基于Linux/Qtopia的車載溫度網(wǎng)絡采集

3.2.2  讀接口函數(shù)

　　用戶程序執(zhí)行讀操作的時候可能沒有可以讀取的數(shù)據(jù)，此時需要讓read操作等待直到有數(shù)據(jù)可以讀取。在此采用等待隊列使進程在無數(shù)據(jù)讀取時進入等待，數(shù)據(jù)到達時喚醒。等待隊列設置成一個循環(huán)緩沖區(qū)，每放入一個新數(shù)據(jù)作為緩沖區(qū)的頭，存放時間最久還未被取走的數(shù)據(jù)為緩沖區(qū)的尾。

DS18B20_read( ) {
　　DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);//聲明等待隊列……
Next_try:
　　if(DS18B20dev.head != DS18B20dev.tail) {//等待隊列不為空，即有數(shù)據(jù)
　　DS18B20_ret=Read_Buffer_DS18B20(); //取走緩沖區(qū)的尾
　　copy_to_user( ); //讀取的數(shù)據(jù)送到用戶空間
}
　　else { ……//等待隊列為空，即沒有數(shù)據(jù)
　　add_wait_queue(&queue,&wait);
　　current>state=TASK_INTERRUPTIBLE;//添加等待隊列，聲明狀態(tài)為任務可中斷
　　while((DS18B20dev.head==DS18B20dev.tail)&&!signal_pending(current) {//進入等待
　　schedule();
　　current>state=TASK_INTERRUPTIBLE;
　　　　}//如果緩沖區(qū)為空,Linux內(nèi)核調(diào)度,等待通知
　　current>state = TASK_RUNNING;//得到有數(shù)據(jù)的通知，聲明任務狀態(tài)為運行
　　remove_wait_queue(&queue,&wait);//刪除等待隊列
　　goto Next_try;//返回到讀取數(shù)據(jù)
　　}
}

3.2.3  fasync異步通知函數(shù)

　　異步通知函數(shù)向進程發(fā)送SIGIO信號，通知訪問設備的進程，表示設備已經(jīng)準備好I/O讀寫了，避免主動查詢，提高程序效率。使用異步通知需增加一個struct fasync_struct的結(jié)構指針，然后實現(xiàn)fasync接口函數(shù)。

static struct fasync_struct *fasync;//定義一個結(jié)構體
static int DS18B20_fasync(int fd,struct file *filp,int on) {//實現(xiàn)接口函數(shù)
　　retval = fasync_helper(fd,filp,on,&fasync);
　　if ( retval<0) return retval;return 0;
}

　　最后在需要向用戶空間通知的地方調(diào)用內(nèi)核的kill_fasync函數(shù)。在打開設備函數(shù)中提到的DS18B20Event()功能是：將數(shù)據(jù)放入循環(huán)緩沖區(qū)，喚醒等待隊列并啟動異步通知，其后兩項功能是這樣實現(xiàn)的：
　　wake_up_interruptible(&queue);//喚醒等待隊列
　　if (fasync) {
　　kill_fasync(&fasync,SIGIO,POLL_IN);//發(fā)送異步通知信號
　　}

3.2.4  poll系統(tǒng)調(diào)用操作接口函數(shù)

　　當程序需要進行對多個文件讀寫時，如果某個文件沒有準備好，則系統(tǒng)就會處于讀寫阻塞的狀態(tài)，影響其他文件的讀寫。為了避免讀寫阻塞，使用poll函數(shù)。如果設備無阻塞地讀，就返回POLLIN； 通常的數(shù)據(jù)已經(jīng)準備好，可以讀了，就返回POLLRDNORM。

static unsigned int DS18B20_poll(struct file *flip, poll_table *wait) {
　　poll_wait(flip,&queue,wait);
　　if(DS18B20dev.head != DS18B20dev.tail) {
　　　　return POLLIN|POLLRDNORM;
　　}
　　return 0;
}

3.2.5  release釋放設備函數(shù)

static intDS18B20_release(struct inode *inode,struct file *filp) {
　　ReleaseFlag=0//內(nèi)核停止讀取溫度標志
　　DS18B20_fasync(1,filp,0);//關閉異步通知
　　module_put(THIS_MODULE);//設備計數(shù)器減1
　　return 0;
}

　　寫接口函數(shù)用來通知驅(qū)動。例如通知驅(qū)動讀取通道2的數(shù)據(jù)，在應用程序中執(zhí)行寫接口函數(shù)write（fileno,&SLOT2,1），驅(qū)動設置當前讀通道號為2。

　　至此完成驅(qū)動接口函數(shù)。此驅(qū)動屬于字符設備驅(qū)動，將源程序放在driver/char 目錄下。同時需要修改該目錄下的Kconfig配置文件并添加 Config 18B20_S3C2410選項，修改driver/char/Makefile，添加obj$(CONFIG_18B20_S3C2410) +=S3C2410_18B20.O。最后重新配置內(nèi)核，將驅(qū)動以模塊形式添加到內(nèi)核，這樣就可以編譯驅(qū)動了。

4  Qtopia應用程序設計

（1） 創(chuàng)建工程

　　首先利用QT Designer設計器創(chuàng)建一個窗體應用程序ThermometerFigure.ui。窗體程序創(chuàng)建好后根據(jù)需要添加窗體控件、槽函數(shù)、信號等。圖3為ThermometerFigure類的實現(xiàn)框圖。

（2） ThermometerFigure類實現(xiàn)

　　利用uic工具產(chǎn)生相應的*.cpp和*.h文件（窗體類的實現(xiàn)文件和頭文件）。編輯*.cpp和*.h文件實現(xiàn)各成員函數(shù)、信號槽的連接。具體實現(xiàn)如圖3所示。

（3） 創(chuàng)建main及初始化

　　首先創(chuàng)建main.cpp文件，并在main.cpp 中創(chuàng)建QApplication 對象。QApplication 類負責圖像用戶界面應用程序的控制流和主設置，對所有來自系統(tǒng)和其他源文件的事件進行處理和調(diào)度；還包括應用程序的初始化和結(jié)束。

int main( int argc, char **argv ) {
　　QApplication app(argc,argv);
　　ThemometerFigure wyc;//創(chuàng)建對象
　　app.setMainWidget( &wyc );//選為主窗體
　　wyc.show(); return app.exec();
}

（4） 編輯*.pro文件并生成Makefile

　　利用progen工具創(chuàng)建Thermometer.pro，具體實現(xiàn)如下：

TEMPLATE=app
CONFIG=qt warn_on release
HEADERS=ThermometerFigure.h
SOURCES=ThermometerFigure.cpp \ main.cpp
INTERFACES=

　　執(zhí)行qmake命令生成Makefile文件，執(zhí)行之前要設置相關的環(huán)境變量，編譯器路徑等。

　　qmakeo Makefile Thermometer.pro

（5）  編譯鏈接工程

　　執(zhí)行make命令，將生成目標二進制文件Thermometer，此文件即可在設備上運行。

圖3  ThermometerFigure類的實現(xiàn)框圖

圖4  ThermometerFigure類實現(xiàn)界面

（6）  將可執(zhí)行文件發(fā)布到Linux系統(tǒng)

　　將可執(zhí)行文件添加到Qtopia的根文件系統(tǒng)中，將生成的新的根文件系統(tǒng)燒寫到設備的Flash根文件系統(tǒng)區(qū)，這樣就可以在桌面運行程序了。圖4為 ThermometerFigure類實現(xiàn)界面。

結(jié)語

　　本文介紹了車載信息系統(tǒng)開發(fā)的部分實現(xiàn)方法。通過實例講述了Linux的開發(fā)過程，包括驅(qū)動開發(fā)和應用程序開發(fā)流程。創(chuàng)新點在于將一線制傳感器網(wǎng)絡引入車載信息采集系統(tǒng)，大大簡化了線路結(jié)構，有很高的實用價值。

參考文獻

[1]  鄭靈翔,等.嵌入式系統(tǒng)設計與應用開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.
[2]  南金瑞,等.嵌入式車載信息系統(tǒng)開發(fā)與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.
[3]  朱青,等.一線網(wǎng)絡及其在機車定置試驗臺溫度采集系統(tǒng)中的應用[J].電氣應用,2006,25(9).

劉濱（教授），主要研究方向為嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡化智能儀器儀表；
王永才、張冰（碩士研究生），
趙艷華（講師），研究方向為嵌入式系統(tǒng)。