盧愛紅

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘇州　215009）

基于ARM的Qt/Embedded嵌入式環(huán)境部署

盧愛紅

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘇州215009）

0　引言

基于ARM的嵌入式產(chǎn)品，因CPU具有較高的主頻、豐富的接口、優(yōu)越的可移植性等性能，能適應(yīng)各種嵌入式要求，得到了廣泛的應(yīng)用。在嵌入式終端設(shè)備中，一般要求具有可視化界面。目前幾種常用的嵌入式界面包括：MiniGUI、MicroWindows、DinX、OpenGUI和Qt/Embedded。由Trolltech公司開發(fā)的Qt/Embedded嵌入式界面開發(fā)環(huán)境，是完全面向?qū)ο笏枷氲腃++開發(fā)軟件，提供應(yīng)用程序開發(fā)者藝術(shù)級(jí)圖形界面設(shè)計(jì)所需要的功能，能編程實(shí)現(xiàn)嵌入式開發(fā)板上各種形式接口，如：網(wǎng)口、串口、I2C、USB、I2S等，應(yīng)用靈活，性能優(yōu)越。由于ARM嵌入式產(chǎn)品的硬件軟件資源與個(gè)人電腦相比是有限的，不能提供在ARM產(chǎn)品上直接編輯、編譯圖形用戶界面（GUI）的功能，需要通過交叉編譯環(huán)境，將Linux發(fā)行版本中調(diào)試好的GUI界面部署到ARM產(chǎn)品。Qt/Embedded是為跨平臺(tái)軟件開發(fā)人員設(shè)計(jì)的，提供了支持Linux發(fā)行版本和Windows的Qt集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、持續(xù)更新版本的Qt庫，將交叉編譯生成的Qt庫作為IDE的交叉編譯工具鏈，同時(shí)將Qt庫部署到嵌入式開發(fā)板，可以輕松實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的GUI設(shè)計(jì)。

1　跨平臺(tái)GUI設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中基于Qt/Embedded進(jìn)行跨平臺(tái)的GUI設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是在Linux發(fā)行版本或Windows的Qt集成開發(fā)環(huán)境中編輯設(shè)計(jì)GUI界面，經(jīng)過交叉編譯后，部署到ARM開發(fā)板中運(yùn)行。具體過程為：在Linux發(fā)行版本Ubuntu中安裝Qt集成開發(fā)環(huán)境Qt Creator和交叉編譯工具鏈arm-linux-g++，再交叉編譯生成版本為Qt4.8.1 的Qt庫，在Qt Creator的 “構(gòu)建和運(yùn)行”中指定Qt庫Qt4.8.1的qmake，并將Qt4.8.1部署到ARM開發(fā)板，如此，Qt Creator中編輯的GUI界面程序就可以在ARM開發(fā)板上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)GUI圖形用戶界面的跨平臺(tái)設(shè)計(jì)。

跨平臺(tái)GUI設(shè)計(jì)的流程［1］如圖1所示。

圖1　跨平臺(tái)GUI設(shè)計(jì)的流程

2　IDE環(huán)境配置

Qt的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）采用Qt Creator應(yīng)用程序，可以在Windows平臺(tái)上運(yùn)行，也可以在各種Linux發(fā)行版本中運(yùn)行。開發(fā)環(huán)境基于Ubuntu平臺(tái)時(shí)，集成開發(fā)環(huán)境的配置需要使用root權(quán)限。qt-creator-linuxx86-opensource.bin是Qt Creator的安裝程序，通過Ubuntu的samba共享，拷貝到Ubuntu操作系統(tǒng)中，修改安裝程序的權(quán)限為可執(zhí)行，運(yùn)行qt-creator-linux-x86-opensource.bin，自動(dòng)安裝Qt Creator應(yīng)用程序到Ubuntu操作系統(tǒng)中。具體命令如下：#chmod u+x qtcreator-linux-x86-opensource.bin；#./qt-creator-linuxx86-opensource.bin。

安裝Qt Creator之后，新建項(xiàng)目工程仍不具備Application GUI應(yīng)用，需要安裝Qt庫文件Qt4.8.1，并配置Qt編譯環(huán)境qmake。用Ubuntu操作系統(tǒng)的root賬戶安裝Qt Sdk，下載Qt Sdk源代碼包qt-everywhere-opensource-src-4.8.1.tar.gz，將其解壓縮到/usr/local下，#tar zxvf qt-everywhere-opensource-src-4.8.1.tar.gz-C/usr/ local。安裝Qt Sdk依賴的軟件包：libX11-dev、libXextdev、libXtst-dev。執(zhí)行Qt Sdk中的配置文件configure，在/usr/local/qt-everywhere-opensource-src-4.8.1下執(zhí)行#./configure；#make；#make install。至此，Qt Sdk安裝完成，生成的Qt Sdk庫文件在/usr/local/Trolltech/Qt4.8.1/目錄下。再在Qt Creator應(yīng)用程序中配置Qt Sdk，選擇QT creator->tools->option菜單，選擇“構(gòu)建和運(yùn)行”，在Qt版本中指定手動(dòng)設(shè)置的/usr/local/Trolltech/Qt4.8.1/ bin/qmake，并在工具鏈中確認(rèn)檢測到GCC工具鏈。配置完成后，新建Qt工程時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)Application菜單中的Qt GUI應(yīng)用。

交叉編譯生成能被ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)識(shí)別的Qt GUI界面設(shè)計(jì)的可執(zhí)行文件，需要交叉編譯Qt庫文件Qt4.8.1，并配置 Qt的交叉編譯環(huán)境 armqmake。執(zhí)行Qt Sdk中的配置文件configure，在/usr/local/qt-everywhere-opensource-src-4.8.1下執(zhí)行#cd qteverywhere-opensource-src-4.8.1；#echo yes|./configure -prefix/opt/Qt4.8-opensource-embedded arm-xplatform qws/linux-arm-g++-no-webkit-qt-libtiff-qtlibmng-qt-mouse-tslib-qt-mouse-pc-no-mouse-linuxtp-no-neon。上面的主要參數(shù)含義說明如下：-embedded arm：表示將編譯針對(duì)arm平臺(tái)的embedded版本；-xplatform qws/linux-arm-g++：表示使用arm-linux交叉編譯器進(jìn)行編譯；-qt-mouse-tslib：表示將使用tslib來驅(qū)動(dòng)觸摸屏；-prefix/opt/Qt4.8：表示Qt4.8最終的安裝路徑是/opt/Qt4.8，布置到ARM開發(fā)板時(shí)，需要將Qt4.8拷貝到此路徑。執(zhí)行以下命令進(jìn)行編譯并安裝Qt4.8：#make；#make install。安裝完成后，在Qt Creator的“構(gòu)建和運(yùn)行”中指定qmake和交叉編譯工具鏈Linux ICC為arm-linux-g++和arm-linux-gdb。配置完成，新建Qt工程，在“項(xiàng)目”菜單欄可以指定交叉編譯的qmake和 Linux ICC工具鏈。編譯輸出的就是能被ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)識(shí)別的Qt GUI界面設(shè)計(jì)的可執(zhí)行文件。

將Qt4.8部署到ARM開發(fā)板時(shí)，根據(jù)Qt4.8庫文件交叉編譯時(shí)-prefix參數(shù)指定的目錄，將Qt4.8庫文件安裝在/opt/Qt4.8目錄下，在Ubuntu上將Qt4.8打包，再解壓到ARM開發(fā)板上的/opt目錄下：@#cd/opt；@# tar xvzf Qt4.8.tgz-C/opt。

要在ARM開發(fā)板上正確運(yùn)行Qt的GUI程序，除了要求安裝Qt4.8庫文件外，還需要編寫一個(gè)腳本setqt4env，這個(gè)腳本用于設(shè)置Qt程序所需要的環(huán)境變量。腳本文件的位置是/bin/setqt4env。輸入以下命令創(chuàng)建 并 編 寫 腳 本/bin/setqt4env：@#vi/bin/setqt4env；@#chmod+x/bin/setqt4env。文件具體要修改的內(nèi)容：export set QTDIR=/opt/Qt4.8；export set QPEDIR=/opt/ Qt4.8；export set QWS_MOUSE_PROTO="TSLIB:/dev/ event1 MouseMan:/dev/mouse0"。

3　實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)

選用主CPU為S3C2440的開發(fā)板，并已燒錄好內(nèi)核和文件系統(tǒng)。開發(fā)環(huán)境選用Ubuntu12.04版本，安裝Qt Creator2.5.1，Qt庫文件選用Qt4.8.1，交叉編譯工具鏈選用4.3.4版本。

以一個(gè)簡單的基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器和客戶端信息傳輸?shù)腝t GUI程序?yàn)槔f明Qt的嵌入式開發(fā)環(huán)境部署的流程。一般來說，基于ARM的嵌入式產(chǎn)品，以ARM開發(fā)板作為網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，負(fù)責(zé)監(jiān)控現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和傳輸，以PC機(jī)作為客戶端，客戶端主動(dòng)連接服務(wù)器，并查詢現(xiàn)場數(shù)據(jù)，向服務(wù)器發(fā)送執(zhí)行操作的指令。在ARM開發(fā)板上運(yùn)行服務(wù)器程序，需要在ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)中部署Qt的嵌入式環(huán)境，服務(wù)器程序經(jīng)過交叉編譯后，燒錄到ARM開發(fā)板，在PC機(jī)上運(yùn)行的客戶端程序采用非交叉編譯的方法編譯，最終，在服務(wù)器和客戶端設(shè)備保證網(wǎng)絡(luò)連通的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)通信。

Qt提供了完全使用類封裝的socket，用戶不需要接觸底層的各種結(jié)構(gòu)體。socket的類封裝，采用Qt本身的信號(hào)-槽機(jī)制，使編寫的程序更容易理解。在pro文件中添加network模塊QT+=network。Qt使用socket類提供的QTcpServer和QTcpSocket進(jìn)行TCP網(wǎng)絡(luò)編程。QTcpServer類負(fù)責(zé)TCP建立 （監(jiān)聽端口），QTcpSocket負(fù)責(zé)TCP會(huì)話（管理客戶通信數(shù)據(jù)）。涉及頭文件包括：監(jiān)聽端口的QTcpServer、客戶連接管理的QTcpSocket、事件驅(qū)動(dòng)的句柄監(jiān)聽類文件QSocketNotifier。

基于面向?qū)ο笏枷氲姆?wù)器端Qt程序流程圖［2］如圖2所示。

圖2　服務(wù)器端Qt程序流程圖

客戶端跟服務(wù)器端的區(qū)別在于不要進(jìn)行端口監(jiān)聽，使用QTcpSocket類的connectToHost函數(shù)連接服務(wù)器即可，其它實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端一致。

服務(wù)器端程序交叉編譯后，部署到ARM開發(fā)板，可以與Ubuntu主機(jī)中的客戶端程序?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定流暢的通信。

4　結(jié)語

本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了Qt的嵌入式環(huán)境的部署，實(shí)現(xiàn)了Qt的IDE開發(fā)環(huán)境Qt Creator的交叉編譯條件和非交叉編譯條件的配置，ARM開發(fā)板上的文件系統(tǒng)中的Qt庫文件的部署，并在ARM開發(fā)板上用腳本程序setqt4env配置Qt運(yùn)行的環(huán)境變量，最終將交叉編譯后的Qt程序拷貝到ARM開發(fā)板后，能夠順利啟動(dòng)。本設(shè)計(jì)在Qt設(shè)計(jì)環(huán)境中，以網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆?wù)器和客戶端程序?yàn)槔?，提供了以完全面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計(jì)Qt的GUI程序的思路，實(shí)驗(yàn)證明Qt嵌入式環(huán)境部署的方法能夠很好地適應(yīng)各種Linux開發(fā)環(huán)境和ARM開發(fā)板的版本，具有很好的魯棒性。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為ARM開發(fā)板的Qt的GUI應(yīng)用提供了較完整的解決方案和系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)思路，但是功能相對(duì)簡單，在實(shí)際企業(yè)應(yīng)用中，需在此框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化細(xì)節(jié)。

［1］盧愛紅.基于Qt/Embedded的水務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng).計(jì)算機(jī)時(shí)代［J］，2014（12）:22.

［2］田磊.嵌入式Linux系統(tǒng)中基于QT庫的應(yīng)用程序設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)室研究與探索［J］，2014，33（5）:84.

［3］陳敬，向偉.基于嵌入式Linux的QT/Embedded移植與應(yīng)用開發(fā).電腦與信息技術(shù)［J］，2013，21（1）:57.

［4］吳子平，徐愛鈞.基于Qt/Embedded的嵌入式GUI的研究與構(gòu)建.電腦開發(fā)與應(yīng)用［J］，2012，25（1）:13.

［5］盧愛紅，劉中原，馮蓉珍.基于ARM的自助出票機(jī)便攜式終端設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)時(shí)代［J］，2013（9）:28.

［6］MICHAEL Owens.The Definitive Guide to SQLite［M］.US:Apress，2006.

Random Sampling；JavaScript；Program Design

A Random Sampling Program Design Based on JavaScript

XU Peng1，XU Qing-yuan2
（1．The 5th Electronics Research Institute of MII，Guangzhou 510610；2．Department of Electronic Communication&Software Engineering，Nanfang Colloge，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510970）

1007-1423（2015）33-0054-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.33.015

盧愛紅（1981-），女，江蘇南通人，講師，在讀博士研究生，研究方向?yàn)闊o線通信、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

2015-11-14

2015-11-20

嵌入式ARM產(chǎn)品對(duì)GUI設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求日益提高，本設(shè)計(jì)提供在ARM開發(fā)板上部署Qt/Embedded嵌入式環(huán)境的方法，詳細(xì)描述Qt/Embedded的集成開發(fā)環(huán)境的配置過程、Qt的庫文件Qt4.8的交叉編譯和非交叉編譯的方法、ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)環(huán)境配置流程，最后以Qt環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)通信的服務(wù)器和客戶端程序的設(shè)計(jì)部署為例，驗(yàn)證該設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)證明，基于完全面向?qū)ο笏枷氲腝t嵌入式GUI界面嵌入式環(huán)境部署的可實(shí)現(xiàn)性和優(yōu)越性，為ARM嵌入式產(chǎn)品的界面設(shè)計(jì)提供了一種有競爭力的解決方案。

Qt/Embedded；GUI；ARM；嵌入式環(huán)境

In daily life，one or more data is often needed to be randomly selected from a certain amount of data.Introduces a method to design a random sampling program based on JavaScript.The program flow chart is designed，analyzes the key points of programing，by an example，demonstrates the implementation effect of the random sampling program.