基于Qt的内燃机车司机显示单元技术创新

伴随着国际上货运内燃机车的日趋先进与便捷，其机车的司机显示屏也由原来的仪表显示发展成为液晶屏显示、中国国内的货运内燃机车的用户界面也早已不采用过去的仪表显示，而采用了更友好更简单，既能实时的显示司乘人员需要的各种参数又能减轻司乘人员的疲劳度的液晶屏显示，但是目前国内货运内燃机车大都是从国外进口，其司机显示屏等相关功能的实现也是随整车一起买进的，这不仅使我们在技术上要依赖国外公司，国家的大量资金也流入到了国外公司、国外对货运内燃机车技术的垄断，严重阻碍了中国货运内燃机车事业的发展，为了尽快赶上国际货运内燃机车技术发展，现在国内己经开始自主开发国产货运内燃机车。
　　货运内燃机车的接口通信协议已经很成熟，又加之此DDU（DriverDisPlayunit）采用瑞士PIXY公司提供的货运内燃机车专用的司机显示屏，操作系统是CLFSLiux系统，该系统是PIXY公司在2.6.17.13一Linux内核的基础上针对DDU的特殊应用裁减出来的、DDU人机界面开发软件采用挪威Trolltech公司出品的Qtopia-core4.2.2。 Qtopia core是面向嵌入式系统的Qt版本，是Qt的嵌入式Linux，是完整的包含C++GUI和基于Linux的嵌入式平台开发工具。Qtopia core API可用于多种项目的开发。Qtopia core内部对于字符集的处理采用UNICODE的编码标准。这使得许多基于Qt的X windows程序可以方便的移植到嵌入式版本。因为Qtopia程序的可跨平台移植的特性，此项目的完成将为以后其他平台下显示屏控制系统的开发奠定软件基础，可以对此系统软件只进行区别性改动就能在WinCE、WindowsXP系统下使用，因此将为公司以后项目的开发节省大量时间。
　　1 内燃机车显示屏需求分析
　　内燃机车显示单元向司机提供列车运行状态、车载设备状态数据以及故障信息，对司机的驾驶操作起决定性作用，因此显示单元设计性能的优劣直接影响司机的驾驶质量。随着现代电子技术的飞速发展，电子设备被更多的应用于高速运行的列车司机室内，导致人机之间信息交流量剧增，智能司机显示单元因其信息容量大，图形显示方便，界面友好，可让司机专注于重要信息从而提高工作效率，同时司机显示单元的使用简化了司机室内器件的布置，有利于司机室简洁化的发展。
　　司机显示单元（DDU）通过串口线与机车网络连接，机车网络上的其它控制单元，如牵引控制单元（TCU）、辅助控制单元（ACU）、制动控制单元（BCU）、供电控制单元（PSU）等的状态信息和故障信息通过网络传输给主处理单元（MPU），这些数据经过MPU的处理（分类、整理、记录）后通过网络发送到DDU上，通过DDU的不同显示界面对相关信息进行显示。
　　2 内燃机车显示屏总体方案设计
　　2.1 内燃机车显示屏硬件平台
　　本系统所运行的平台是一个独立的硬件单元，其生产厂家已经为其添加了相应的抗干扰电路及防腐蚀设备，其前面用于显示及按键输入后面用于连接电源及各种通信端口。此平台配有x86兼容的CPU，TFT显示屏，图像控制器，RAM和电气接口。基本的运行操作和个人笔记本电脑类似。另外，车载显示器安装了微型控制器，用来执行一系列“即时命令”。
　　2.2 内燃机车显示屏系统软件环境
　　应用程序工作的软件环境是PIXY公司通过对2.6.17.13-Linux内核使用CLFS（Cross一Compiled Linux From Serateh）配置方法并增加了部分硬件驱动和软件功能实现的PIXY-Linux版本，通过使用CLFS方法，用户可以根据自己的需要定制Linux系统，决定系统的各个方面，比如文件目录的分布和启动脚本的设置，CLFS的另一个好处就是可以创建一个非常紧凑的Linux系统，其系统大小可以做到SMB或者更小，这对于嵌入式应用非常有吸引力。由于目标平台只有1G容量，又预装了精简的Linux系统，用户可用空间只有不到4OOMB，不能在目标平台上安装Qt等软件实现编程，所以该公司又提供了一款在PC机的Linux系统下使用的工作环境，用于PIXY-Linux2.6的工具链，它包含有一个同目标平台系统PlXY-Linux相似的Linux系统，用户的应用程序或Qt等程序包可以在这个小的Linux系统进行安装、调试及编译，将其编译后的二进制文件放到目标平台的相同路径下在附加与此环境下相同的库文件就可以在目标平台上执行用户程序。用这个工具链的好处就是在PC机上的工具链环境下安装软件、编辑程序不受存储空间和CPU速度及类型的限制。
　　DDU系统由人机交互显示界面模块、双CAN通信模块、数据处理模块、微控制器模块四个线程同步完成系统的数据处理、显示及存储，DDU软件总体功能模块结构。
　　3 结束语
　　该系统通过对显示屏系统各个显示界面及总体设计的介绍，展示出该系统的大部分功能，然后通过机车显示屏人机交互界面的技术实现，CAN通信的设计及实现等的介绍阐述了该系统的各个模块的设计。由于该系统实现需要掌握很多技术，人手少难度大，在实现过程中遇到许多问题，但都通过查找资料及咨询客服一一解决，目前系统的总体设计已经完成，并解决了软件编程方面的各个技术问题，也实现了一大半的功能，随着后续工作的完成，该系统将会是本公司第一款自主开发的Linux系统上的非组态软件开发的显示屏系统，本系统的顺利实现将为后续的显示屏软件开发降低难度，只需要修改部分功能及实现移植功能即可。
　　【参考文献】
　　[1]袁鹏飞，译.24小时学通Qt编程[M].北京：人民邮电出版社，2000，11.
　　.
　　[3]PIXY Linux 2.x User Manual，2011，11[Z].

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