结合工程实践选题调研分析同类软件产品

在本次的工程实践中，我的选题为 基于openGL的车载虚拟仪表的软件开发。

随着计算机技术的日益成熟，计算机的应用已渗透到各个领域，各种无人机装备也逐步向数字化、智能化 方向发展。虚拟仪表在飞行仿真中的应用也比较多，在无人机中，仪表面板是操作人员获取各种飞机数据的重 要窗口。虚拟仪表对飞机运行状况及各种报警，显示屏可以在无人机不同的状态下显示不同的工况参数及报警 信号，仪表的度数一目了然，可读性好，读数精度高，并且容易升级、扩展。因此，虚拟仪表是未来机械设备的发展方向。

                                                                                                                                       

 

 

 随着汽车的发展，第一代机械机芯仪表诞生了，但初代的汽车仪表盘普遍外观单一，只能为驾驶员提供汽车运行中必要而又少量的数据信息，功能也仅仅是单纯的提示，就像一台老旧的电视机，本身就为数不多的几个台，还伴随着电视雪花。但不得不说，它的诞生确实是汽车发展史上坚实的一步而随着时间的推移，第二代电气式仪表盘终于诞生了，它相较于第一代机械机芯仪表增加了不少功能，汽车信息反馈也更多更及时，但是其发展速度却明显与汽车行业不相匹配，对于更深层次的驾驶需求，电气式仪表仍无法满足。时间来到了今天，虚拟汽车仪表盘终于顺应时代而生，相较之前的两代，全数字汽车仪表可谓是有了长足的进步与发展，它是一种网络化、智能化的仪表，其功能更加强大，显示内容更加丰富，线束连接更加简单、更全面，更人性化地满足了驾驶需求。虚拟仪表盘，顾名思义就是一个整合了车辆诸多功能和服务，将其按照驾驶者需求进行个性化设定、或根据环境重要性进行合理搭配并显示，同时与驾驶者进行互动的“显示与控制”系统。用屏幕取代了指针、数字等现有仪表盘上最具代表性的部分，虚拟仪表盘的优点是驾驶者可以根据需求选择需获取的信息，以满足不同的要求，功能更加强大、灵活，更容易同网络、外设及其他应用相连接。虚拟仪表是目前为止最先进的汽车仪表，也是未来的发展方向与趋势（如上图所示），为了更好地进行软件的开发，我选择了如下三款同类软件产品进行分析：

1.组合仪表：

组合仪表主要适用于陕汽，该表结构紧凑。可见汽车仪表尚以机械式为主，通讯方式以线束为主这种模式最大的弊病是过于依赖线束，导致系统复杂 随着汽车产业的快速发展，有极大潜力的汽车电子市场正日渐受到各大汽车生产商 与电子产品供应商的关注，这其中包括尚处于开发实验阶段的清洁能源汽车、由日本占据世界市场领袖地位的车载音响设备的车载计算机信息终端设备以及形形色色的车内电控单元，如发动机电控单元、ABS、总线、新型电子仪表等 对汽车仪表而言，使用电子式仪表板较之传统仪表的优势在于：硬件功能的软件化 。

                                                                                                                                

 2. 真空荧光屏显示器仪表：

发光二极管最早在20世纪60年代末期用在数字手表上，后来逐渐为人们所熟知。它结构简单，体积小，使用寿命长，现已逐渐取代过去传统仪表用的白炽灯泡。但发光二极管在环境渐暗的情况下显示效果好，而阳光直射下难辨认。发光二极管只适用于显示文字信息和条块图形。真空荧光屏显示器由许多封装在真空玻璃容器里的电极组成，通过高速电子流撞击荧光材料而使其发光。真空荧光屏显示比发光二极管有更宽的色域，只用相当地的工作电压，就可进行色彩显示，并且容易和控制电路连接，适用于显示各种不同的文字和图像。它具有很高的可靠性，读数方便，有很多颜色供选择，但易震碎。

                                                                                                                  

3.基于openGL的虚拟车载仪表软件：

OpenGL( 全写 Open Graphics Library) 是图形硬件的一个软件接口，也是该领域的工业标准。OpenGL 被 设计成独立于硬件，独立窗口的系统，它和三维动画制作软件有紧密接口，拥有强大的渲染、光照功能，可以 与通用的建模工具（例如 3ds MAX）结合起来实现复杂的图形、场景处理等。 Visual C++ 中开发组件方法主要分为两种：一种是通过 MFC 提供的 COM 支持来实现。另一种是通过 ATL 方 式来开发。基于 ATL 技术框架开发出来的 ActiveX 组件因符合 STL（C++ 语言标准模板库），所以广泛被运用 于 Windows 系统平台。另一优势，ATL 开发方式也可以兼容大部分 MFC 类库，并可以很快转换成 MFC 方式进行 开发，因此本文研究采用 ATL 开发方法来开发 ActiveX 虚拟仪表组件。

                                                                                                                                         

下面我将通过以下几个问题分析此类软件：

Q：这些软件的开发者是怎么说服你（陌生人）成为他们的⽤户的？他们的⽬标都是盈利么？他们的⽬标都是赚取用户现金吗？还是别的？

A：汽车仪表作为提供汽车行驶过程中各项重要参数的人机交互界面，驾驶员能够通过仪表准确实时的获 取汽车各系统部件的运行状态，通过有效的人机信息交互，保证了汽车的安全平稳运行，因此汽车仪表在 汽车的整个系统中占据了重要的地位,所以对于每一个司机而言，一个合适的仪表软件是非常重要的；他们的目标并不都是盈利，多数的虚拟仪表方案都需要在车辆上额外安装自己的硬件系统，成本高可行性也小。而且开发出来的仪表仅比物理仪表多了几个参数，如车门及车灯状态、温度、电压等，不能在车辆检修方面提供帮助，因此开发出一款精确度高的虚拟车载仪表软件有助于解决用户的开车体验。

Q：这些软件是如何到你手里的（邮购，下载，互相拷贝、在线使用……）

A：此类软件我是通过网站-电子工程世界http://bbs.eeworld.com.cn之类的论坛网站上面了解并认识到开发的流程和成品

Q：这些软件有Bug 么？又是如何更新新版本的？

 

A：STC 系列单片机不断电下载程序的方面还有待提高，编程器的频繁插拔件或者频繁的手动复位硬件开关。串行口的使用效率不高，软件工作量较大。更新版本一般都是通过去当地的汽车4S店进行升级版本。

Q：此类软件是什么时候开始出现的，同⼀类型的软件之间是如何竞争的？ 发展趋势如何？

A：目前，市场几款虚拟仪表在方案及仪表效果上走在前沿，其中包含德赛西威的R1平台虚拟仪表，以奥迪TT为代表的虚拟仪表，特斯拉的虚拟仪表。奥迪汽车配备在全新TT和Q7车型上的Virtual Cockpit，仪表有一块高达12.3英寸的显示屏幕，而最重要的处理芯片则来自于英伟达（NVIDIA ）的Tegra 3系列最新Tegra30处理器芯片，它负责所有虚拟图像的生成和处理，运行速度可达80亿次/秒，以60fps的速度刷新，所以仪表看起来非常流畅。奥迪的Virtual Cockpit仪表屏幕分辨率达到1440x540。可以切换很多种显示布局，一种侧重娱乐信息；一种侧重驾驶信息；一种突出转速强调运动风格等等。在系统层面，奥迪的仪表采用的是QNX的Neutrino实时系统。从软件层面，这套系统已经非常成熟。德赛西威的R1平台采用飞思卡尔XHY MCU+IMAX6 双核GDC系统架构，支持12.3吋 TFT(最大支持分辨率可达1920x720)，具有高响应度、高亮度、高对比度等优点；另一个亮点是采用非常稳定可靠不易死机的QNX操作系统，可实现卓越的2D/3D 图形渲染能力，并根据驾驶情况动态显示内容，酷炫的场景渲染，造就先进酷炫的用户体验；基于Kanzi所见所得HMI开发理念，主题风格可灵活定制，彰显个性与时尚。据了解到的信息，德赛西威T2平台拥有强大的图形处理能力和动画效果，支持优美旋转菜单与滚动条效果实现 ，还支持CAN总线、以太网。特斯拉仪表采用LG 为其定制的液晶屏， 同样也是12.3英寸，但分辨率仅为1280x480，这个仪表盘目前的显示布局是固定的，只是特定模块可以变换信息。特斯拉的仪表盘用的是Tegra 2处理器，用的是一个基于Linux底层的系统，据了解很可能就是Ubuntu。与QNX这样的嵌入式系统不同，Ubuntu是个桌面系统，除PC外还广泛应用于服务器。

Q：列举你在使用上述软件时观察到的“特殊”现象，它们和硬件有什么不同？这些能说明软件的某些本质特性么？

A：此类软件能够将司机想要了解汽车当前的行驶状况实时反馈给车主，相比于硬件实现的仪表盘来说更加美观，更加精确，能够更好地明确当前的路况；

计算机的硬件是计算机系统中各种设备的总称。计算机的硬件应包括5个基本部分，即运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，上述各基本部件的功能各异。运算器应能进行加、减、乘、除等基本运算。存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，计算机应能区分是数据还是指令。控制器应能自动执行指令。操作人员可以通过输人、输出设备与主机进行通信。计算机内部采用二进制来表示指令和数据。操作人员将编好的程序和原始数据送人主存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需干预的情况下启动完成逐条取出指令和执行指令的任务。电脑的外观、主机内的元件都是看得见的东西，一般称它们为电脑的「硬件」，那么电脑的「软件」是什么呢？即使打开主机，也看不到软件在哪里。既看不见也摸不到，听起来好像很抽象，但是，如果没有软件，就像植物人一样，空有躯体却无法行动。 当你启动电脑时，电脑会执行开机程序，并且启动系统」，然后你会启动「Word」程序，并且打开「文件」来编辑文件，或是使用「Excel」来制作报表，和使用「IE」来上网等等，以上所提到的操作系统、打开的程序和文件，都属于「软件」；

一切工具都是为了解决人的问题，软件也不例外。但人类世界的现实问题到软件的解决方案的实现路径跨越太大，无法一步跃迁，这就需要设计分解成一系列的跃迁步奏，这就是软件设计的本质。

Q：你个⼈第⼀次用此类软件是什么时候，你当时是⼏年级，班主任叫什么？在哪⾥，什么状态，当时的软件是如何得到的（买的正版，盗版，下载？）
A：我个人之前是没有使用此类软件，但是我的家人在开车时会使用此类软件，我当时第一次接触到此类软件是在初中的三年级，我的表哥的汽车上安装了此类软件，班主任叫石新民，在河南省固始县，当时就是回家的路上。那个时候的此类软件都是汽车厂商在销售汽车之前提前在汽车中安装好的，是正版的。

Q：你是如何精通这类软件的？它给你什么好处，坏处？

A：我是通过我爸的汽车精通这类软件的。它带给我的好处就是能够使我更加清楚汽车当前的状况，反映的也很清楚，也很稳定，使我能够更加安心地开车。

Q：你现在还用它么，或者是同类软件的不同品牌，为何？

A：我现在还在使用，因为现有的具备指示精度高、界面数字化和智能化的虚拟仪表正在迅猛发展，已经成为现代社会日常出行必不可少的工具了。

Q：这种软件再过10年，20年还会存在么，为什么？

A：个人认为这种软件再过10年，20年应该还会存在，虽然现在的人工智能已经涉足到了无人驾驶的领域，但对于广大车主来说需要等待不短的时间，而且此类软件也在向着更准确，更人性化的方向发展，所以此类软件只会发展的越来越好，以后的几乎每一台汽车都会安装此类软件。