本发明涉及指针式虚拟仪表领域技术，尤其是指一种高性价比的指针式虚拟仪表的实现方法。
背景技术：
传统仪表用的是物理指针，为了实现传统的指针运行轨迹，tft通过一系列的算法模拟显示指针的运行，故tft仪表也叫虚拟仪表。
目前，在汽车领域、航电系统座舱显示领域等，早已引入了嵌入式虚拟仪表。早期的嵌入式指针式虚拟仪表，其对应于每一个指针角度的变化，都需要存储一帧图像；若是需要指针每次旋转一度，指针遍历多少度就需要在存储器中事先存储多少张指针不同角度的图片，因此，其所需要的存储器容量是巨大的，这对于受成本、体积等因素影响且内存受限的嵌入式系统来说，无疑是一个重大的挑战。
后来，在申请号为201210136036.3的发明专利文献中，其公开了一种嵌入式指针式虚拟仪表实现方法，至少包括如下步骤：制作数字式表盘图片和满足不同角度的仪表图片；将制作的数字式表盘图片的像素值数据存入存储器中；使用不同角度的仪表图片获取满足不同角度的指针数字结构数据，并将其存入存储器中；从存储器中读取的无指针数据表盘图片显示作为背景；动态仪表从指针在当前角度位置开始显示；获取实时需要指针显示的电信息；依据需要指针指示的电信息确定对应的指针图片库指针；系统从存储器中读取指针在对应位置的指针结构体数据，将指针对应的指针图片进行显示。相比早期的嵌入式指针式虚拟仪表而言，申请号为201210136036.3的发明专利文献中公开的方法，着实有了较大的进步性。但是，其仍需要存储大量指针图片的有效数据，即：其存储器中需要存储从指针在初始角度时的数据至指针偏转到最大角度时的数据，指针遍历的所有角度数据；对驱动芯片要求高，需要用到价格昂贵的驱动芯片，导致其产品成本及售价均居高不下，一般只适用于高端的汽车上，难以得到广泛应用。
以及，目前在船用仪表的应用情况：由于tft仪表模拟物理指针运行轨迹的算法耗费大量的芯片资源，故现阶段船用仪表普遍以瞬时点阵显示非轨迹运行算法，其无连贯性，画面看上去僵硬，其显示效果不太符合人的视觉感官，使用操作体验效果欠佳。事实上，对于很多中低端的汽车而言，也存在船用仪表的上述问题。
因此，本发明专利申请中，申请人精心研究了一种新的技术方案，来解决上述问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高性价比的指针式虚拟仪表的实现方法，其除了无指针仪表盘底图之外，其只需一张指针图，利用轨迹运算法来驱动虚拟指针旋转至对应的角度，其能够有效兼顾到产品性能及产品成本，适于推广应用。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种高性价比的指针式虚拟仪表的实现方法，包括如下步骤：
步骤1：制作数字式无指针仪表盘底图和数字式指针图各一张，并将该两张图片数据存入存储器中；其中，数字式指针图所示指针指示初始角度θ0；
步骤2：mcu从存储器中读取数字式无指针仪表盘底图的数据，在显示屏上显示作为背景，系统只需调用一次，背景一直是静态的，不需要动态实时刷新；以及，mcu从存储器中读取数字式指针图的数据，在显示屏上显示出指针，指针指示初始角度θ0；
步骤3：mcu初次读取传感器实时反馈的数据信息后，解析成指针要指示的实时指示角度θ1；由θ1减去θ0获得角度差值θ；
指针在自指示初始角度θ0旋转至实时指示角度θ1的过程中，指针在每间隔一单次旋转角度θ2处显示一次，也就是指针依次在θ0+n倍θ2的角度值处逐次显示，n为整数，θ2为正数角度值，n倍θ2等于θ；相邻两次显示时间间隙相同，在视觉上，指针会形成一个连贯的运行轨迹；
存储器中只存入一张数字式指针图的数据，mcu根据数字式指针图的数据，先运算从指针指示初始角度θ0至θ0+θ2的角度值处数字式指针图的数据变化量，在显示屏上显示出指针指示在θ0+θ2的角度值处；再运算从指针指示角度θ0+θ2至θ0+2倍θ2的角度值处数字式指针图的数据变化量，在显示屏上显示出指针指示在θ0+2θ2的角度值处；依次类推，直至在显示屏上显示出指针指示在θ1的角度值处停止；mcu会保存指针的当前指示角度的数据变化量。
作为一种优选方案，所述θ为正数时mcu驱动指针顺时针方向旋转显示，θ为负数时mcu驱动指针逆时针方向旋转显示。
作为一种优选方案，所述单次旋转角度θ2小于或等于1°。
作为一种优选方案，所述相邻两次显示时间间隙小于或等于0.01秒。
作为一种优选方案，指针式虚拟仪表为转速表或位移速度表。
作为一种优选方案，传感器反馈的数据信息经can总线存入存储器，mcu从存储器读取传感器实时反馈的数据信息。
作为一种优选方案，mcu在第二次以上读取传感器实时反馈的数据信息后，解析成指针要指示的实时指示角度θ3；mcu依据θ3减去上一次指针的指示角度；旋转轨迹显示运算方法基于上一次指针的当前指示角度的数据变化量。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是除了无指针仪表盘底图之外，其只需一张指针图，利用轨迹运算法来驱动虚拟指针旋转至对应的角度，指针的相邻两次显示时间间隙相同，在视觉上，指针会形成一个匀速连贯的运行轨迹；由于其只需存储两张图的数据,相比传统技术而言,极大地减少了数据存储量，节省了大量的系统内存,因此,其在驱动芯片的选用上不再受局限,有利于控制产品成本,同时,其实时显示效果好，准确度高，界面友好直观，从而,能够有效兼顾到产品性能及产品成本，性价比高,十分适于推广应用,例如,适合于船用及车用等，可以大面积改变船用、中低端车用仪表所呈现的“无连贯性，画面看上去僵硬，显示效果欠佳”现象，惠及更多使用者，给使用者更好的视觉体验。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例的结构原理框图；
图2是本发明之实施例的表盘和指针图片的大致示意图（只需一张数字式无指针仪表盘底图、一张数字式指针图）；
图3是本发明之实施例的指针式虚拟仪表的实现流程示意图。
附图标识说明：
100、无指针仪表盘底图200、指针图
1、mcu2、存储器
3、can总线4、传感器
5、显示屏。
具体实施方式
请参照图1至图3所示，其显示出了本发明之实施例的具体结构及原理；一种高性价比的指针式虚拟仪表的实现方法，包括如下步骤：
步骤1：制作数字式无指针仪表盘底图和数字式指针图各一张，并将该两张图片数据存入存储器中；其中，数字式指针图所示指针指示初始角度θ0；数字式无指针仪表盘底图和数字式指针图均要体现相应的图形、色彩、刻度等；
步骤2（初始状态）：mcu1从存储器2中读取数字式无指针仪表盘底图的数据，在显示屏5上显示无指针仪表盘底图100作为背景，系统只需调用一次，背景一直是静态的，不需要动态实时刷新；以及，mcu1从存储器2中读取数字式指针图的数据，在显示屏5上显示出指针图200，指针指示初始角度θ0；
步骤3（实时轨迹运算）：mcu1初次读取传感器4实时反馈的数据信息后，解析成指针要指示的实时指示角度θ1；由θ1减去θ0获得角度差值θ。θ除以θ2所得整数即为指针要依次显示的次数n，n取值时可以依据四舍五入原则。此处，前述传感器4反馈的数据信息经can总线3存入存储器2，mcu1从存储器2读取传感器4实时反馈的数据信息；
指针在自指示初始角度θ0旋转至实时指示角度θ1的过程中，指针在每间隔一单次旋转角度θ2处显示一次，也就是指针依次在θ0+n倍θ2的角度值处逐次显示，n为整数，θ2为正数角度值，n倍θ2等于θ；相邻两次显示时间间隙相同，在视觉上，指针会形成一个连贯的运行轨迹；通常，在相邻两次显示位置，指针的两次显示是有较多部分区域是重叠的，因此，上一次显示后经运算变量至下一次显示，从显示屏上体现是一部分区域是重新显示遮挡于仪表的背景之前，一部分区域是消隐以重新露出仪表的背景，一部分是保持上一次显示的状态，这样，对于运算处理而言，变得更为简化。
存储器中只存入一张数字式指针图的数据，mcu根据数字式指针图的数据，先运算从指针指示初始角度θ0至θ0+θ2的角度值处数字式指针图的数据变化量，在显示屏上显示出指针指示在θ0+θ2的角度值处；再运算从指针指示角度θ0+θ2至θ0+2倍θ2的角度值处数字式指针图的数据变化量，在显示屏上显示出指针指示在θ0+2θ2的角度值处；依次类推，直至在显示屏上显示出指针指示在θ1的角度值处停止；mcu只会保存指针的当前指示角度的数据变化量，此处是指针指示在θ1的角度值处时的数据变化量，不需要存储不同角度的数据变化量。在轨迹运算过程中，其运算和显示可以是同时进行，有利于对仪表指针的反应迅速性保证。
步骤4（实时轨迹运算）：mcu在第二次以上读取传感器实时反馈的数据信息后，解析成指针要指示的实时指示角度θ3；mcu依据θ3减去上一次指针的指示角度；旋转轨迹显示运算方法基于上一次指针的当前指示角度的数据变化量。其轨迹运算方法与前述步骤3所述的方法相同,只是步骤3是以指针指示初始角度θ0时为上一次的当前指示角度。
通常而言,所述θ为正数时mcu驱动指针顺时针方向旋转显示，θ为负数时mcu驱动指针逆时针方向旋转显示。所述单次旋转角度θ2小于或等于1°。所述相邻两次显示时间间隙t小于或等于0.01秒。
接下来,举一个具体例子来说明:
转速表的最大转速8000rpm，旋转角度最大为270。mcu读取传感器的数据信息:转速为4000rpm，解析成指针要指示的实时指示角度θ1=4000/8000*270°=135°，若以指针指示初始角度θ0时为上一次的当前指示角度,通常,指针指示初始角度θ0为0度,由θ1减去θ0获得角度差值θ=135°。若设定0.01秒的时间间隙，以1°为单次旋转角度，旋转到135°位置停止，这样，指针依次在1°、2°、3°......一直到135°的角度值处逐次显示，指针作为单独一张图片数据，其基于轨迹运行算法，逐次显示，从视觉上，形成以指针一端位置为圆心匀速旋转的连贯的运行轨迹。经实际测试、试验以及多名试验人员多次体验，指针以0.01秒显示旋转1°的运行显示参数前提下，显示视觉效果平滑且不会产生影像，同时不会影响到硬件处理其他事物。当然，显示时间间隙小于0.01秒且单次旋转角度θ2小于1度的情形下，理论上而言，视觉效果更加平滑顺畅，相应地，对驱动芯片的选用上要求会稍高一些。
优选地，指针式虚拟仪表为转速表或位移速度表，当然，并不局限于这两种仪表，可以为其它任意指针式虚拟仪表。
事实上，随着游艇、汽车等内部电子设备的配置越来越丰富，利用传统仪表无法同时显示很多信息或数据，tft仪表通过屏幕切换可以显示大量的信息和数据，界面显示相对也更为美观，因此，普遍使用tft仪表是未来仪表发展的趋势，tft仪表要得到大范围推广，其产品成本及售价是必须考虑到的一个关键因素，本发明申请中，正是通过对指针式虚拟仪表的实现方法进行创新，从而获得一种产品性能好且产品成本得到大幅降低的指针式虚拟仪表。
综上所述，本发明的设计重点在于，其主要是除了无指针仪表盘底图之外，其只需一张指针图，利用轨迹运算法来驱动虚拟指针旋转至对应的角度，指针的相邻两次显示时间间隙相同，在视觉上，指针会形成一个匀速连贯的运行轨迹；由于其只需存储两张图的数据,相比传统技术而言,极大地减少了数据存储量，节省了大量的系统内存,因此,其在驱动芯片的选用上不再受局限,有利于控制产品成本,同时,其实时显示效果好，准确度高，界面友好直观，从而,能够有效兼顾到产品性能及产品成本，性价比高,十分适于推广应用,例如,适合于船用及车用等，可以大面积改变船用、中低端车用仪表所呈现的“无连贯性，画面看上去僵硬，显示效果欠佳”现象，惠及更多使用者，给使用者更好的视觉体验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。