装备嵌入式信息交互终端人机界面设计方法的研究与应用(3)

重庆大学硕士学位论文１绪论成为一种通过代码重用来加速软件开发的新方法，基于组件的软件开发也将是今后软件开发的主流方法。

②封装性（易学易用），人机界面软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；，能够快速的进行原型开发。

③通用性，每个用户根据工程实际情况，利用人机界面软件提供的底层设备（ＰＬＣ．智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的Ｉ／０Ｄｒｉｖｅｒ、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程。

④以用户为中心。以用户对界面的需求变化为出发点，使用户界面的外在形式和内部机制能符合不同的用户的需要。这就是以用户为中心的设计思想。

＠可视化编程。图形用户界面的编程是很费时的工作。但如果采用可视化编程（ＶｉｓｕａｌＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）则会使得编程变得比较简单和直观。新一代的用户界面应尽可能提供图示化的开发工具，方便用户开化。

但是目前针对于装备的嵌入式人机界面的开发方法的研究还比较不足，国内基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ的人机界面的实现方式大概有以下几种：

①一些大型厂商自己开发满足自身需要的ＧＵＩ系统。较有代表性的如：ＭｉｅｒｏＳｏｔｔ公司的ＷｉｎＣＥ、Ｓｕｎ公司的ＰｅｒｓｏｎａｌＪａｖａ、ＴｒｏｌｌＴｅｅｈ公司的Ｑｔｅ等。

②采用某些比较成熟的ＧＵＩ系统，如Ｍｉｅｒｏｗｉｎｄｏｗｓ、Ｑｔｅ／ｑｔｏｐｉａ等，在其上作二次开发。嵌入式ＧＵＩ是一种基于操作系统和硬件平台，向应用程序提供用户接口开发的基础性软件，这种软件系统应该遵循一定的标准，并且最好是开放源码的自由软件，从而可以让开发商集中精力开发自己的应用程序。

③有些厂商没有将ＧＵＩ作为一个软件层从应用程序中剥离，对（３ＵＩ的支持逻辑由应用程序自己负责。

在上述实现方法中，第一种方式开发周期很长，开发难度较大，不利于产品的开发。而第三种是一种临时解决方案，利用这种手段编写的程序，无法将显示逻辑和数据处理逻辑划分开来，从而导致程序结构混乱，不便于调试，还可能导致代码重复，随着嵌入式系统的广泛应用，该方法将逐渐被淘汰掉。目前来看第二种方法则是一种较好的选择，在既有的ＧＵＩ上进行应用程序的开发，让用户不必去关心底层的硬件实现。但是，这种开发模式依然有弊端，在这种开发模式下，对开发人员的编程能力要求依然较高，编程依然较为繁琐，复杂，代码的重复利用性较低，针对不同的环境，不同的设备需要单独另外编写人机界面代码。

正是由于以上这些原因，本文针对嵌入式人机界面目前已经进行软件层次的封装，通过在已有的（３ＵＩ系统上对其进行裁剪、再封装，引入组件技术这样一种

前沿的软件设计思想，从嵌入式装备人机界面的特点出发，对国内外现有的嵌入式人机界面的设计方法，嵌入式人机界面以及组态软件开发理论问题进行了详细的研究，并结合具体的工程项目进行了应用研究，开发了一套针对通用的装备嵌入式信息交互终端的人机界面系统。本文将组件技术引入嵌入式系统中，设计和开发了一个便于移植和再次开发的图形构件库，这样做不仅提高了人机界面的开发效率，简化了产品开发，还可以满足产品不断升级的需要。虽然引入组件技术会增加系统代码量，但这样极大提高了软件的重用性，使一次开发多次利用成为可能【…。采用嵌入式组件技术进行软件产品的开发具有广阔的市场前景，将成为ｒｒ技术的一个新的方向。本课题研究开发的人机界面不仅适应不同工业现场，大大简化工业现场监控的复杂度，还降低了工业成本，便于开发，提高了生成效率。１．３研究课题的来源

本课题得到以下科研项目的资助：

国家高科技研究发展计划（８６３计划）课题“车间无纸化系统开发与应用’＇（编号：２００５ＡＡ４１１０４０．－０４）ｔ

１．４论文的主要研究内容

该项目要求建立一套通用的嵌入式人机界面系统，其目标是为装备嵌入式终端的软件平台量身打造一个功能完善、性能可靠、性价比高、可移植性强、开发方便的人机界面系统。该系统通过在已有的嵌入式ＧＵＩ上进行图形构件库的二次开发，为用户提供了大量的工业控制设备元件构件模型，为用户开发提供了方便，缩短了开发周期，同时用户还可以根据自己的需要利用嵌入式ＧＵＩ本身的图形元素库进行构件定制，大大增强了该系统的灵活性。

围绕本论文的研究目标，主要进行了以下几方面的研究：

第一章说明了课题来源，分析了工控人机界面系统的发展现状，以及国际国内嵌入式人机界面的发展现状，分析了目前所存在的问题，提出了解决方法，阐述了论文研究意义。

第二章介绍了装备嵌入式终端的人机界面系统的需求，并针对这些需求提出了基于嵌入式Ｑ“Ｅｍｂｅｄｄｅｄ开发平台的一种基于构件的嵌入式人机界面设计思想与方法，并分析了嵌入式人机界面系统的技术框架，层次模型。

第三章分析了人机界面软件的相关关键技术，详细论述了人机界面系统软件开发平台的选择，图形交互驱动技术、构件的设计及嵌入式数据库技术。

第四章针对第三章所作的研究，详细论述了嵌入式ＧＵＩ的移植、图形交互驱动的开发、图形构件库的设计实现以及嵌入式数据库的移植与实现。

第五章介绍了人机界面在嵌入式装备终端中的应用实例，设计并实现了针对装备嵌入式终端的人机界面软件，通过人机界面操控该终端实际控制下位机，并介绍了该终端的实际运行情况。

重庆大学硕士论文２装备嵌入式信息交互终端的人机界面总体设计

２装备嵌入式信息交互终端的人机界面总体设计

本章首先分析了针对装备嵌入式信息交互终端的人机界面的总体需求，接着提出了针对装备嵌入式信息交互终端人机界面设计方法的总体方案，最后在功能需求分析的基础上，构建了针对该终端人机界面的软件体系结构，并给出了在该终端上实现这个软件系统的可行性方案。

２．１需求分析

２．１．１需求的提出

近年来计算机技术的迅速发展，计算机在工业领域的应用越来越广，强大的工业控制人机界面系统不仅为工业生产效率带来了提高，也同时促进了工业技术的发展。不过随着各大厂商对产品开发周期要求越来越短，工业产品所使用的环境越来越复杂，传统技术开发的基于ＰＣ模式的工控人机界面系统渐渐不适用新的需求。

随着嵌入式技术的迅猛发展和工业控制市场的不断壮大，越来越多的嵌入式设备提供商投入到工业控制设备的生产和制造中来。他们使用嵌入式产品替代了以往的工业产品，由于嵌入式产品具有功能强、稳定性高、抗干扰能力强、体积小的特性，所以嵌入式的工控产品逐渐在工业领域中占有了一席之地。为了缩短产品的开发周期，基于组态思想的嵌入式软件也逐渐崭露头角。这种基于组态思想的嵌入式软件提供了一种高效、方便的编程方式。不过各个设备提供商针对不同的市场，会采用不同的技术生产和制造满足特定工业需求的控制设备产品。同时，也存在各个提供商开发技术的实力和产品质量控制水平的限制，导致对某种具体工业控制技术应用水平的参差不齐，生产出来的产品存在着或多或少的差异性。另外，尤其一些技术上居于领导地位的生产厂商出于希望对市场和技术进行垄断和控制的愿望，对自己拥有的先 …… 此处隐藏：2588字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……