解决方案。基于 flash 的方式能够减少工作量。在 flash 开发环境中进行仪表界面的绘制，能够更直观的看出显示效果。采用 ActionScript 语言进行图形的动态控制，控制结构更加清晰。针对仪表指针的缓动要求，提出了采用 actionscript类文件和 OpenGL 语言描述的两种方案，并给出了实现方式，对两种方案的效果进行了对比。 关键词关键词 全液晶仪表；QNX 操作系统；多任务；资源管理器；图形界面 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - II - Abstract With the TFT-LCD screen replacing the tradition
7、al mechanical structure on the instruments, full-blown graphical dashboard solve the requirements of contents and expansibility, began to be applied in the high-end models gradually. The domestic development is still in the experimental stage, general-purpose processor and open source embedded opera
8、te system are not suitable for the application environment of automotive instrument. Compared to consumer electronics, automotive electronics has a higher demand of reliability and security. As a kind of micro-kernel real time operate system , QNX has a clear structure, stability function and high r
9、eliability. This paper presents a development program of full-blown graphical dashboard based on the QNX system. On the QNX microkernel structure, each process runs in a separate address space and avoids system crashes due to application problem. Preemptive scheduling and fast context switching guar
10、antee real-time. Based on message passing, QNX provides a variety of interprocess communicate. Based on the structure of QNX , the instrument software is designed hierarchically. Drivers interact with the underlying hardware and provide a unified interface for applications in the structure of the QN
11、X; applications use standard communication and call, to improve the portability of the system; the modules are divided and each module uses the structure of multi-threads. The combination of RR and FIFO is set as the scheduling policy. Resourse manger provides a standard interface for drivers, and i
12、t is convinent for transplantation of application progressed. The architecture and work way are analysised. The driver of CAN controller is developed in the way of resourse manger. The boot peocess of QNX is analysised and package the instrument softeware in system image. Analysis the display needs
13、of vehicle information, divided display types into persistent display, dynamic display, digital display and easing show, display solution of each type under QNX.The drawing of instrument interface on the flash development environment is more convenient and intuitive. The structure is clearer using A
14、ctionScript for dynamic control of the graphics. According to the moving of pointers, two programs are proposed , the class file of actionscript and OpenGL. The effects are compared in the final. Keywords：graphical instrument, QNX operate system, multi - task, resourse manager , graphical interface 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - III - 目 录 摘 要 . IAbstract . II第 1 章 绪论 . 11.1 课题背景与意义. 11.2 国内外研究现状. 21.3 本文主要研究内容与组织结构 .
