基于QT/Embedded的可變情報板應(yīng)用程序開發(fā)
[導讀]本文以可變情報板圖形系統(tǒng)的開發(fā)為例，闡述了基于QT的應(yīng)用軟件開發(fā)方法，其友好的人機交互界面以及反應(yīng)快速靈敏的特點，使得該系統(tǒng)具有良好的執(zhí)行效果。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功交付使用并具有良好的穩(wěn)定性。隨著嵌入式技術(shù)的繼續(xù)飛速發(fā)展和用戶需求的不斷增加，相信在未來不久，LED可變情報板系統(tǒng)將會發(fā)揮越來越多的作用。
0引言
QT是奇趣科技推出的一種多平臺的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架。它包括QT開發(fā)庫QT Library、快速開發(fā)工具QT Designer、國際化工具QTLinguist以及開發(fā)助手QT Assistant，由于其可移植性好，而且完全面向?qū)ο?，很容易擴展，因此，QT已成為眾多嵌人式廠家選擇的熱點工具。
1 操作系統(tǒng)選擇
本文主要討論的是一個可變情報板控制器的圖形界面系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要用串口和以太網(wǎng)口兩路來和主控PC和LED情報板通訊，所以，硬件上選擇的是一款采用SAMSUNGS 3C2440A高性能處理器的開發(fā)板。并帶有外部存儲器、兩個五線異步串行口、一個10 M／100 Mbps網(wǎng)口、一個SD卡接口、一個IDE接口，可直接掛接硬盤、LCD和觸摸屏接口等。因此，本設(shè)計選擇uclinux作為操作系統(tǒng)，適合于不帶MMU的微處理器芯片。
2應(yīng)用程序開發(fā)
該程序按照功能可分為三個模塊，分別為界面顯示模塊，串口通訊模塊和以太網(wǎng)通訊模塊。
界面顯示模塊可提供人機交互接口。它采用一種直觀便捷的方式來為用戶系統(tǒng)提供控制功能。程序開始運行后，首先進入主界面，包括菜單欄，狀態(tài)欄和中間區(qū)域界面(包括一個列表框和播放，暫停，下一條，上一條等按鈕，可分別實現(xiàn)不同功能)。
串口通訊模塊用于LED情報板和控制器的通訊，以及輪詢情報板的狀態(tài)信息?？刂瓢迕扛粢欢〞r間發(fā)送一個串口模糊查詢命令，以輪詢與其連接的16個模塊的狀態(tài)信息，被輪詢到的模塊將回送自己所搜集的數(shù)據(jù)，若在指定時間內(nèi)沒有收到該模塊的數(shù)據(jù)信息，則按通訊異常處理。
以太網(wǎng)通訊模塊用來實現(xiàn)主控PC和控制器的通訊．以完成數(shù)據(jù)收發(fā)功能。主控PC作為客戶端連接的控制器，可以發(fā)送控制命令。控制器接收命令后，便可按照通信協(xié)議把命令轉(zhuǎn)換成控制信號，并完成上傳下載文件和改變LED顯示內(nèi)容等功能。
3 關(guān)鍵技術(shù)
3.1 QT的信號與槽的機制
QT使用信號與槽的機制來完成對象間的通訊，它支持同一進程間的對象通訊。連接信號與槽的函數(shù)為：
QObjiect：：connect(const QObject*sender，const chat*signal，const QObject*receiver，const char*member)
當某一個特定系統(tǒng)定義的或者用戶定義的信號被觸發(fā)時，這個信號便被發(fā)射。當事先預(yù)定義的槽接收到這個信號后，便進行相應(yīng)的處理。但是使用了信號與槽機制的類必須在類定義的時候申明Q_OBJECT。此外，用戶也可以使用emit來發(fā)射一個信號，如：emit function (value)。
3.2 串口編程技術(shù)
本系統(tǒng)的整個程序框架遵從linux系統(tǒng)下串口通信編程的標準流程，即：串口的打開、設(shè)置屬性、讀寫數(shù)據(jù)、以及關(guān)閉。Linux下對設(shè)備的管理都是按照文件形式進行的。對串口的讀寫就是對設(shè)備文件的讀寫操作。下面是Linux下的部分操作定義：
◇串口打開函數(shù)：int open (const char*port，int MODE)；
◇設(shè)置屬性：包括波特率和奇偶校檢，停止位，硬件流控，軟件流控等的設(shè)置。
◇串口發(fā)送函數(shù)：int write(intfd，char[]buffer，int Length)。
◇串口接收函數(shù)：int read(int fd，char []buffer，int length)。
◇關(guān)閉串口：close(int fd)。[!--empirenews.page--]
3.3 Socket編程技術(shù)
在本應(yīng)用程序中，控制器一般被設(shè)置為服務(wù)器端，其具體的過程如下：
◇創(chuàng)建套接字：int socket(int domain，inttype，int protocol。
◇綁定socket到特定端口：int bind (intsockfd，struct sockaddr*my_addr，int addrlen)。
◇監(jiān)聽套接字端口：int listen(int sockfd，int backlog)。
◇接受客戶端連接請求：int accept (intsockfd，void*addr，int*addrlen)；
◇發(fā)送數(shù)據(jù)(面向TCP連接)：int send (intsockfd，const void*msg，int len，int flags)。
◇接收數(shù)據(jù)(面向TCP連接)：int rear(intsockfd，void*buf，int len，unsigned int flags)。
◇關(guān)閉套接口：close(socket)。
3.4 進程間的通信技術(shù)
進程間的通信手段主要有管道、消息隊列、信號、共享內(nèi)存、信號量、套接口等等，本文采用的是內(nèi)存共享和信號機制。
(1)內(nèi)存共享
在該方式中，多個進程可以訪問同一塊內(nèi)存空間，它是最快的可用IPC形式，往往使用信號量機制來達到進程同步一互斥。mmap()系統(tǒng)調(diào)用使得進程之間可以通過映射同一個普通文件來實現(xiàn)內(nèi)存共享。當普通文件被映射到進程地址空間后，進程可以向訪問普通內(nèi)存一樣來對文件進行訪問，而不必再調(diào)用read()和write()等操作。
(2)信號機制
該方式可用于通知接受進程有某種事件發(fā)生，是進程間唯一的異步通信機制。該方式的信號安裝代碼為：
int sigaction(int signum，const struct sigaction*act，struct sigaction*oldact)。
而發(fā)送信號的代碼為：
int sigqueue(pid_t pid，int sig，const unionsigval val)。
4 運行步驟
將編譯好的可執(zhí)行文件移植到目標板上，需要以下幾個步驟：
(1)打開電腦的超級終端程序，將計算機串口與目標板相連；
(2)在ARM板加電初始化完畢后，cd到開發(fā)板的tmp文件夾底下，再用超級終端上的上載文件功能，將可執(zhí)行程序下載到板子上。
(3)在命令行敲人chmod 777 xxx，改變可執(zhí)行文件的執(zhí)行權(quán)限。
(4)在命令行敲人.／xxx，并執(zhí)行。此后程序開始運行。
5 結(jié)束語
本文以可變情報板圖形系統(tǒng)的開發(fā)為例，闡述了基于QT的應(yīng)用軟件開發(fā)方法，其友好的人機交互界面以及反應(yīng)快速靈敏的特點，使得該系統(tǒng)具有良好的執(zhí)行效果。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功交付使用并具有良好的穩(wěn)定性。隨著嵌入式技術(shù)的繼續(xù)飛速發(fā)展和用戶需求的不斷增加，相信在未來不久，LED可變情報板系統(tǒng)將會發(fā)揮越來越多的作用。
QT是奇趣科技推出的一種多平臺的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架。它包括QT開發(fā)庫QT Library、快速開發(fā)工具QT Designer、國際化工具QTLinguist以及開發(fā)助手QT Assistant，由于其可移植性好，而且完全面向?qū)ο?，很容易擴展，因此，QT已成為眾多嵌人式廠家選擇的熱點工具。
1 操作系統(tǒng)選擇
本文主要討論的是一個可變情報板控制器的圖形界面系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要用串口和以太網(wǎng)口兩路來和主控PC和LED情報板通訊，所以，硬件上選擇的是一款采用SAMSUNGS 3C2440A高性能處理器的開發(fā)板。并帶有外部存儲器、兩個五線異步串行口、一個10 M／100 Mbps網(wǎng)口、一個SD卡接口、一個IDE接口，可直接掛接硬盤、LCD和觸摸屏接口等。因此，本設(shè)計選擇uclinux作為操作系統(tǒng)，適合于不帶MMU的微處理器芯片。
2應(yīng)用程序開發(fā)
該程序按照功能可分為三個模塊，分別為界面顯示模塊，串口通訊模塊和以太網(wǎng)通訊模塊。
界面顯示模塊可提供人機交互接口。它采用一種直觀便捷的方式來為用戶系統(tǒng)提供控制功能。程序開始運行后，首先進入主界面，包括菜單欄，狀態(tài)欄和中間區(qū)域界面(包括一個列表框和播放，暫停，下一條，上一條等按鈕，可分別實現(xiàn)不同功能)。
串口通訊模塊用于LED情報板和控制器的通訊，以及輪詢情報板的狀態(tài)信息?？刂瓢迕扛粢欢〞r間發(fā)送一個串口模糊查詢命令，以輪詢與其連接的16個模塊的狀態(tài)信息，被輪詢到的模塊將回送自己所搜集的數(shù)據(jù)，若在指定時間內(nèi)沒有收到該模塊的數(shù)據(jù)信息，則按通訊異常處理。
以太網(wǎng)通訊模塊用來實現(xiàn)主控PC和控制器的通訊．以完成數(shù)據(jù)收發(fā)功能。主控PC作為客戶端連接的控制器，可以發(fā)送控制命令。控制器接收命令后，便可按照通信協(xié)議把命令轉(zhuǎn)換成控制信號，并完成上傳下載文件和改變LED顯示內(nèi)容等功能。
3 關(guān)鍵技術(shù)
3.1 QT的信號與槽的機制
QT使用信號與槽的機制來完成對象間的通訊，它支持同一進程間的對象通訊。連接信號與槽的函數(shù)為：
QObjiect：：connect(const QObject*sender，const chat*signal，const QObject*receiver，const char*member)
當某一個特定系統(tǒng)定義的或者用戶定義的信號被觸發(fā)時，這個信號便被發(fā)射。當事先預(yù)定義的槽接收到這個信號后，便進行相應(yīng)的處理。但是使用了信號與槽機制的類必須在類定義的時候申明Q_OBJECT。此外，用戶也可以使用emit來發(fā)射一個信號，如：emit function (value)。
3.2 串口編程技術(shù)
本系統(tǒng)的整個程序框架遵從linux系統(tǒng)下串口通信編程的標準流程，即：串口的打開、設(shè)置屬性、讀寫數(shù)據(jù)、以及關(guān)閉。Linux下對設(shè)備的管理都是按照文件形式進行的。對串口的讀寫就是對設(shè)備文件的讀寫操作。下面是Linux下的部分操作定義：
◇串口打開函數(shù)：int open (const char*port，int MODE)；
◇設(shè)置屬性：包括波特率和奇偶校檢，停止位，硬件流控，軟件流控等的設(shè)置。
◇串口發(fā)送函數(shù)：int write(intfd，char[]buffer，int Length)。
◇串口接收函數(shù)：int read(int fd，char []buffer，int length)。
◇關(guān)閉串口：close(int fd)。[!--empirenews.page--]
3.3 Socket編程技術(shù)
在本應(yīng)用程序中，控制器一般被設(shè)置為服務(wù)器端，其具體的過程如下：
◇創(chuàng)建套接字：int socket(int domain，inttype，int protocol。
◇綁定socket到特定端口：int bind (intsockfd，struct sockaddr*my_addr，int addrlen)。
◇監(jiān)聽套接字端口：int listen(int sockfd，int backlog)。
◇接受客戶端連接請求：int accept (intsockfd，void*addr，int*addrlen)；
◇發(fā)送數(shù)據(jù)(面向TCP連接)：int send (intsockfd，const void*msg，int len，int flags)。
◇接收數(shù)據(jù)(面向TCP連接)：int rear(intsockfd，void*buf，int len，unsigned int flags)。
◇關(guān)閉套接口：close(socket)。
3.4 進程間的通信技術(shù)
進程間的通信手段主要有管道、消息隊列、信號、共享內(nèi)存、信號量、套接口等等，本文采用的是內(nèi)存共享和信號機制。
(1)內(nèi)存共享
在該方式中，多個進程可以訪問同一塊內(nèi)存空間，它是最快的可用IPC形式，往往使用信號量機制來達到進程同步一互斥。mmap()系統(tǒng)調(diào)用使得進程之間可以通過映射同一個普通文件來實現(xiàn)內(nèi)存共享。當普通文件被映射到進程地址空間后，進程可以向訪問普通內(nèi)存一樣來對文件進行訪問，而不必再調(diào)用read()和write()等操作。
(2)信號機制
該方式可用于通知接受進程有某種事件發(fā)生，是進程間唯一的異步通信機制。該方式的信號安裝代碼為：
int sigaction(int signum，const struct sigaction*act，struct sigaction*oldact)。
而發(fā)送信號的代碼為：
int sigqueue(pid_t pid，int sig，const unionsigval val)。
4 運行步驟
將編譯好的可執(zhí)行文件移植到目標板上，需要以下幾個步驟：
(1)打開電腦的超級終端程序，將計算機串口與目標板相連；
(2)在ARM板加電初始化完畢后，cd到開發(fā)板的tmp文件夾底下，再用超級終端上的上載文件功能，將可執(zhí)行程序下載到板子上。
(3)在命令行敲人chmod 777 xxx，改變可執(zhí)行文件的執(zhí)行權(quán)限。
(4)在命令行敲人.／xxx，并執(zhí)行。此后程序開始運行。
5 結(jié)束語
本文以可變情報板圖形系統(tǒng)的開發(fā)為例，闡述了基于QT的應(yīng)用軟件開發(fā)方法，其友好的人機交互界面以及反應(yīng)快速靈敏的特點，使得該系統(tǒng)具有良好的執(zhí)行效果。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)成功交付使用并具有良好的穩(wěn)定性。隨著嵌入式技術(shù)的繼續(xù)飛速發(fā)展和用戶需求的不斷增加，相信在未來不久，LED可變情報板系統(tǒng)將會發(fā)揮越來越多的作用。
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