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《基于硬件加速的汽車虛擬儀表的設(shè)計(jì)》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號:TP391_密級:公開_UDC:編號:_河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于硬件加速的汽車虛擬儀表的設(shè)計(jì)論文作者:李睿琦學(xué)生類別:全日制專業(yè)學(xué)位類別:工程碩士領(lǐng)域名稱:集成電路工程指導(dǎo)教師:牛新環(huán)職稱:教授資助基金項(xiàng)目:國家02重大專項(xiàng)(2016ZX02301003-004-007);天津市自然科學(xué)基金(16JCYBJC16100);天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目(10ZCKFGX01300)IDissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofIntegratedCircuitEngineeri
2、ngDESIGNOFAUTOMOBILEVIRTUALINSTRUMENTBASEDONHARDWAREACCELERATIONbyLiRuiqiSupervisor:Prof.NiuXinhuanMay2017ThisworksupportedbytheMajorNationalScienceandTechnologySpecialProjectsofChina(No.2016ZX02301003-004-007),NaturalScienceFoundationofTianjin,China(No.16JCYBJC16100),ScienceandTechnology
3、PlanProjectsofTianjin,China(No.10ZCKFGX01300).II原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本學(xué)位論文不包含任何他人或集體已經(jīng)發(fā)表的作品內(nèi)容,也不包含本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個人或集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名:日期:關(guān)于學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說明本人完全了解河北工業(yè)大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的以下規(guī)定:學(xué)校有權(quán)采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或
4、其它手段保存論文;學(xué)校有權(quán)提供本學(xué)位論文全文或者部分內(nèi)容的閱覽服務(wù);學(xué)校有權(quán)將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流;學(xué)校有權(quán)向國家有關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名:日期:導(dǎo)師簽名:日期:III摘要由于經(jīng)濟(jì)日益發(fā)達(dá),消費(fèi)者對汽車科技性能和駕駛體驗(yàn)的需求不斷提高,因此虛擬儀表這一人機(jī)交互的重要界面在整個汽車測評體系中受到了越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的機(jī)械儀表不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜,而且外形古板、功能單調(diào),早已不能滿足人們的駕駛需求,所以設(shè)計(jì)集功能與美觀于一體的汽車虛擬儀表成為備受關(guān)注的研究課題之一。本文針對嵌入
5、式系統(tǒng)在計(jì)算和圖形處理等方面較弱的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出了一種新型的嵌入式虛擬儀表系統(tǒng),并根據(jù)平臺特性,采用GPU深度優(yōu)化,使該系統(tǒng)具有較高的處理速度和精美的顯示界面。由于軟件是通過嵌入式系統(tǒng)開放圖形庫(OpenGLES)開放式標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的,因此它具有跨平臺性、低成本、界面顯示精美、可擴(kuò)展性良好等優(yōu)點(diǎn)。本文主要研究內(nèi)容和方法如下:首先,以恩智浦開發(fā)的i.MX6Q為核心處理器搭建硬件開發(fā)平臺,以Linux系統(tǒng)構(gòu)建軟件開發(fā)環(huán)境,利用OpenGLES對儀表系統(tǒng)進(jìn)行著色器處理,深度測試、面剔除、透視的應(yīng)用,設(shè)定頂點(diǎn)緩沖區(qū)對象(VBO)、頂點(diǎn)數(shù)組對象(VAO)、元素緩沖區(qū)對象(EBO)等操作,
6、使圖形處理器(GPU)的使用效率獲得提高,進(jìn)而加強(qiáng)其圖形處理能力并減輕中央處理器(CPU)的負(fù)荷。其次,采用3DMAX定制特殊的3D汽車模型,并導(dǎo)出相應(yīng)的3ds文件,對得到的cpp文件進(jìn)行深入分析,明確頂點(diǎn)坐標(biāo)、紋理坐標(biāo)、法線坐標(biāo)的對應(yīng)方式,實(shí)現(xiàn)車體的肢解,分離成不同部分,從而分別繪制。利用旋轉(zhuǎn)變換、平移變換、透視投影手段,使得汽車模型顯示在儀表界面中。同時,利用多線程的方法,加入車載攝像頭、按鍵調(diào)用功能和串口通信功能,豐富了汽車虛擬儀表的使用功能,減小了物理空間。最后,運(yùn)行該設(shè)計(jì)中完整的汽車虛擬儀表程序,利用Vivante的VAnalyzer工具對GPU性能進(jìn)行測評。其
7、中,由性能分析曲線及數(shù)據(jù)表明,本程序盡管包含復(fù)雜的3D汽車模型及數(shù)據(jù)量較大的視頻流,由于充分利用GPU優(yōu)化內(nèi)核,可使GPU利用率達(dá)到60%-80%,對著色器的利用率達(dá)到90%,從而能夠獲得較高的處理速度,使系統(tǒng)流暢運(yùn)行。關(guān)鍵詞:虛擬儀表i.MX6QOpenGLES3D汽車模型圖形界面開發(fā)IVABSTRACTWiththeeconomydevelopment,theconsumerdemandforautomobilescienceandtechnologyperformanceanddrivingexperienceisimp