基于图形符号库的显示软件开发研究

摘 要 设计图形符号库的顶层规范，结合显示控制需求和相关标准开展图形符号的需求分析，根据规范开展图形符号的设计、实现和验证，对图形符号进行管理建立图形符号库，使用图形符号库中的图形符号开发显示控制软件的人机交互画面，实现基于图形符号库的显示软件开发，促进组织对显示需求的管理和知识的积累，提高显示控制软件的研发效率。

【关键词】图形符号库 显示软件 需求分析 软件开发 VAPS XT

1 引言

随着计算机技术、显示技术的发展，硬件功能软件化，越来越多的信息通过显示软件来实现，随着系统开放性要求的不断提高，人机接口（HMI）的设计也越来越复杂，由此对开发交互式软件也提出了更高的要求。如何更清晰准确地提供信息显示、降低使用者的负担、适应不断变化的显示需求、敏捷实现显示软件研发、体现产品的品牌特征，这些都是显示软件研发需要考虑的因素。

制定规范，统一规划图形符号库，将需求分配到每一个图形符号上，设计、实现图形符号，对验证后的图形符号进行管理和重用，同时维护管理需求和各图形符号的追踪关系，便于结合需求开展重用，实现快速原型软件开发，提高显示软件的研发效率。

本文结合图形符号库在其它领域的使用和目前显示软件的开发技术，阐述设计图形符号库的顶层规范考虑的因素，说明图形符号的需求分析思路，描述图形符号的设计、实现、验证过程，通过图形符号库管理图形符号，并应用图形符号库实现显示软件的研发。

2 显示软件研发和图形符号库应用现状

显示软件研发经历了从OpenGL编码实现到IData工具、VAPS XT工具等人机接口开发软件的跨越，实现了显示软件所见即所得的开发。文献[2]对比分析了利用OpenGL 图形开发包及IData 快速原型工具开发座舱显示界面的优缺点，文献[3]使用VAPS XT进行了电子飞行仪表系统的显示软件设计开发。主要通过工具提供的点、线、形状、字符等基本元素实现显示画面开发，在复杂的多画面显示软件设计中，不利于各个画面显示风格的统一，显示需求难以直接关联每一个基本元素上，在不同的画面中绘制相同的信息需要重复开发。

图形符号库在地理信息系统的开发中已得到广泛使用，提高了地理信息系统的开发效率。文献[4]介绍了结合面向对象的思想，提出了基于图元的符号绘制和结构组织方法，实现图元法符号库用于支撑地理信息系统的开发。文献[5] 基于XML语言，建立一种通用的地图符号描述模型，可用于在异构的地理信息系统（GIS）平台上实现图形符号库的共享使用，进一步促进了图形符号库的共享和使用效率。

将图形符号库应用于显示软件研发中，建立显示软件图形符号库，制定图形符号库顶层规范，分析图形符号的显示需求，按规范设计、实现和验证图形符号，对图形符号进行管理形成图形符号库，基于图形符号库开展显示软件开发，能够提高显示软件开发效率。

3 基于图形符号库的显示软件开发

基于图形符号库的显示软件开发是一系列的过程，需要整体规划和细化实现图形符号库，在图形符号库的基础上服务显示软件开发，包括规划制定图形符号库的规范，根据需求开展图形符号分析，通过图形符号的设计、實现与验证实现需求，对验证后的图形符号进行管理支持显示软件的开发应用。

3.1 图形符号库顶层规范制定

图形符号库顶层规范需要面向显示软件顶层需求和规划制定。首先需要考虑产品的家族化特点和显示整体风格，使用户通过显示画面和图符能够了解产品的品牌信息，对显示规范的制定有指导作用；在此基础上，进一步确定图形符号颜色规范、字体规范、线型规范和行为规范等，如图1所示。

颜色规范可包括定义典型的颜色使用，如绿色表示正常数据、黄色表示注意信息、红色表示紧急信息、品红色表示可编辑的参数等；字体可包括斜体、粗体、加斜线、加下划线等，如粗体表示标题、斜体表示单位等；线型可包括实线、虚线，实线表示不变的显示、虚线表示临时出现的显示等；行为规范可包括移动、旋转、闪烁、变色等。

3.2 图形符号需求分析

图形符号的需求分析来源于功能需要、参考标准、以往的知识经验等。首先需要将显示软件的需求分配到相应的图符，查询相关的标准，使图符设计在遵循标准的基础上符合产品需要，另外图形符号的需求分析还需要结合以往知识经验，继承已有的特征信息，如图2所示。将需求进行条目化，注明需求的来源，实现显示需求的管理和知识的积累，利于后续工作的追溯和优化完善。

图形符号的需求描述可以采用结构化的方法实现。图形符号的需求分析包括图形符号的显示功能，从正常显示、异常显示、有效显示、无效显示等方面分别描述显示需求，在不同显示状态下的图形显示要求、色区显示要求、字体显示要求、是否需要滤波，是否需要闪烁等。

3.3 图形符号设计、实现与验证

显示画面由图形符号构成，图形符号由点、线、图形、文字等基本图形元素组成。图形符号的设计以需求分析的结果为依据，将面向用户的需求转化为软件编码实现人员可理解的信息。图形符号的设计需要确定图形符号的输入参数，构成图形符号的基本图形元素种类及其参数，设计图形符号的控制逻辑，关联输入参数与控制参数。软件编码实现人员使用相应的工具按设计要求实现图形符号。在图形符号的验证过程中，测试人员需要开展黑盒和白盒测试，白盒测试主要通过走查、静态测试等方式检查图形符号是否按设计和规范实现，黑盒测试主要检查图形符号单元是否满足需求中各种要求，经过验证的图形符号用于显示软件的开发。图形符号设计、实现与验证流程如图3所示。

3.4 图形符号库的管理与使用

图形符号库的管理是使产品质量受控和使用效益最大化的需要。经过验证的图形符号按要求纳入图形符号库进行配置控制，将图形符号的需求、设计、实现、验证等信息按版本进行管理，便于追踪、变更控制和影响性分析。同时，图形符号存入图形符号库，使有权限的开发人员均能够进行访问和使用，实现基于图形符号库的知识共享和产品快速原型开发，提高产品研发效率，如图4所示。随着图形符号库的不断完善和扩充，逐渐丰富图形符号库资产，扩大图形符号库的使用效益。

4 基于图形符号库的显示软件开发应用

本文使用VAPS XT的工具实现了基于图形符号库的显示软件开发。通过Graphic Object实现图形符号，Graphic Object能够定义图形符号的输入参数，每个Graphic Object图形符号可以进行嵌套使用，最底层的图形符号由基本图形元素组成，由经过测试驗证的Graphic Object图形符号组成图形符号库。在显示画面的开发中，调用图形符号库中的Graphic Object，将画面参数与图形符号参数关联，实现显示画面的开发，再由多个画面共同组成完整的显示软件程序，完成显示软件，如图5所示。

5 结论

本文将图形符号库应用于显示软件开发中，承接顶层需求制定图形符号库的规范，结合规范开展图形符号的需求分析，说明了图形符号的设计、实现、验证流程，对验证后的图形符号进行管理形成图形符号库，同时将图形符号关联的需求、设计、实现、验证同步进行管理和控制，再由图形符号实现显示画面，实现了图形符号在多个项目中的重用，通过VAPS XT工具进行了实现验证，验证了相关方法和流程的可行性，提高了显示软件的开发效率，利于图形符号需求的管理和知识的积累。

参考文献

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[3]夏炜，孙晓敏，邵文清.基于VAPS的电子飞行仪表系统显示设计[J].航空电子技术，2009，40（03），15-18.

[4]李兵，叶海建，方金云，肖国.图元法符号库的设计思想研究[J].计算机工程与应用，2005，17，36-38.

[5]覃如府，许惠平，王家林，陈华根.基于XML的通用地图符号库设计与实现[J].同济大学学报，2008，36（08）：1139-1142.

作者简介

葛晨（1985-），男，黑龙江省佳木斯市人。硕士学位。现为中国直升机设计研究所工程师。主要研究方向为机载嵌入式软件开发。

作者单位

中国直升机设计研究所 江西省景德镇市 333001