采用QT+OpenGL ES方案进行开发硬件平台

从特斯拉Model S问世，到最近的小鹏汽车G3的上市，在新能源汽车、智能互联网高速发展的背景下，越来越多的车型摒弃了传统的机械仪表，进而搭载显示效果更加酷炫、内容更加丰富的虚拟液晶仪表。

硬件平台

本虚拟3D仪表采用高性能的i.MX8系列四核CPU，搭载汽车级DDR4内存以及eMMC存储器；i.MX8系列处理器支持图形，视频，图像处理，音频和语音功能，是安全认证和高效性能要求的理想选择。BSP配有高度优化的驱动程序和软件，可为嵌入式工业和汽车市场提供广泛的支持和应用。

• 汽车级高性能Cortex-A35四核CPU，工作频率高达1.2GHz；

• 汽车级高性能Cortex-M4 CPU，工作频率达266MHz；

• 搭载汽车级DDR4 SDRAM和eMMC Flash；

• 支持嵌入式Linux系统，支持Qt图形库；

• 支持2路MIPI/LVDS,可实现双屏显示，最高达1080p@60；

• 支持GPU GC7000L硬件图形加速，运算能力达64GLOPS；

• 支持OpenGLES2.0、OpenGLES3.0,可实现3D模型加速渲染；

• 上电快速启动，3秒即可显示，可根据实际应用进一步优化。

在显示方面，采用LVDS输出，外接1280*480显示屏，其框图如图1所示。

图1 系统功能框图

软件平台

采用QT + OpenGL ES方案进行开发，Qt 是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。它提供给开发者建立图形用户界面所需的功能，广泛用于开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序。Qt是完全面向对象的，很容易扩展，并且允许真正地组件编程。OpenGL ES作为一种跨平台、跨编程语言的软件接口，其可为软件与图形加速器之间提供功能强大且灵活的底层交互途径，良好的可移植性也使得OpenGL ES广泛应用于3D图形界面的开发。

运行效果

该虚拟仪表界面显示精美、酷炫，仪表功能完善，同时在开发板上运行流畅，其运行效果图如图2所示。

图2 运行效果图

利用NXP提供的Vivante vAnalyzer工具，对该程序进行分析，得到性能分析曲线如图3所示。图中Chart 1，紫色为Driver utilization(驱动器利用率)、棕黄色为GPU utilization(GPU利用率)；Chart2中，蓝色为Total cycles(GPU总周期)、灰色为Total idle cycles(GPU总空闲周期)。根据曲线数据，主要参数整理如表1所示。

图3 虚拟仪表性能曲线

表1 关键性能参数变化情况

从测试结果可以看出，i.MX8系列功能强大，运行该虚拟仪表，其GPU利用率不超过10%，为以后的扩展留有充足的余量，如外接中控屏，引入3D导航等。