基于Linux系統(tǒng)的嵌入式工控量熱儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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另外，在這里還簡(jiǎn)單介紹下系統(tǒng)的文件系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用的文件系統(tǒng)是busybox，busybox它具備了linux中一些昀基本的指令，同時(shí)它昀主要的一個(gè)特點(diǎn)就是占用空間小，是 embedded文件系統(tǒng)中昀理想的選擇。
2.2.2圖形庫(kù) qte的配置和移植
Qte是荷蘭 Trolletch公司的圖形化界面開發(fā)工具 Qt的嵌入式版本，它通過(guò)Qt API與Linux I/O直接交互，擁有較高的運(yùn)行效率，而且整體采用面向?qū)ο缶幊蹋瑩碛辛己玫伢w系架構(gòu)和編程模式，它采用 framebuffer作為底層的圖形接口，并使用 c++進(jìn)行封裝，具有良好的移植性,同時(shí)，我們可以把用 Qt的Designer開發(fā)出來(lái)的GUI應(yīng)用程序，通過(guò)交叉編譯后可直接移植到Qte嵌入式平臺(tái)。
本系統(tǒng)使用的是Qt-embedded-3.3.2作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)圖形庫(kù)，在進(jìn)行圖形庫(kù)編譯之前，為了能使移植后的圖形庫(kù)支持觸摸屏，則需對(duì)圖形庫(kù)源碼進(jìn)行如下修改：①在源文件包的 /src/embedded下的qmouselinuxtp_qws.h中添加兩行代碼 #define QT_QWS_IPAQ和#define QT_QWS_IPAQ_RAW；②對(duì) qmouselinuxtp_qws.cpp做如下的修改，即把源文件中打開的觸摸屏設(shè)備節(jié)點(diǎn)要改成自己所用觸摸屏設(shè)備節(jié)點(diǎn)，如本系統(tǒng)中改成為：/dev/touchscreen/0raw。通過(guò)如上的修改后就可以對(duì)圖形庫(kù)進(jìn)行配置了，即如下： ./configure -embedded arm -qt-mouse-linuxtp -qt-kbd-usb,配置、編譯成功后，將 /lib下的庫(kù)文件移植到目標(biāo)板上的 /lib目錄下，這樣就完成了圖形庫(kù)Qte及觸摸屏支持的配置和移植。
3 Qte平臺(tái)上用戶應(yīng)用程序模塊的實(shí)現(xiàn)
3.1 本系統(tǒng)應(yīng)用程序模塊分析
本系統(tǒng)的用戶應(yīng)用程序用qt跨平臺(tái)語(yǔ)言編寫，通過(guò)交叉編譯后移植到目標(biāo)板上，而應(yīng)用程序主要包括如圖3所示的幾個(gè)模塊：實(shí)驗(yàn)顯示模塊、 usb通信模塊、儀器實(shí)驗(yàn)控制模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，另外還有數(shù)據(jù)打印模塊等。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/152018.htm
⑴實(shí)驗(yàn)顯示模塊它包括系統(tǒng)的主界面、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果顯示界面。其中主界面通過(guò)菜單控件按鈕來(lái)調(diào)用其它的模塊，試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入界面是在儀器試驗(yàn)當(dāng)中輸入時(shí)間和試驗(yàn)樣品的質(zhì)量數(shù)等，而結(jié)果顯示界面是把由 usb通信設(shè)備返送回來(lái)的下位機(jī)試驗(yàn)所得結(jié)果及下位機(jī)的狀態(tài)顯示出來(lái)。
⑵儀器試驗(yàn)控制模塊。儀器試驗(yàn)?zāi)K是本系統(tǒng)昀重要的程序模塊，系統(tǒng)要完成的各項(xiàng)功能都是在此模塊中來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，在本嵌入式工控量熱儀中，它具體要完成的任務(wù)是以下一些：往下位機(jī)發(fā)送命令，控制下位機(jī)試驗(yàn)的開始和停止；采集下位機(jī)試驗(yàn)溫度；控制下位機(jī)內(nèi)、外桶水位平衡；同時(shí)，當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束后，控制 usb通信設(shè)備把下位機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果采集回來(lái)等。
⑶usb通信模塊。 usb通信模塊在前面也已經(jīng)簡(jiǎn)單的介紹過(guò)它主要的功能是負(fù)責(zé)把從上位機(jī)接受來(lái)的輸入數(shù)據(jù)和控制命令發(fā)送到下位機(jī)，同時(shí)又把下位機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果返送回上位機(jī)。因此為了能使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸，在應(yīng)用程序中定義了兩個(gè)用以接受和傳輸數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)體 struct DOWN_DATA、UP_DATA，每個(gè)結(jié)構(gòu)體是 64字節(jié)。而在程序中對(duì) usb68013通信設(shè)備的操作是利用Linux下的設(shè)備文件的 I/O操作，打開 usb68013通信設(shè)備是： open( /dev/usb/skel0, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY )，其中 skel0是usb68013設(shè)備在系統(tǒng)中的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。成功打開通信設(shè)備后就可以進(jìn)行上、下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信了，即往設(shè)備上發(fā)送數(shù)據(jù)和從設(shè)備上讀取數(shù)據(jù)，這分別為： write(m_hDev,(UCHAR*)writeBuffer,64)、 read(m_hDev,(UCHAR*)readBuffer,64)，這樣就成功的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的通信。
⑷數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。本工控量熱儀由于是用來(lái)測(cè)量某種樣品的發(fā)熱量的，那么，通常要對(duì)此樣品進(jìn)行多次的試驗(yàn)，再來(lái)取平均值，因此，利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的保存是非常必要的。在本系統(tǒng)中使用的是sqlite-3.3.6這一零配置的數(shù)據(jù)庫(kù)，這種數(shù)據(jù)庫(kù)它主要的特點(diǎn)就是體積小、封裝了一些基本的數(shù)據(jù)庫(kù)API接口函數(shù)、操作簡(jiǎn)單、易于移植，是嵌入式系統(tǒng)中昀理想的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試
通過(guò)上面的討論，本系統(tǒng)的各模塊都已經(jīng)成功的設(shè)計(jì)出并得以實(shí)現(xiàn)。由于系統(tǒng)基于 QTE設(shè)計(jì)出圖形用戶界面，則提供良好的人機(jī)交互，使系統(tǒng)更易于操作和管理。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，本系統(tǒng)上位機(jī)各模塊能夠很好的達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)，整個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)控制下位機(jī)試驗(yàn)，并把結(jié)果正確顯示出。如圖4所示為系統(tǒng)圖形用戶界面的試驗(yàn)控制模塊。
4 結(jié)論
本文根據(jù)需要對(duì)嵌入式工控量熱儀的上位機(jī)軟、硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和構(gòu)建進(jìn)行了深入的討論，并得出了方案的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，昀終還給出了系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試框圖，從而驗(yàn)證了嵌入式工控量熱儀的可行性、實(shí)用性。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①系統(tǒng)上位機(jī)利用arm嵌入式平臺(tái)來(lái)代替原來(lái)的pc機(jī)，這樣使成本降低了，昀重要就是嵌入式平臺(tái)相比于 pc機(jī)體積更小，這樣設(shè)備就越便攜、實(shí)用；②系統(tǒng)使用QT跨平臺(tái)語(yǔ)言來(lái)編寫系統(tǒng)的應(yīng)用程序，這樣程序具有良好的移植性，同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)出用戶界面，并用觸摸屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，具有友好的人機(jī)交互。
評(píng)論