胡軍鋒 尤澤萌

（山東省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所，山東 青島 266001）

0 引言

嵌入式操作系統(tǒng)異軍突起，在工業(yè)監(jiān)測(cè)、智能家電、軍用等各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。嵌入式操作系統(tǒng)目前比較流行的就是Linux 與WinCE。由于WinCE 為微軟開(kāi)發(fā)，代碼不公開(kāi)，使用上移植行就比較差，并且收費(fèi)。而Linux 內(nèi)核代碼是完全開(kāi)源的，免費(fèi)使用，其代碼方便移植、安全性高、穩(wěn)定性好、效率高，同時(shí)支持嵌入式CPU，如POWERPC、ARM、X86、MIPS 等，故得到廣泛的應(yīng)用。嵌入式Linux 中圖形開(kāi)發(fā)軟件主要有Qt[1]與MiniGui[2]。前者是基于C++后者是基于C的。使用Qt 開(kāi)發(fā)的軟件，相同的程序代碼可以在任何支持的平臺(tái)上編譯與運(yùn)行，無(wú)需修改源代碼。Qt 可用于各種類(lèi)型的設(shè)備和產(chǎn)品，從智能電器（移動(dòng)電話(huà)、路由器和機(jī)頂盒）到工業(yè)控制設(shè)備（如醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、移動(dòng)信息系統(tǒng)等）。MiniGui 最初是用于工控設(shè)計(jì)的，其小巧、高效率特點(diǎn)適合于簡(jiǎn)單界面界面開(kāi)發(fā)。

本文介紹的基于嵌入式操作系統(tǒng)的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的是嵌入式UBUNTU 系統(tǒng)，移植了當(dāng)前最流行的圖形化開(kāi)發(fā)軟件Qt4。系統(tǒng)需要同時(shí)監(jiān)測(cè)各種氣象要素，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度、氣壓、能見(jiàn)度、降雨量、太陽(yáng)輻射度等等氣象參數(shù)。每個(gè)氣象參數(shù)一般對(duì)應(yīng)著一種智能傳感器，這種智能傳感器很多都是具備串口通訊的。目前Qt4 之前版本中有關(guān)串口通訊類(lèi)軟件還沒(méi)有，比較常用的是第三方的串口類(lèi)軟件和創(chuàng)建常駐線(xiàn)程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一種方式問(wèn)題就是移植起來(lái)比較復(fù)雜。第二種方法需要程序員對(duì)于內(nèi)核調(diào)度有深入了解，否則在使用線(xiàn)程的時(shí)候容易造成系統(tǒng)崩潰。所有鑒于上述情況本文介紹使用QSocketNotifier 類(lèi)來(lái)監(jiān)聽(tīng)來(lái)自文件的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)串口編程。QSocketNotifier 類(lèi)封裝了Linux 內(nèi)核對(duì)于底層端口的操作，使得用戶(hù)不需要去了解底層的各種的結(jié)構(gòu)體，是程序開(kāi)發(fā)變得更加容易，更易理解。

1 軟件原理設(shè)計(jì)

Linux 中所有的外設(shè)都被定義為某個(gè)文件，對(duì)外設(shè)的操作也就是對(duì)于其文件進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作，所以對(duì)于串口操作也是對(duì)于相應(yīng)的文件進(jìn)行操作。QSocketNotifier 類(lèi)對(duì)應(yīng)三類(lèi)事件：QSocketNotifier::Read，QSocketNotifier::Write，QSocketNotifier::Exception。由于采集來(lái)自串口的數(shù)據(jù)，這里只使用QSocketNotifier::Read 事件。每個(gè)QSocketNotifier 對(duì)象只對(duì)應(yīng)著一個(gè)監(jiān)聽(tīng)事件，如果需要監(jiān)聽(tīng)多個(gè)事件，那么就要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的QSocketNotifier 對(duì)象。與傳統(tǒng)的線(xiàn)程方式相比，大大簡(jiǎn)化了程序代碼，由于與操作系統(tǒng)完全隔離，使得程序更加穩(wěn)定。假設(shè)需要檢測(cè)來(lái)自風(fēng)傳感器、溫濕度傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)。那么我們需要?jiǎng)?chuàng)建三個(gè)單獨(dú)QSocketNotifier 對(duì)象，通過(guò)相應(yīng)的Qt 事件信號(hào)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1 軟件流程圖

首先系統(tǒng)初始化打開(kāi)溫濕度、大氣壓力和風(fēng)傳感器對(duì)應(yīng)的串口文件，同時(shí)設(shè)置文件通訊波特率。然后創(chuàng)建3 個(gè)QSocketNotifier 對(duì)象，分別用來(lái)監(jiān)控來(lái)自溫濕度、大氣壓力和風(fēng)傳感器信號(hào)，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到某個(gè)文件有數(shù)據(jù)傳來(lái)，先判斷是否是鍵盤(pán)等其他事件，如果是則進(jìn)入相應(yīng)的鍵盤(pán)及其他事件處理函數(shù)。判斷是否是串口事件，如果是其對(duì)應(yīng)的QSocketNotifier 就會(huì)發(fā)射ativated 信號(hào)，然后進(jìn)入相應(yīng)的slot 處理。使用QSocketNotif 類(lèi)最大好處是讓程序開(kāi)發(fā)者不用去詳細(xì)了解Linux 操作系統(tǒng)后臺(tái)是如何處理串口數(shù)據(jù)的，只要有數(shù)據(jù)來(lái)就會(huì)觸發(fā)ativated信號(hào)，進(jìn)入每個(gè)串口所對(duì)應(yīng)的函數(shù)操槽去處理。如果沒(méi)有事件發(fā)生，系統(tǒng)繼續(xù)等待事件的發(fā)生。

2 軟件編程實(shí)現(xiàn)

第一步：打開(kāi)大氣壓力、溫濕度、風(fēng)傳感器對(duì)應(yīng)的文件，設(shè)置相關(guān)波特率。

第二步：為每一個(gè)需要監(jiān)聽(tīng)的串口創(chuàng)建QSocketNotifier 對(duì)象。如下所示

3 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了基于QSocketNotifier 的串口監(jiān)聽(tīng)方式，這種方式相比起第三方串口類(lèi)，其編程比較簡(jiǎn)單，易于初學(xué)者使用。缺點(diǎn)就是Qt3.0 以前版本中沒(méi)有QSocketNotifier 類(lèi)，只有Qt4.0 以后的版本才有。

［1］姚福鵬.嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)在QT/中的應(yīng)用與研究[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2010，9:73-79.

［2］張升，陶維青，黃林.嵌入式圖形開(kāi)發(fā)界面MinuGui[J].儀器儀表用戶(hù)，2013，2.