基于USB半物理仿真平台的实现

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1、基于USB、Socket和Quest3D的半物理仿真平台的实现钟爱平、魏风波、师光飞摘要：QUEST3D是一款优秀的3D仿真软件，其优秀的实时3D、强大的物理仿真引擎以及图形化的编程界面，使用户在很短的时间内就可以构建出3D展示、漫游等实景仿真程序，但是由于QUEST3D与外部硬件的通信方式比较简单，目前与硬件直接通信的方式只有串口，当构建半物理仿真器时，其与硬件部分的通讯将变得困难。本文提出了一种使用VisualC++编写的通讯中介程序，融合USB总线、Socket套接字通讯，有效解决QUES

2、T3D与硬件的通讯问题，并以此为基础搭建一种虚拟驾驶的半物理仿真器。关键字：仿真、Socket、USB、Abstract:Quest3Disanexcellent 3Dsimulationsoftware,withthe real-time 3Dengine , good graphicprogramming interface, users canbuilda 3D sceneinaveryshortperiodoftime ,suchasvirtualroaming simulation,v

3、irtualshowing program, butthecommunicationmethodtoexternalhardwareinQUEST3D  isrelativelysimple, thecurrent  way isonly serial,whenconstructinga semi-physical simulator, the  communication willbedifficult.Thisarticlepresentsa Visual C++written commun

4、ication mediumprogram , integratsofUSBbus, Socket communication, effectivelysolvethe communicationproblem betweenQUEST3Dandhardware, Baseonthisprogrambuildasemiphysical simulation of virtual driving.KEYWORDS:simulationSocketUSB0、系统构成Quest3d在制作高效、逼真的三

5、维交互式仿真程序中有着不可比拟的优势，但在外设通讯等功能上却显得力不从心。为了弥补quest3d与USB设备通讯功能的不足，采用VisualC++搭桥的方式，通过TCP/IP协议与quest3d通讯，同时通过Cypress公司提供的API函数与USB设备进行通讯，从而实现虚拟平台quest3d与物理平台USB设备之间的通讯，以达到结合两者的优点，以长补短的目的。系统的结构构成如下图所示：图1：半物理仿真平台总体架构通信中介程序与外部设备的通信使用USB总线，与三维仿真程序的通信使用了TCP/IP

6、协议。三维仿真程序中的客户端必须知道服务器端的IP和端口号才能与之连接，而quest3d在获取本机IP、端口方面并不擅长，因此，由通讯中介程序获取本地IP和端口，通过文本文件与三维仿真程序共享。由于通信中介程序和三维仿真程序分别基于不同的平台构建，本质上是2个独立的程序，为了使三者能构成一个协调的整体，应设置程序的启停顺序，使系统的启停与单一程序没有区别，即通信中介序启动后最小化到系统托盘上，然后创建服务器端，查询USB接口，然后启动三维仿真程序。在退出时，先退出三维仿真程序，之后通信中介程序自

7、动退出。这样，整个系统在启停上成为一个整体。0、QUEST3D中的套接字编程Quest3d目前版本中关于Socket的通信功能并不完备，只能作为TCPClient与已经建立好的TCPServer进行连接。在quest3d中封装好的有关socket通讯的channel有socketaction、socketstring。前者主要用于执行创建客户端的一些命令，如：connect、disconnect、senddata等，后者用于接收服务器端发送来的数据。因为quest3d的程序运行方式是从上到下、从

8、左至右扫描运行的，如果对一个命令不加以限制，将会无限运行下去，造成错误。用这2个channel进行通讯编程时必须与onetime模块配合使用。图2：Quest3d中的程序运行流程socketaction的属性如图3所示，可见执行Connect命令时，需要两个参数:服务器端的IP和端口，仿真程序运行于本机，因此应该使用本机的IP。这两个参数可以事先写入到quest3d的代码中固定下来，但是带来的后果就是程序的可移植性变差，一旦更换电脑或是更改IP地址将导致程序的失效，所以参数应该在程序中动态获取。