基于QTE的ARMDSP嵌入式系統(tǒng)的直流電機監(jiān)控界面的設(shè)計與實現(xiàn)

QT應(yīng)用程序由C++語言進(jìn)行開發(fā)。QT的API分為控件、框架和工具三個部分，其高效的工作性能與其信號和槽的機制是密不可分的。QT／ Embedded開發(fā)流程如圖4所示。

在宿主機上建立QT開發(fā)環(huán)境，安裝交叉編譯工具，包括編譯器、鏈接器、庫函數(shù)等，應(yīng)用程序在宿主機上運行，而產(chǎn)生的目標(biāo)代碼是針對特定的硬件平臺。并且使用QtCreator跨平臺的Qt集成開發(fā)環(huán)境，有助于提高開發(fā)的效率。QT應(yīng)用程序的開發(fā)是在宿主機上調(diào)試通過后，移植到目標(biāo)板上。
3．2 串口通信界面
串口通信界面提供串口屬性設(shè)置、串口數(shù)據(jù)通信的接口函數(shù)以及DSP反饋給ARM9的電機狀態(tài)信息。串口通信界面如圖5所示。通過點擊界面中‘Edit Parameter’按鍵實現(xiàn)對串口各種參數(shù)的配置。正確配置好參數(shù)，點擊‘ConneCt’按鍵即可連接串口，準(zhǔn)備通信。電機狀態(tài)可以點擊‘Receive’獲得?！甅otor’菜單可打開電機控制界面，其控制也是通過生效的串口傳輸。

設(shè)計串口配置的界面時，首先定義結(jié)構(gòu)體serial config，具體如下：

在設(shè)置好串口參數(shù)后，點擊‘Connet’后發(fā)送控件QPushButton信號clicked()，調(diào)用自定義槽函數(shù)setup_serial()，實現(xiàn)對QT控件中各個參數(shù)的讀取，并根據(jù)參數(shù)配置對應(yīng)的串口。其中，由控件portNameComboBox的成員函數(shù)currentText()獲得設(shè)置的串口號，由此讀取串口名稱，并賦值給屬性serial．dev。設(shè)置串口名稱代碼段如下：

類似地讀取串口通信的其他相應(yīng)參數(shù)。接下來，需要打開串口，代碼段如下：

其中，使用open函數(shù)打開串口，獲得串口設(shè)備文件的文件描述符fd_serial。
槽函數(shù)setup_serial()中，完成參數(shù)讀取并打開串口操作后，通過調(diào)用自定義的子函數(shù)set baudrate(int)用來設(shè)置波特率，而子函數(shù)set Parms(int)則是設(shè)置其他參數(shù)。其中主要使用了針對Linux串口通信的termios數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對串口進(jìn)行配置。由于使用串口對電機進(jìn)行讀取或控制，不允許等待，所以對于打開的任何串口，都需要將其設(shè)置為非阻塞工作方式。程序中通過fcntl(fd serial，F(xiàn)_SETFL，O_NONBLOCK)實現(xiàn)把Linux下默認(rèn)為阻塞讀的緩沖設(shè)置為非阻塞讀。

設(shè)計電機狀態(tài)讀取部分時，首先定義了結(jié)構(gòu)體motor_status：

當(dāng)電機處于正常工作狀態(tài)時，點擊界面上‘Receive’，自定義的槽函數(shù)receive data()會響應(yīng)，實現(xiàn)對電機狀態(tài)的讀取。制定的DSP反饋給ARM9的數(shù)據(jù)包的格式如表1所示，數(shù)據(jù)格式大小為16位的char型數(shù)組。在槽函數(shù)中，使用read(fd_serial，buff16)函數(shù)通過串口讀取這16位帶有電機狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)，并賦值給數(shù)組buff[]。

將字符數(shù)組buff[]各個字段傳遞給對應(yīng)motor_status屬性，并分別發(fā)送自定義信號。用于顯示電機狀態(tài)的控件QLabel是QWidget的子類，其槽函數(shù)setText(QString)接收信號并將其顯示。比如，顯示電機轉(zhuǎn)速狀態(tài)的過程是：發(fā)射自定義信號speed_changed(QString)，觸發(fā)QL-abel類型控件label_DiskSpced_value的槽函數(shù)setText(OString)，將當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速顯示在界面上。該信號和槽函數(shù)連接的語句為connect(this,SIGNAL(speed_changed(Qstring))，ui->label DiskSpeed value，SLOT(setText(QString))，實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)顯示。
3．3 電機控制界面
電機控制界面提供了對電機控制指令的配置，電機控制界面如下圖6所示。

點擊‘Edit’鍵可對參數(shù)進(jìn)行編輯，之后點擊‘Send’，通過串口傳輸生效。
先定義了電機參數(shù)結(jié)構(gòu)motor config：

點擊‘Send’后發(fā)送控件QPushButton的信號clicked()，它會觸發(fā)自定義的槽函數(shù)send_data()，實現(xiàn)通過串口傳遞給DSP控制指令。定義DSP接收的電機控制的數(shù)據(jù)格式，如表2所示，需要大小為13位的char型數(shù)組存儲電機控制信息。槽函數(shù)send_data()中，按照格式賦值給
char型buff[]數(shù)組，然后通過函數(shù)write(fd_serial，buff，sizeof(buff))將數(shù)據(jù)寫入串口。

3．4 實驗結(jié)果
完成QT應(yīng)用程序在PC端的Linux下的仿真運行，編譯出在開發(fā)板上執(zhí)行的二進(jìn)制可執(zhí)行文件，最終在嵌入式ARM板上運行效果如圖7所示，實現(xiàn)了ARM與DSP的串行通信及對電機的監(jiān)控。

4 結(jié)語
基于QT／Embedded的GUI應(yīng)用程序運行在嵌入式操作系統(tǒng)Linux上，高效穩(wěn)定，UI設(shè)計提供了良好的用戶體驗，滿足了嵌入式設(shè)備的界面顯示需求。本課題采用ARMDSP+Linux+QT／Embedded的技術(shù)方案，設(shè)計與實現(xiàn)了電機控制界面，顯示了高性能嵌入式處理器、智能化嵌入式操作系統(tǒng)、圖形化應(yīng)用程序在嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用上的可行性。