王冰山，郝延剛，王遠(yuǎn)斌

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所，江蘇南京 210007；2.海軍駐南京地區(qū)雷達(dá)系統(tǒng)軍事代表室，江蘇 南京 210003）

0 引言

雷達(dá)顯控終端是雷達(dá)系統(tǒng)中人機(jī)交互的主要接口。鑒于在其他平臺(tái)下進(jìn)行圖形界面（GUI）開發(fā)的成本較高，MicroSoft 公司的源代碼具有保密性、軍品對(duì)保密的需求還有外貿(mào)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嚴(yán)格要求，目前，嵌入式版的Linux 操作系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越受到用戶的歡迎；在眾多的軍用雷達(dá)終端當(dāng)中，小型化、成本低適合于小型船只應(yīng)用的雷達(dá)中，可靠穩(wěn)定的嵌入式導(dǎo)航雷達(dá)終端也有一定的市場(chǎng)需求。因此，選擇Qt 進(jìn)行嵌入式界面開發(fā)是一個(gè)較好的方案。

Qt 是由奇趣公司開發(fā)的標(biāo)志性產(chǎn)品，目前流行的Linux 桌面環(huán)境KDE 模式就是由Qt 開發(fā)的，Qt 具有如下特點(diǎn)：Qt 是類MFC 的面向?qū)ο蟮腃++開發(fā)包；具有信號(hào)與槽的事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制；另外，Qt 是一種跨平臺(tái)的開發(fā)工具，其環(huán)境下編寫的源代碼，只有稍加修改或不修改就可以在不同的環(huán)境下進(jìn)行編譯運(yùn)行；它提供了豐富的類庫(kù)以及靈活易用的Qt Designer 工具開發(fā)界面。

本軟件主要工作是實(shí)現(xiàn)DSP 與ARM 的配合工作，由DSP高速處理雷達(dá)采集到的數(shù)據(jù)，ARM 的角色則是擔(dān)任整個(gè)系統(tǒng)的控制器，負(fù)責(zé)應(yīng)用程序中多個(gè)任務(wù)的控制和調(diào)度。對(duì)獲取的水上目標(biāo)信息實(shí)時(shí)的顯示和記錄，為雷達(dá)參數(shù)設(shè)置提供圖形接口。除此之外，為了實(shí)現(xiàn)ARM 與DSP 之間的通信，自定義了通信協(xié)議格式，通過(guò)多個(gè)串口傳輸數(shù)據(jù)，為開發(fā)過(guò)程中的程序調(diào)試和通信數(shù)據(jù)的可靠傳輸提供了強(qiáng)力保障。

1 界面設(shè)計(jì)

（1）圖形框架。Qt 的Graphics View 框架使用MVC 模式，適合對(duì)大量2D 圖元的管理。Graphics View 框架中包括3 個(gè)主要的類：QGraphicsScene、QGraphicsView 和QGraphcsItem，分別是場(chǎng)景、視圖和圖元。場(chǎng)景是QGraphicsItem 對(duì)象的容器。QGraphics View 是視圖窗口部件，它使場(chǎng)景的內(nèi)容可視化，QGraphicsItem 是圖元基類。

（2）界面布局和風(fēng)格。Qt Designer 是Qt GUI 編程語(yǔ)言一系列工具中的一個(gè)，該工具提供了Qt 基本的可繪制窗口的部件。在設(shè)計(jì)器中通過(guò)鼠標(biāo)直接拖放這些窗口部件，能夠高效、快速地實(shí)現(xiàn)GUI 界面的整體框架設(shè)計(jì)，界面直觀形象。在使用Qt Designer 設(shè)計(jì)GUI 時(shí)，可以使用樣式表定制控件的外觀，快速而高效地設(shè)計(jì)窗口部件的風(fēng)格。

Qt 設(shè)計(jì)器簡(jiǎn)化了用戶界面設(shè)計(jì)手段，它提供了大量的封裝好的工具和接口。用戶可以輕而易舉地通過(guò)拖拽的方式布控Qt 界面控件，另外還可以調(diào)用Qt 設(shè)計(jì)器的Layout 控件對(duì)界面進(jìn)行布局和排版，控件的移動(dòng)和縮放都變得非常簡(jiǎn)單，最后達(dá)到用戶所要求的風(fēng)格，在布局完畢之后，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式對(duì)各個(gè)窗口控件以及界面風(fēng)格進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。另外，信號(hào)與槽的機(jī)制在Qt 設(shè)計(jì)器中也可以手動(dòng)設(shè)置，加大了界面上窗口部件的通信效率。總之，Qt Designer 為雷達(dá)顯示控制終端的界面設(shè)計(jì)提供了便捷的方式和靈活的接口。

本軟件使用Qt 設(shè)計(jì)器設(shè)計(jì)了終端主界面上的部件和窗口，并在人機(jī)交互的過(guò)程中采用了信號(hào)與槽的機(jī)制。該雷達(dá)顯示控制終端除了界面上飛車美觀人性化，而且使得對(duì)雷達(dá)的控制操作變得非常簡(jiǎn)單，響應(yīng)時(shí)間快。

（3）自定義繪圖。QGraphics View 框架下Qt 提供大量的繪圖接口，每個(gè)繪圖對(duì)象都可以被看作為一個(gè)QGraphicsItem，每個(gè)圖元都由它自己的繪制函數(shù)，繪制完畢之后可以調(diào)用addItem（）函數(shù)將繪制好的圖元一一加入到場(chǎng)景中，使得Qt 繪圖非常易于模塊化，對(duì)單個(gè)圖形對(duì)象進(jìn)行增減都非常方便，只需要調(diào)用Qt 接口removeItem（）即可將一個(gè)繪圖對(duì)象輕易刪除，對(duì)圖元進(jìn)行管理和操作的接口都非常豐富。但在嵌入式平臺(tái)下，大量的自定義繪圖會(huì)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的資源占用較大，出現(xiàn)卡頓或者死機(jī)的現(xiàn)象。鑒于此，本軟件引進(jìn)了OpenGL 圖形加速，通過(guò)ARM 芯片上的PowerVR 模塊對(duì)整個(gè)圖形界面進(jìn)行加速顯示，大大減少處理器的負(fù)擔(dān)，使得整個(gè)界面變得非常流暢。

OpenGL（Open Graphics Library）作為圖形硬件的一個(gè)軟件接口，它也是該領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。OpenGL 具有很好的移植性，它與硬件無(wú)關(guān)，因這些優(yōu)勢(shì)，OpenGL 為很多硬件和軟件開發(fā)人員都提供了很多便利。

Qt 為了使用OpenGL 繪制，可以通過(guò)QGLWidget 調(diào)用setViewport（）函數(shù)來(lái)設(shè)置作為QGraphicsView 的視口。如果需要在OpenGL 中打開反鋸齒，可以通過(guò)調(diào)用QGLFormat::sampleBuffers（）來(lái)使用OpenGL 的采樣緩沖區(qū)（sample buffer）。在目標(biāo)航跡和目標(biāo)點(diǎn)跡的繪制過(guò)程中，使用OpenGL 繪圖后，減輕了CPU 負(fù)擔(dān)，大幅度提高應(yīng)用程序圖形繪制效率。

2 數(shù)據(jù)處理

DSP 芯片具有快速RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問(wèn)，可以并行執(zhí)行多個(gè)操作，可以低開銷或無(wú)開銷及跳轉(zhuǎn)的硬件支持，使得數(shù)據(jù)處理快速高效，固通常復(fù)雜大量的數(shù)據(jù)計(jì)算以及雷達(dá)采集處理過(guò)后的數(shù)據(jù)都由DSP 來(lái)進(jìn)行計(jì)算處理，再將計(jì)算結(jié)果通過(guò)串口發(fā)往ARM，ARM 再根據(jù)該結(jié)果在顯控界面上進(jìn)行相應(yīng)的圖形繪制。

3 應(yīng)用實(shí)例

在某項(xiàng)目中采用Qt4.8 進(jìn)行船用導(dǎo)航雷達(dá)的顯控界面的軟件開發(fā)，如圖1 所示。通過(guò)開發(fā)過(guò)程中的模擬實(shí)驗(yàn)以及真實(shí)環(huán)境下的實(shí)際應(yīng)用，信息顯示、界面操控以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性完全能滿足船用導(dǎo)航雷達(dá)各方面的需要。

4 結(jié)論

本文中所利用的圖形化視圖框架以及OpenGL 圖形加速，Qt4.8 及其以后的版本才支持，要采用本文中所描述的方法進(jìn)行界面軟件設(shè)計(jì)，必須要采用Qt4.8 以后的版本。通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M和實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，使用Qt 對(duì)導(dǎo)航雷達(dá)顯控軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，不但具有很高的實(shí)時(shí)顯示性能和美觀的界面設(shè)計(jì)，另外，雷達(dá)界面上的顯示功能及該系統(tǒng)性能完全滿足船用導(dǎo)航雷達(dá)終端的需求。

圖1 基于Qt 的船用導(dǎo)航雷達(dá)終端顯控界面

［1］蔡志明，盧傳富，李立夏.精通Qt4 編程［J］.計(jì)算機(jī)工程，2010（1）.

［2］Mark Summerfield.Advanced Qt Programming Creating Great Software with C++and Qt4［J］.Prentice Hall，2010（6）.

［3］周名陽(yáng)，韓秀玲.基于Qt 的圖像數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011（6）.

［4］Zeng Y，Xu，J，Peng D.Radar Velocity -measuring System Design and Computation Algorithm Based on ARM Processor［C］.Proceedings of the 8th World Congress on Intelligent Control and Automation，2010.