基于arm的嵌入式综合显示仿真仪表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种综合显示仿真仪表，具体涉及飞行模拟器、试验模拟座舱、航电POP验证仿真、飞行体验中心及船舶等其他图形显示系统中采用的综合显示仿真仪表。
【背景技术】
[0002]目前在飞行模拟器、试验模拟座舱、航电POP验证仿真、船舶模拟器等系统中广泛采用综合显示仿真仪表，综合显示仿真仪表能够真实的模拟飞机座舱显控系统、舰船操控台设备等机载、舰载设备，从而满足飞行员训练培训、航电POP试验验证、船员操纵培训等目的。
[0003]当前，综合显示仿真仪表采用带多头显卡PC计算机加显示屏的方式，在windows环境下开发显示仿真仪表程序。在飞行模拟器中，显示仿真仪表在设计开发、调试应用、维护等方面都需要专业人员和大量的安装调试时间，尤其需要多台综合显示仿真仪表情况下，设计复杂度高，调试难度大，维护困难重重；同时显示仿真仪表的可靠性无法长时间保持，在windows环境下显示仿真仪表程序实时性无法得到保证。在航电POP验证系统中，一方面显示仿真仪表只能满足部分功能验证，无法满足性能指标的验证；另一方面显示仿真仪表不能向机载综合显示设备的设计开发进行很好的过度，机载综合显示设备开发完毕后需要大量的试验来验证系统的正确性、可靠性等。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种由ARM处理板和显示模块、操控模块、音频模块、电源模块、接口模块等部分组成的基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表，并通过仪表仿真软件架构设计实现多台综合显示仿真仪表互联。本发明不仅提高了综合显示仿真仪表的设计、开发、调试、维护各环节的工作效率，而且提高综合显示仿真仪表的实时性、可靠性，能够解决飞行模拟器中设计开发任务多、调试问题多和维护难度大等问题，以及在航电POP验证系统中验证更多的功能和性能，减少航电POP设计迭代和机载综合显示设备的调试、试验周期。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表，包括ARM处理板和显示模块、操控模块、音频模块、电源模块、接口模块、机壳和显示仿真仪表软件等。所述ARM处理板包括ARM处理器、GPU、IXD接口、触摸屏接口、以太网、串口、声卡、HDMI, GP1和电源；所述显示模块包括液晶显示器、导光板、亮度/对比度调节电路；所述操控模块包括触摸屏或者周边按键；所述音频模块为扬声器；所述电源模块为AC/DC转换模块；所述接口模块包括AC电源接口、以太网接口、HDMI接口 ；所述机壳为固定硬件部件的外壳；所述显示仿真仪表软件包括仪表显示、仿真核心调度、触摸信号处理、仪表数据处理、按键采集、数据存储和加载、音频输出控制、亮度/对比度调节控制、网络数据收发等模块。
[0006]基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表具有嵌入式软硬件环境的一体化综合显示仿真仪表。硬件环境是以“ARM+GPU”的ARM处理器为核心，辅以显示、声音、按键、触摸等功能模块，具有设计简单、功能完整的特点。软件环境是基于裁减的实时linux，超强的图形图像显示功能，支持OpenGL ES2.0及以上版本和DirectX图形图像库，具有实时性高、可靠性高的特点。具有嵌入式软硬件环境的综合显示仿真仪表，在实时性、可靠性、维护性、寿命周期等方面都有增强，同时嵌入式环境具有低功耗、低成本、小尺寸等优势。
[0007]基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表，是通过以太网与外部系统进行交互，获取显示数据和控制命令，综合显示仿真仪表通过数据处理和图形图像处理，以更加友好、清晰的图形方式进行显示。同时综合显示仿真仪表具有真实按键信号采集和触摸屏信号采集功能，实时处理操作功能，对操作功能进行的输入或控制功能进行处理，并实时反馈到显示界面中。综合显示仿真仪表根据显示需求和操作需求不同，可设计开发成PFD仿真仪表、MFD仿真仪表、发参仿真仪表、机械/电子仪表仿真、MCDU仿真仪表、UFCP仿真仪表、HUD仿真仪表等综合显不仿真仪表。
[0008]在多台基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表组成的系统中，本发明采用一种新型的仪表仿真软件架构，使用显控数据管理为中心的“一加多”模式，通过软件架构实现飞机座舱内多台显示仿真仪表的数据交换，保证所有显示仿真仪表的数据一致性和实时性，减少综合显示仿真仪表之间的数据链接，降低系统复杂度。新型的仪表仿真软件架构包括显控数据管理、综合显示仿真仪表和外部交联模块等部分，所述综合显示仿真仪表包括PFD仿真仪表、MFD仿真仪表、发参仿真仪表、机械/电子仪表仿真、MCDU仿真仪表、UFCP仿真仪表、HUD仿真仪表等；所述外部交联模块包括飞行仿真和信号采集等模块。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
本发明提供的基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表，是以ARM处理板和实时Linux操作系统为主，软硬一体化的综合显示仿真仪表，具有成本低、可靠性高、实时性高、接口简单、调试方便等优势。本发明采用嵌入式实时Iinux系统，显示仿真仪表软件运行在定制裁减的操作系统，将会更加可靠和稳定，延长设备寿命周期。本发明采用更加简洁的以太网接口做数据交互接口，采用HDMI做模拟器监控接口，使得接口更加简单、调试维护更加方便。本发明采用新型的仪表仿真软件架构，使得多台综合显示仪表的设计开发和调试也更加简单、方便，大大降低开发和调试难度。本发明提供的基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表应用于POP仿真验证系统时，由于提供了嵌入式软硬件环境，不仅能够提供POP设计的功能验证，而且能够提供性能指标、数据接口等的验证，大大减少机载综合显示设备开发、试验环节的工作量，同时也减少“设计-仿真-开发-试验”的迭代过程。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的硬件模块连接框图；
图3为本发明的软件层级框图；
图4为本发明的仪表仿真软件架构框图；
图5为本发明的软件组成模块框图。
[0011]附图中标记分述如下:
IARM处理板 2显示模块 3操控模块 4显示仿真仪表软件 5音频模块6电源模块 7接口模块8机壳 11LCD接口12触摸屏接口13以太网14串口
15 GP116声卡17 HDMI输出21液晶显示
22导光板31周边按键23亮度/对比度调节电路
32触摸屏41仿真核心调度42仪表显示43仪表数据处理
44触摸信号处理45周边键采集46数据存储和加载47音频输出控制
48亮度/对比度调节控制49网络数据收发51扬声器
52飞行仿真53信号采集55 OpenGL ES56 DirectX
57 QT58 TCP/IP61 AC转DC电源模块71 AC电源输入
72 HDMI接口73以太网接口80 Linux操作系统81 GPU显示驱动
82 HDMI输出驱动83网卡驱动84串口驱动85声卡驱动
86触摸屏驱动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发参仿真
97机械仪表仿真98电子仪表仿真99备用仪表仿真100显控数据管理。
【具体实施方式】
[0012]为了更清楚的表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0013]如图1所示，本发明提供一种基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表，由ARM处理板
1、显示模块2、操控模块3、音频模块5、电源模块6、接口模块7、机壳8和显示仿真仪表软件4构成。其中，ARM处理板I通过IXD接口与显示模块相连接，ARM处理板I通过触摸屏接口或者串口与操控模块3相连接，ARM处理板I通过声卡接口与音频模块5相连接，ARM处理板I通过接口模块与外部系统进行交联，主要是以太网接口和HDMI接口 ；电源模块5为ARM处理板1、显示模块2、音频模块5、接口模块7等部分提供供电电源；机壳8为所有硬件提供安装固定条件；显示仿真仪表软件4运行于ARM处理板I上，通过ARM处理器板I控制显示模块2、音频模块5、操控模块3和接口模块7ο基于ARM的嵌入式综合显示仿真仪表提供一套软硬件环境相结合的综合显示仿真仪表，通过显示仿真仪表软件4的设计变化能够实