胡軍鋒 尤澤萌

（山東省海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)重點實驗室 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、智能家電、軍用等各個領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。嵌入式操作系統(tǒng)目前比較流行的就是Linux 與WinCE。由于WinCE 為微軟開發(fā)，代碼不公開，使用上移植行就比較差，并且收費。而Linux 內(nèi)核代碼是完全開源的，免費使用，其代碼方便移植、安全性高、穩(wěn)定性好、效率高，同時支持嵌入式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 開發(fā)的軟件，相同的程序代碼可以在任何支持的平臺上編譯與運行，無需修改源代碼。Qt 可用于各種類型的設(shè)備和產(chǎn)品，從智能電器（移動電話、路由器和機頂盒）到工業(yè)控制設(shè)備（如醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、移動信息系統(tǒng)等）。MiniGui 最初是用于工控設(shè)計的，其小巧、高效率特點適合于簡單界面界面開發(fā)。

本文介紹的基于嵌入式操作系統(tǒng)的氣象監(jiān)測系統(tǒng)使用的是嵌入式UBUNTU 系統(tǒng)，移植了當前最流行的圖形化開發(fā)軟件Qt4。系統(tǒng)需要同時監(jiān)測各種氣象要素，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度、氣壓、能見度、降雨量、太陽輻射度等等氣象參數(shù)。每個氣象參數(shù)一般對應(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)串口通訊類軟件還沒有，比較常用的是第三方的串口類軟件和創(chuàng)建常駐線程的方式來實現(xiàn)。第一種方式問題就是移植起來比較復(fù)雜。第二種方法需要程序員對于內(nèi)核調(diào)度有深入了解，否則在使用線程的時候容易造成系統(tǒng)崩潰。所有鑒于上述情況本文介紹使用QSocketNotifier 類來監(jiān)聽來自文件的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)串口編程。QSocketNotifier 類封裝了Linux 內(nèi)核對于底層端口的操作，使得用戶不需要去了解底層的各種的結(jié)構(gòu)體，是程序開發(fā)變得更加容易，更易理解。

1 軟件原理設(shè)計

Linux 中所有的外設(shè)都被定義為某個文件，對外設(shè)的操作也就是對于其文件進行相應(yīng)的讀寫操作，所以對于串口操作也是對于相應(yīng)的文件進行操作。QSocketNotifier 類對應(yīng)三類事件：QSocketNotifier::Read，QSocketNotifier::Write，QSocketNotifier::Exception。由于采集來自串口的數(shù)據(jù)，這里只使用QSocketNotifier::Read 事件。每個QSocketNotifier 對象只對應(yīng)著一個監(jiān)聽事件，如果需要監(jiān)聽多個事件，那么就要創(chuàng)建相應(yīng)的QSocketNotifier 對象。與傳統(tǒng)的線程方式相比，大大簡化了程序代碼，由于與操作系統(tǒng)完全隔離，使得程序更加穩(wěn)定。假設(shè)需要檢測來自風(fēng)傳感器、溫濕度傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)。那么我們需要創(chuàng)建三個單獨QSocketNotifier 對象，通過相應(yīng)的Qt 事件信號機制來實現(xiàn)。

圖1 軟件流程圖

首先系統(tǒng)初始化打開溫濕度、大氣壓力和風(fēng)傳感器對應(yīng)的串口文件，同時設(shè)置文件通訊波特率。然后創(chuàng)建3 個QSocketNotifier 對象，分別用來監(jiān)控來自溫濕度、大氣壓力和風(fēng)傳感器信號，當監(jiān)聽到某個文件有數(shù)據(jù)傳來，先判斷是否是鍵盤等其他事件，如果是則進入相應(yīng)的鍵盤及其他事件處理函數(shù)。判斷是否是串口事件，如果是其對應(yīng)的QSocketNotifier 就會發(fā)射ativated 信號，然后進入相應(yīng)的slot 處理。使用QSocketNotif 類最大好處是讓程序開發(fā)者不用去詳細了解Linux 操作系統(tǒng)后臺是如何處理串口數(shù)據(jù)的，只要有數(shù)據(jù)來就會觸發(fā)ativated信號，進入每個串口所對應(yīng)的函數(shù)操槽去處理。如果沒有事件發(fā)生，系統(tǒng)繼續(xù)等待事件的發(fā)生。

2 軟件編程實現(xiàn)

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

第二步：為每一個需要監(jiān)聽的串口創(chuàng)建QSocketNotifier 對象。如下所示

3 結(jié)束語

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

［1］姚福鵬.嵌入式數(shù)據(jù)庫在QT/中的應(yīng)用與研究[J].國外電子測量技術(shù)，2010，9:73-79.

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