虚拟数字式汽车仪表信息系统的研究与开发

 　　本系统采用LabVIEW这种直观的图形程序语言，以一种很直观的方法建立前面板人机界面和程序框图，完成编程过程。前面板是用户可以见到的，类似传统仪器的操作面板，利用工具模板从控制模板中添加输入控制器和输出指示器，控制器和指示器种类可选择。程序框图是支持虚拟仪器实现其功能的核心，对程序框图的设计涉及节点、数据端口和连线的设计。连线代表数据走向，节点则是函数、VI子程序、结构或代码接口。

 　　虚拟数字式汽车仪表信息系统的软件设计总体流程图如图3所示。

　　虚拟数字式汽车仪表信息系统的内容十分丰富，为了使仪表的界面清晰、美观和舒适，把车辆信息系统的内容按显示信息的特性和驾驶员的需求频率分成不同的界面显示。

　　虚拟数字式汽车仪表分界面的显示操作是通过触摸屏来实现的。通过手指触摸主界面上相应功能的软按钮，就可切换到所要查看的分界面。虚拟数字式汽车仪表信息系统分界面显示如图2所示。虚拟数字式汽车仪表具体功能的实现都是由软件完成的，该软件主要完成如下功能。

　　（一）对计算机内的各功能板进行驱动和初始化

　　1．数据采集卡的驱动

　　NI公司生产的各种类型的数据采集卡使用非常方便，在编写VI前，只需在LabVIEW的“Measurement＆Automation”驱动软件下，进行相关参数的设置即可。

　　2．数据采集参数初始设置

　　要使数据采集卡正确地实现数据采集的功能，必须根据实际测量的需要对一些参数进行设置。待设置的参数主要有采集卡的设备号及地址码，此外还有模拟信号输入部分的设置项、A/D转换部分的设置项、D/A转换部分的设置项及DIO和计数器部分的设置项。

　　（二）对各种传感器信号进行转换和处理

　　数据采集和处理将通过传感器转换的模拟电压信号或脉冲信号及开关量信号采集到数据采集卡的相应通道，并进行数字滤波、格式转换、当量运算及单位换算等，将数据转换成能直接在显示屏上显示的数据。

　　数据处理部分相对来说比较简单，而数据采集是软件编程的关键，数据采集的信号有模拟量、开关数字量和脉冲数字量，数据采集的总体流程如图4所示。

　　（三）定位导航的实现

　　1．定位导航的驱动程序

　　由于导航模块是外购的集成板卡，厂家提供有C、C++和BASIC编写的驱动函数库，如何在LabVIEW环境下对它进行调用，是使用外购产品需要解决的问题。

　　LabVIEW解决这类问题有几种方案，如直接端口I/O方式、调用CLF节点及调用CIN节点，在此选用CIN方式。CIN是LabVIEW中调用C源代码的通用方法，C语言是目前公认的功能较强大的程序语言，LabVIEW通过与C语言接口，可大大扩展其整体功能。

　　CIN是位于LabVIEW框图程序窗口中的一个功能节点，在功能模板Advanced子模板上，可以实现在LabVIEW中引入C语言源代码。用户可将需调用的外部代码编译成LabVIEW能够识别的格式后与此节点相连，当此节点执行时，LabVIEW将自动调用与此节点相连的外部代码，并向CIN传递特定数据结构。由于LabVIEW中数据的存储格式遵循了C语言中数据的存储格式，并且二者完全相同，使用CIN可获得较高程序效率。CIN节点需要调用.lsb格式的文件，利用LabVIEW自带的编译工具CINTools可以将Visual C++源代码编译成CIN节点能够识别的.lsb格式。

　　其他外购模块（摄像头、通讯卡、电视卡等）的驱动方法都用此方式进行。

　　2．定位导航的界面

　　在外购GPS装置时附带有电子地图软件，安装并用LabVIEW链接后，在虚拟数字式汽车仪表信息系统的主界面中点击导航软键，就可调用GPS导航界面。

　　（四）后视摄像和网络通讯的实现

　　后视摄像和网络通讯模块为外购模块，外购模块厂家都提供了C源代码的驱动程序，我们所做的工作只需在LabVIEW环境中调用它并进行软件链接。

　　（五）影音娱乐的实现

　　影音娱乐部分包括电视和MP3。其中电视是外购的TV模块，其实现方法也与定位导航驱动调用相似，而MP3是通过调用播放软件来实现的。

　　（六）汽车黑匣子功能的实现

　　本虚拟数字式汽车仪表是通过软件来实现汽车行驶记录仪—黑匣子的功能的，这也是本系统与传统仪表系统相比所具有的优势。

 　　汽车黑匣子需要在发生危险事故的最后一段时间内，记录车辆的运动状态、关键安全部件的动作状态以及驾驶员操作行为等数据信息。在事故处理阶段，这些信息将用来部分或全部再现事故发生的过程，分析判断事故产生的原因，这就需要对数据进行存储和查询。用LabVIEW设计的虚拟仪器软件可实现数据存储和数据查询的功能。

　　数据存储：将采样数据保存至文件，可以存为文本文件或者电子表格文件，也可以存为LabVIEW特有的动态数据记录形式的文件，动态数据记录的文件只能在本系统中打开。

　　数据查询：读取以前保存的数据记录文件。

　　四、结论

　　该虚拟数字式仪表经过多次的实车测试，证明此系统安全可靠，显示数据在精度上能满足实际行车需要。

　　综上所述虚拟数字式汽车仪表的应用，使仪表的读数更加清晰和直观、信息量更大、智能化程度更高、功耗低及开发周期短，相对传统的车载设备成本上有很大优势，因此具有广泛的应用前景。当然这一领域在我国尚处于起步阶段，要成为真正实用阶段还有很多工作要做，但随着技术的成熟，必将对汽车产业产生深远的影响。