CN112270089A - 一种虚实通用的多功能显示器及其设计方法 - Google Patents

一种虚实通用的多功能显示器及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种虚实通用的多功能显示器设计方法及显示器，包括：创建多功能显示器工程；显示处理模块开发，将待显示的图形符号进行分类，对各图形符号的ID进行编码，描述出各图形符号的特征信息和位置信息；按键交互模块开发，定义每个按键的属性信息，包括按键协议、按键ID以及按键状态；尺寸调整模块开发，尺寸调整模块包括输入缩放尺寸的文本窗口、调整按钮以及隐藏按钮；网络模块开发，采用UDP通信方式，分别与按键交互模块、显示处理模块以及外围机载模块通信连接。本发明的设计方法既能够与实物显示器的屏幕相匹配，又能够在虚拟显示器中进行全景显示，实现了实物显示器控制与虚拟环境显示器控制通用。

Description

一种虚实通用的多功能显示器及其设计方法
技术领域
本发明属于显示设备技术领域，具体地说，涉及一种虚实通用的多功能显示器及其设计方法。
背景技术
机载多功能显示器（MFD）是现代飞机各种机载电子设备、机载传感器数据的综合显示设备，在进行飞行模拟器和模拟训练系统研制过程中，机载多功能显示器的仿真是重要的核心技术之一。
在模拟器的研制过程中，一般是将普通液晶显示器按飞机多功能显示器尺寸进行切割加工成同尺寸的仿真设备，然后通过专业的图形仪表开发软件开发多功能显示器的显示软件，例如通过OpenGL技术、IData、GL Studio等等。在虚拟现实（VR）环境下的模拟训练系统研制过程中，需要通过专业的图形仪表开发工具开发适合VR环境集成使用的多功能显示器，此时，该多功能显示器属于虚拟仪表，既需要仿真出实物多功能显示器的外观效果、又需要仿真出多功能显示器中的图形显示软件功能。
当前，研制的虚拟多功能显示器无法直接在模拟器实物多功能显示器中无修改的进行应用，为模拟器多功能显示器研制的图形显示软件无法直接在VR环境下应用于虚拟多功能显示器，实物多功能显示器和虚拟多功能显示不仅形式上、开发技术上存在较大差异，而且通信方式也存在差异，实物多功能显示器需要支持总线通信（如422总线等）和网络通信，虚拟多功能显示器只需要支持网络通信即可。因此，研制单位往往根据不同的应用需求开发不同应用形式的多功能显示器方案及软件，这样既存在重复开发造成成本昂贵，又增加了项目的研制周期和项目管理的成本，而且图形显示软件复用率低，使用上也不灵活。
发明内容
本发明针对现有技术中实物显示器控制与虚拟环境（VR）下显示器控制不能通用的问题，提出了一种虚实通用的多功能显示器设计方法，可以解决上述问题。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种虚实通用的多功能显示器设计方法，包括以下步骤：
创建多功能显示器工程，包括：设置多功能显示器的外观显示纹理、图形符号纹理，以及设置多功能显示器的分辨率和边框尺寸；
显示处理模块开发，将待显示的图形符号进行分类，对各图形符号的ID进行编码，描述出各图形符号的特征信息和位置信息，并根据各图形符号的特征信息和位置信息编写该图形符号的显示控制处理函数，定义驱动图形数据帧的编码解析函数，所述显示处理模块接收网络模块发送的显控画面数据帧，所述编码解析函数用于解析出所述显控画面数据帧中各图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制；
按键交互模块开发，定义每个按键的属性信息，包括按键协议、按键ID以及按键状态，所述按键交互模块能够接收按键信号并且发送给所述网络模块，所述按键信号包括按键ID以及按键状态；
尺寸调整模块开发，所述尺寸调整模块包括输入缩放尺寸的文本窗口、调整按钮以及隐藏按钮，能够调整显示窗口的长宽比例，以及将所述尺寸调整模块隐藏；
网络模块开发，采用UDP通信方式，分别与所述按键交互模块、所述显示处理模块以及外围机载模块通信连接。
进一步的，创建多功能显示器工程步骤中，利用GL Studio中虚拟仪表开发工具创建多功能显示器工程，并且根据实物显示器的分辨率和边框尺寸创建多功能显示器。
进一步的，显示处理模块开发步骤中，对各图形符号的ID按四位十六进制数进行编码。
进一步的，按键交互模块开发步骤中，所述按键信号包括实物按键信号和虚拟按键信号，功能相同的实物按键与虚拟按键的属性信息相同，所述按键交互模块接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给显控系统处理机。
进一步的，所述尺寸调整模块开发步骤中，在GL Studio中将多功能显示器工程中所有的对象组合成一个组，调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，通过调用Visibility函数将尺寸调整模块隐藏。
本发明同时提出了一种虚实通用的多功能显示器，包括：
按键交互模块，其用于接收按键信号并且发送给所述网络模块，所述按键信号包括按键ID以及按键状态；
网络模块，其采用UDP通信方式，分别与所述按键交互模块、显示处理模块通信连接以及外围机载模块通信连接，用于接收显控画面数据帧，并发送至所述显示处理模块，以及接收所述按键信号，并发送至显控系统处理机；
所述网络模块还包括接收显控画面数据帧，并发送至所述显示处理模块；
显示处理模块，其用于接收网络模块输入的显控画面数据帧，调用编码解析函数解析出所述显控画面数据帧中各图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制；
尺寸调整模块，其包括输入缩放尺寸的文本窗口和调整按钮，用于调整显示窗口的长宽比例。
进一步的，所述按键交互模块接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给所述显控系统处理机。
进一步的，所述显示处理模块采用四位十六进制编码存储各图形符号的ID、特征信息和位置信息。
进一步的，所述尺寸调整模块还包括隐藏按钮，用于将所述尺寸调整模块隐藏。
进一步的，在GL Studio中将多功能显示器中所有的对象组合成一个组，调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，通过调用Visibility函数将尺寸调整模块隐藏。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的虚实通用的多功能显示器设计方法，通过开发按键交互模块，其能够接收包括来自于虚拟按键和实物按键的按键信号，并发送至显控系统处理机执行人机交互动作，通过网络模块接收显控画面数据帧，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制。通过开发尺寸调整模块，用于调节显示器的显示窗口的尺寸，使得其既能够与实物显示器的屏幕相匹配，又能够在虚拟显示器中进行全景显示，且尺寸调整模块能够在虚拟显示器中显示，以及在实物显示器中隐藏，实现了实物显示器控制与虚拟环境（VR）下显示器控制通用。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 是本发明的虚实通用的多功能显示器设计方法的一种实施例设计结构图；
图2是本发明的虚实通用的多功能显示器的一种实施例原理方框图；
图3是本发明的虚实通用的多功能显示器中尺寸调整模块的显示状态示意图；
图4是本发明的虚实通用的多功能显示器中在实物显示器中显示状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提出了一种虚实通用的多功能显示器设计方法，如图1所示，包括以下步骤：
创建多功能显示器工程，包括：设置多功能显示器的外观显示纹理、图形符号纹理，以及设置多功能显示器的分辨率和边框尺寸；
显示处理模块开发，将待显示的图形符号进行分类，对各图形符号的ID进行编码，描述出各图形符号的特征信息和位置信息，并根据各图形符号的特征信息和位置信息编写该图形符号的显示控制处理函数，定义驱动图形数据帧的编码解析函数，显示处理模块接收网络模块发送的显控画面数据帧，编码解析函数用于解析出显控画面数据帧中各图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制；
按键交互模块开发，定义每个按键的属性信息，包括按键协议、按键ID以及按键状态，按键交互模块能够接收按键信号并且发送给网络模块，按键信号包括按键ID以及按键状态；
尺寸调整模块开发，尺寸调整模块包括比例，以及将尺寸调整模块隐藏；
网络模块开发，采用UDP通信方式，分别与按键交互模块、显示处理模块以及外围机载模块通信连接。
创建多功能显示器工程步骤中，利用GL Studio中虚拟仪表开发工具创建多功能显示器工程，并且根据实物显示器的分辨率和边框尺寸创建多功能显示器。
本实施例的虚实通用的多功能显示器设计方法，通过开发按键交互模块，其能够接收包括来自于虚拟按键和实物按键的按键信号，并发送至显控系统处理机执行人机交互动作，通过网络模块接收显控画面数据帧，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制。通过开发尺寸调整模块，用于调节显示器的显示窗口的尺寸，使得其既能够与实物显示器的屏幕相匹配，又能够在虚拟显示器中进行全景显示，且尺寸调整模块能够在虚拟显示器中显示，以及在实物显示器中隐藏，实现了实物显示器控制与虚拟环境（VR）下显示器控制通用。
本实施例的设计方法尤其针对虚实通用的机载多功能显示器设计，在GL Studio中，不同型号飞机的实物显示器的分辨率和边框尺寸存在差异，因此，根据实物显示器的分辨率和边框尺寸创建多功能显示器，使其最大化的与实物显示器相贴近。
显示处理模块开发步骤中，通过将待显示的图形符号进行分类，分为通用型图形和特殊图形，对各图形符号的ID按四位十六进制数进行编码。待显示的图形符号包括实物显示器中所能够显示的图形符号。
显示处理模块能够接收网络模块输入的显控画面数据帧。通过定义驱动图形数据帧的编码解析函数，该编码解析函数将显控画面数据帧解析出每个图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制。
其中，显控画面数据帧来自于显控系统处理机。
按键交互模块开发步骤中，按键信号包括实物按键信号和虚拟按键信号，功能相同的实物按键与虚拟按键的属性信息相同，按键交互模块接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给显控系统处理机，可以由显控系统处理机发送给其他机载模块，完成人机交互过程。
实物按键信号由按键采集模块采集出来之后转换成按键ID和按键状态，由于该按键ID和按键状态与虚拟按键的一致，因此发送给显控系统处理机，显控系统处理机生成相应的显控画面数据帧，并通过网络模块发送给显示处理模块进行显示输出。该显示处理模块完成人机交互保证了交互的虚实通用性，显示处理模块将显控解析的画面数据帧发送给图形显示处理模块进行显示。
尺寸调整模块开发步骤中，如图3所示，在GL Studio中将多功能显示器工程中所有的对象组合成一个组，调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，通过调用Visibility函数将尺寸调整模块隐藏。
通过GL Studio开发的虚拟多功能显示器在模拟器的实物多功能显示器中显示时，需要将虚拟的屏幕完全覆盖真实的屏幕，因需要对虚拟多功能显示器在宽度和长度上进行缩放、或者等比例整体缩放，目的使虚拟多功能显示器的屏幕和真实多功能显示器的屏幕完全一致。因此调用GL Studio的组合工具，将工程中所有的对象（包括背景纹理、按键等）组合成一个组（Group），调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，然后通过Visibility函数将尺寸调整模块的组成部分隐藏，显示效果如图4所示。
当在虚拟环境（VR）下显示时，由于没有实物的按键和显示器，因此，需要将所创建的显示器界面全部进行显示，包括虚拟的屏幕以及虚拟屏幕周围的边框、按键等图形符号。在虚拟环境（VR）下显示时尺寸调整模块可以根据需要隐藏。
网络模块采用UDP通信，接收显控系统输入的图形显示驱动数据，并发送至显示处理模块，驱动虚拟多功能显示器图形显示区域绘制的图形符号。UDP通信接口在GL Studio开发的虚拟多功能显示器的时钟函数中实时接收解析。通过TCP/IP定义网络事件发送按键信息给显控系统，或者通过窗口消息机制获取按键ID和按键状态，再通过TCP/TP发送给显控系统处理机。
实施例二
本实施例提出了一种虚实通用的多功能显示器，如图2所示，包括：
按键交互模块，其用于接收按键信号并且发送给网络模块，按键信号包括按键ID以及按键状态；
网络模块，其采用UDP通信方式，分别与按键交互模块、显示处理模块通信连接以及外围机载模块通信连接，用于接收显控画面数据帧，并发送至显示处理模块；
网络模块还包括接收显控画面数据帧，并发送至显示处理模块；
显示处理模块，其用于接收网络模块输入的显控画面数据帧，调用编码解析函数解析出显控画面数据帧中各图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制；
尺寸调整模块，其包括输入缩放尺寸的文本窗口和调整按钮，用于调整显示窗口的长宽比例。
其中，按键交互模块在GL Studio中开发多功能显示器的周边按键交互功能，其能够接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给显控系统处理机。
显控系统处理机还可将按键信号发送给其他机载模块，实现按键与其他机载模块的人机交互控制。
按键交互模块接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给显控系统处理机，完成人机交互过程。
按键信号包括实物按键信号和虚拟按键信号，功能相同的实物按键与虚拟按键的属性信息相同，实物按键信号由按键采集模块采集出来之后转换成按键ID和按键状态，由于该按键ID和按键状态与虚拟按键的一致，因此发送给显控系统处理机，生成相应的显控画面数据帧，并由网络模块发送给显示处理模块执行显示。该显示处理模块完成人机交互保证了交互的虚实通用性，显示处理模块将显控解析的画面数据帧发送给图形显示处理模块进行显示。
显示处理模块采用四位十六进制编码存储各图形符号的ID、特征信息和位置信息。
尺寸调整模块还包括隐藏按钮，用于将尺寸调整模块隐藏。
在GL Studio中将多功能显示器中所有的对象组合成一个组，调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，通过调用Visibility函数将尺寸调整模块隐藏。
通过GL Studio开发的虚拟多功能显示器在模拟器的实物多功能显示器中显示时，需要将虚拟的屏幕完全覆盖真实的屏幕，因需要对虚拟多功能显示器在宽度和长度上进行缩放、或者等比例整体缩放，目的使虚拟多功能显示器的屏幕和真实多功能显示器的屏幕完全一致。因此调用GL Studio的组合工具，将工程中所有的对象（包括背景纹理、按键等）组合成一个组（Group），调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，然后通过Visibility函数将尺寸调整模块的组成部分隐藏。
当在虚拟环境（VR）下显示时，由于没有实物的按键和显示器，因此，需要将所创建的显示器界面全部进行显示，包括虚拟的屏幕以及虚拟屏幕周围的边框、按键等图形符号。在虚拟环境（VR）下显示时尺寸调整模块可以根据需要隐藏。
本实施例的虚实通用的多功能显示器，通过开发按键交互模块，其能够接收包括来自于虚拟按键和实物按键的按键信号，最终发送至显示处理模块执行动态显示控制，通过开发尺寸调整模块，用于调节显示器的显示窗口的尺寸，使得其既能够与实物显示器的屏幕相匹配，又能够在虚拟显示器中进行全景显示，且尺寸调整模块能够在虚拟显示器中显示，以及在实物显示器中隐藏，实现了实物显示器控制与虚拟环境（VR）下显示器控制通用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.种虚实通用的多功能显示器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
创建多功能显示器工程，包括：设置多功能显示器的外观显示纹理、图形符号纹理，以及设置多功能显示器的分辨率和边框尺寸；
显示处理模块开发，将待显示的图形符号进行分类，对各图形符号的ID进行编码，描述出各图形符号的特征信息和位置信息，并根据各图形符号的特征信息和位置信息编写该图形符号的显示控制处理函数，定义驱动图形数据帧的编码解析函数，所述显示处理模块接收网络模块发送的显控画面数据帧，所述编码解析函数用于解析出所述显控画面数据帧中各图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制；
按键交互模块开发，定义每个按键的属性信息，包括按键协议、按键ID以及按键状态，所述按键交互模块能够接收按键信号并且发送给所述网络模块，所述按键信号包括按键ID以及按键状态；
尺寸调整模块开发，所述尺寸调整模块包括输入缩放尺寸的文本窗口、调整按钮以及隐藏按钮，能够调整显示窗口的长宽比例，以及将所述尺寸调整模块隐藏；
网络模块开发，采用UDP通信方式，分别与所述按键交互模块、所述显示处理模块以及外围机载模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，创建多功能显示器工程步骤中，利用GL Studio中虚拟仪表开发工具创建多功能显示器工程，并且根据实物显示器的分辨率和边框尺寸创建多功能显示器。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，显示处理模块开发步骤中，对各图形符号的ID按四位十六进制数进行编码。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，按键交互模块开发步骤中，所述按键信号包括实物按键信号和虚拟按键信号，功能相同的实物按键与虚拟按键的属性信息相同，所述按键交互模块接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给显控系统处理机。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述尺寸调整模块开发步骤中，在GLStudio中将多功能显示器工程中所有的对象组合成一个组，调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，通过调用Visibility函数将尺寸调整模块隐藏。
6.一种虚实通用的多功能显示器，其特征在于，包括：
按键交互模块，其用于接收按键信号并且发送给所述网络模块，所述按键信号包括按键ID以及按键状态；
网络模块，其采用UDP通信方式，分别与所述按键交互模块、显示处理模块通信连接以及外围机载模块通信连接，用于接收显控画面数据帧，并发送至所述显示处理模块，以及接收所述按键信号，并发送至显控系统处理机；
所述网络模块还包括接收显控画面数据帧，并发送至所述显示处理模块；
显示处理模块，其用于接收网络模块输入的显控画面数据帧，调用编码解析函数解析出所述显控画面数据帧中各图形符号的ID编码、特征信息和位置信息，调用显示控制处理函数实现图形符号的动态显示控制；
尺寸调整模块，其包括输入缩放尺寸的文本窗口和调整按钮，用于调整显示窗口的长宽比例。
7.根据权利要求6所述的虚实通用的多功能显示器，其特征在于，所述按键交互模块接收按键采集模块采集发送的实物按键信号，或者接收虚拟按键产生的虚拟按键信号，通过事件机制或者Windows消息机制发送给所述显控系统处理机。
8.根据权利要求6所述的虚实通用的多功能显示器，其特征在于，所述显示处理模块采用四位十六进制编码存储各图形符号的ID、特征信息和位置信息。
9.根据权利要求6所述的虚实通用的多功能显示器，其特征在于，所述尺寸调整模块还包括隐藏按钮，用于将所述尺寸调整模块隐藏。
10.根据权利要求9所述的虚实通用的多功能显示器，其特征在于，在GL Studio中将多功能显示器中所有的对象组合成一个组，调用Scale函数接口在X轴方向、Y轴方向进行按比例缩放，通过调用Visibility函数将尺寸调整模块隐藏。
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