基于Android车载虚拟仪表人机界面设计

摘要 提出了利用Google的Android作为车载虚拟仪表人机界面的软件开发平台。在Android系统框架上实现虚拟仪表的人机界面，阐述了如何对Android现有系统框架进行裁剪和调整，使系统更加符合车载虚拟仪表人机界面的要求，利用Android提供的组件设计虚拟仪表人机界面的各个功能逻辑模块，使得模块设计更加合理．模块之间的耦合性更小。设计了基于REAL210车载仪表人机界面，结果表明，基于Android的虚拟仪表人机界面功能更加丰富、操作更加友好、易于升级和维护，能较好地满足用户的需求。
关键词 虚拟仪表；Android；人机界面；架构；APK

车载虚拟仪表人机界面，是驾驶员获取汽车工况数据的主要界面，便于驾驶员实时全面地掌握汽车工作状态，有效地与汽车进行人机交互，对保障汽车安全稳定的行驶有着重要意义，目前普遍使用的是Windows CE和Linux操作系统。Windows CE操作系统功能稳定，有完善的技术支持，但价格昂贵、源代码封闭、网络可利用资源较少；Linux操作系统的最大优势在于免费和开源，是车载信息显示系统的主流操作系统，但其并不是基于移动设备开发的，不能完全满足移动设备的需求。
Android是Google开发的一款基于开源操作系统Linux的开放、开源移动平台，对于目前主流的嵌入式平台支持良好，Android系统的优越性能己在多款移动设备上得到验证。它包括操作系统用户界面和应用程序而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。文中提出利用Android作为车载虚拟仪表软件开发平台，在Android提供的应用程序框架上来实现虚拟仪表的人机界面。

1 系统硬件体系
虽然Android是作为一款手机软件平台进行开发的应用程序框架和应用程序但其本质是一个嵌入式软件开发平台。若将Android用于车载虚拟仪表系统的开发，需要对仪表系统应用的特点进行调整，系统采用的硬件平台是REAL210，CPU处理速度600 MHz～1 GHz，基于Cortex—A8架构。系统中主要的硬件模块有音频模块、CAN模块、液晶显示模块、串口和以太网通信模块，如图1所示。

2 Android软件系统的定制
由于Android最初是基于手机软件开发平台进行设计的，而且其中大部分模块都是为手机通信所设计，为节约开发板资源，需要将Android系统中不必要的组件剪裁掉，保留必要的最小系统。因此必须对框架进行修改，将与电话、短信等相关的模块移除。仅留下必需的Android的核心模块，包括Package Manager、System Service、Input Service、Hardware SerVice和System Server等。通过修改System Server的加载过程可以去掉不需要的服务和模块，另外还要实现底层硬件的驱动程序，重新交叉编译Linux 2．6内核，并在驱动程序实现的基础上封装函数库，以便Android的应用程序通过JNI的方式访问底层驱动。经过定制和修改过的Android系统架构如图2所示。