嵌入式HMI通用平台设计及其在贴片机中的应用

摘要

随着工业控制技术的飞速发展，HMI（Human-Machine Interface）即人机界面正广泛的应用于各种领域，但大多都是根据某个具体的应用而专门定制和开发，其效率低、成本高，越来越不适应于当前的发展趋势。
　　本文以ARM9为硬件平台，结合Linux和Qt应用软件的移植，设计了一款HMI通用开发系统，为后续专用HMI的开发提供了一个图形化的二次开发平台。基于该平台，用户可以针对具体应用，很方便地开发设计出界面友好的应用系统，大大降低了 HMI开发的工作量，有效提高开发效率。
　　对通用HMI的性能、功能需求做了深入分析，提出了硬件系统的整体结构规划，对所需要的主要功能模块进行了详细设计，主要包括：CPU模块、LCD显示和触摸屏输入模块、键盘模块、网络通信模块以及串行接口等。对HMI通用开发平台的软件系统进行规划设计，采用Linux系统作为该平台的操作系统，采用Qt作为该系统的图形化界面开发工具。对两个软件的移植进行了详细的研究，成功地把Linux操作系统移植到了ARM硬件平台上，编写了部分硬件驱动程序，并搭建了Qt开发环境，实现了嵌入式通用HMI开发平台的基本功能。根据4头贴片机的具体特点和操作要求，采用上述HMI通用平台，设计了4头贴片机的人机界面，实际用于实现了贴片机的图形化用户界面的设计。
　　实际应用表明，使用该通用平台可以大大减少人机界面开发的工作量，有效缩短开发时间。测试结果显示，HMI系统响应速度快，各功能模块运行正常，图形界面友好，完全满足贴片的操作需求。表明课题达到了预期的设计目标，为后续专用人机界面的开发提供了一个可靠、稳定、高效的通用开发平台。

目录

声明

1 绪 论

1.1 选题背景

1.2 HMI的研究现状

1.3 本文的主要研究目标及意义

1.4 本文内容安排

2 HMI硬件系统设计

2.1 引 言

2.2 功能需求分析

2.3 整体结构规划

2.4 硬件设计方案

2.5 主要功能模块设计

2.6 本章小结

3 Linux系统移植和HMI开发平台实现

3.1 软件系统规划

3.2 嵌入式Linux系统移植

3.3 设备驱动程序移植

3.4 Qt/E开发环境的实现

3.5 本章小结

4 基于Qt的图形界面开发

4.1 Qt类的层次结构

4.2 Qt的调度机制

4.3 基于Qt的应用程序开发

4.4 本章小结

5 贴片机HMI设计开发

5.1 贴片机简介

5.2 界面要求及特点分析

5.3 图形界面规划

5.4 图形化用户界面的设计实现

5.5 程序测试

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总 结

6.2 展 望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况