基于Linux和MiniGUI的某型指控終端人機接口設計

0 引言

　　隨著武器裝備信息化程度的提高，各種嵌入式信息裝備得到了廣泛應用。作為未來戰(zhàn)場主要作戰(zhàn)平臺的各種戰(zhàn)斗車輛，其車載指揮控制平臺的設計得到了廣泛重視。

　　一個車載指控平臺的功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：監(jiān)控、顯示車輛的技術(shù)狀態(tài)；車際間的指控、通信；車輛的定位、導航；各種文電處理等。本文將介紹一個基于ARM和MiniGUI的車載指控系統(tǒng)人機接口部分的設計，這個系統(tǒng)初步實現(xiàn)了上述車載指控平臺的主要功能。

　　1 軟硬件的選型

　　　　系統(tǒng)軟件可以有很多選擇，因為該芯片內(nèi)置MMU，因此可以支持Windows CE，Linux，Palm OS和VxWorks等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。車載指控平臺對實時性要求不高，因此這里選擇嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)。嵌入式Linux具有源碼開放、成本低、應用軟件豐富等特點，因此Linux和ARM是許多低成本的應用中首選的組合。

受車輛內(nèi)部空間的限制，指揮控制終端必須做到小型化，嵌入式。ARM作為一種已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到非常廣泛應用的架構(gòu)，這里采用它是一個很好的選擇。該課題選擇在國內(nèi)有著較廣泛市場的SAMSUNG公司的S3C2410芯片作為CPU。S3C2410芯片主要應用于手持設備或者其他對功耗、成本、性能有較高要求的場合。為了降低整機成本，該芯片內(nèi)置了各16 KB的指令和數(shù)據(jù)緩存、MMU、UART、ADC、LCD控制器，I2C總線接口、IIS總線接口、USB主從設備支持、觸摸屏接口等，這種設計提高了系統(tǒng)的集成度，也給系統(tǒng)開發(fā)提供了極大的便利。

　　作為指控終端，必然對用戶圖形界面有特殊的要求，該項目選擇飛漫公司的MiniGUI作為圖形引擎。MiniGUI是一個專門面向嵌入式系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，它為應用程序定義了一組輕量級的窗口和圖形設備接口。利用這些接口，每個應用程序可以建立多個窗口并在這些窗口中創(chuàng)建各種控件。在軟件體系中，它介于內(nèi)核和應用程序之間，在此將利用MiniGUI來完成用戶圖形界面的編程。

　　2 硬件設計

　ARMS3C2410芯片的應用電路有許多成熟的設計范例；在設計階段，市面上也有很多的開發(fā)板可供選用。該項目選用杭州立宇泰公司的ARM SYS2410開發(fā)板作為開發(fā)的硬件平臺。

　　　該開發(fā)板采取核心板和擴展板分離的結(jié)構(gòu)，提供了大部分的外設接口電路，并且有200個引出腳，引出了CPU上的大部分I／0端口，這樣做為后續(xù)的開發(fā)工作提供了便利。

　　2．1 鍵盤矩陣電路

　　該項目的指揮控制終端功能可以分為6項。每項選中后，為便于輸入或選擇子條目，增加10個數(shù)字鍵，另外還需要確定鍵、取消鍵，再加上6個功能鍵，一共是24個鍵。因為鍵的數(shù)目較多，將這些鍵設計成一個行列式鍵盤矩陣(見圖1)。

　　結(jié)合開發(fā)板的電路結(jié)構(gòu)，鍵盤矩陣的列輸入端口使用GPE5～GPElO六個通用I／0口線，行輸出端口采用GPEll～GPEl4四個通用I／0口線，在行線和列線的交點接入按鍵開關(guān)。

　　鍵盤掃描的原理是，按照有規(guī)律的時間間隔察看鍵盤矩陣，以確定是否有鍵按下。鍵盤掃描可以采取專用芯片，也可以采用軟件方法實現(xiàn)，該項目采用軟件方法。

　　2．2 顯示驅(qū)動電路

　　指揮控制終端輸入／輸出設備的第二個重點就是顯示設備。ARM芯片內(nèi)置有LCD控制器，可以方便地實現(xiàn)顯示功能。但是ARM LCD控制器支持的是TTL電平的RGB分量顯示，而目前市場上較大尺寸的工控液晶屏大多是LVDS電平接口，因此需要接口電路。

　　另一種解決方案是將ARM開發(fā)板TTL電平的RGB信號轉(zhuǎn)換成VGA信號，這樣顯示器的選擇更加隨意，而且降低了成本。RGB信號轉(zhuǎn)換成VGA信號可采用專用的AD芯片，如ADV7120，ADV7123等。

　　3 軟件設計

　　軟件設計需要完成兩個方面的工作：一是驅(qū)動程序編寫；二是GUI編程。

　　3．1 鍵盤矩陣驅(qū)動程序的編寫

　　開發(fā)板對自己所提供的硬件一般都提供相應的驅(qū)動程序，自行開發(fā)的外設電路一般需要自己編寫驅(qū)動程序。設備驅(qū)動程序是Linux內(nèi)核的重要部分，操作系統(tǒng)只有通過驅(qū)動程序才能夠控制外設的硬件行為。