采用QT+OpenGL ES方案進(jìn)行開發(fā)硬件平臺(tái)

從特斯拉Model S問世，到最近的小鵬汽車G3的上市，在新能源汽車、智能互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的背景下，越來越多的車型摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械儀表，進(jìn)而搭載顯示效果更加酷炫、內(nèi)容更加豐富的虛擬液晶儀表。

硬件平臺(tái)

本虛擬3D儀表采用高性能的i.MX8系列四核CPU，搭載汽車級(jí)DDR4內(nèi)存以及eMMC存儲(chǔ)器；i.MX8系列處理器支持圖形，視頻，圖像處理，音頻和語音功能，是安全認(rèn)證和高效性能要求的理想選擇。BSP配有高度優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)程序和軟件，可為嵌入式工業(yè)和汽車市場提供廣泛的支持和應(yīng)用。

• 汽車級(jí)高性能Cortex-A35四核CPU，工作頻率高達(dá)1.2GHz；

• 汽車級(jí)高性能Cortex-M4 CPU，工作頻率達(dá)266MHz；

• 搭載汽車級(jí)DDR4 SDRAM和eMMC Flash；

• 支持嵌入式Linux系統(tǒng)，支持Qt圖形庫；

• 支持2路MIPI/LVDS,可實(shí)現(xiàn)雙屏顯示，最高達(dá)1080p@60；

• 支持GPU GC7000L硬件圖形加速，運(yùn)算能力達(dá)64GLOPS；

• 支持OpenGLES2.0、OpenGLES3.0,可實(shí)現(xiàn)3D模型加速渲染；

• 上電快速啟動(dòng)，3秒即可顯示，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步優(yōu)化。

在顯示方面，采用LVDS輸出，外接1280*480顯示屏，其框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能框圖

軟件平臺(tái)

采用QT + OpenGL ES方案進(jìn)行開發(fā)，Qt 是一個(gè)跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架。它提供給開發(fā)者建立圖形用戶界面所需的功能，廣泛用于開發(fā)GUI程序，也可用于開發(fā)非GUI程序。Qt是完全面向?qū)ο蟮?，很容易擴(kuò)展，并且允許真正地組件編程。OpenGL ES作為一種跨平臺(tái)、跨編程語言的軟件接口，其可為軟件與圖形加速器之間提供功能強(qiáng)大且靈活的底層交互途徑，良好的可移植性也使得OpenGL ES廣泛應(yīng)用于3D圖形界面的開發(fā)。

運(yùn)行效果

該虛擬儀表界面顯示精美、酷炫，儀表功能完善，同時(shí)在開發(fā)板上運(yùn)行流暢，其運(yùn)行效果圖如圖2所示。

圖2 運(yùn)行效果圖

利用NXP提供的Vivante vAnalyzer工具，對(duì)該程序進(jìn)行分析，得到性能分析曲線如圖3所示。圖中Chart 1，紫色為Driver utilization(驅(qū)動(dòng)器利用率)、棕黃色為GPU utilization(GPU利用率)；Chart2中，藍(lán)色為Total cycles(GPU總周期)、灰色為Total idle cycles(GPU總空閑周期)。根據(jù)曲線數(shù)據(jù)，主要參數(shù)整理如表1所示。

圖3 虛擬儀表性能曲線

表1 關(guān)鍵性能參數(shù)變化情況

從測試結(jié)果可以看出，i.MX8系列功能強(qiáng)大，運(yùn)行該虛擬儀表，其GPU利用率不超過10%，為以后的擴(kuò)展留有充足的余量，如外接中控屏，引入3D導(dǎo)航等。