基于Qt/Embedded的物流信息終端導(dǎo)航定位功能設(shè)計(jì)

摘 要：本文介紹了Qt/Embedded圖形界面系統(tǒng)在嵌入式Linux系統(tǒng)和S3C2410平臺的物流信息終端上的移植與開發(fā)過程，以及在物流信息終端上定位功能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和Qt/Embedded編程實(shí)現(xiàn)，并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

Qt/Embedded是奇趣科技推出的基于Linux的嵌入式平臺開發(fā)工具，是Qt的嵌入式版本。由于KDE等項(xiàng)目均使用Qt作為支持庫,所以許多基于Qt的X Windows程序可以非常方便地移植到Qt/Embedded版本上。Qt/Embedded具有面向?qū)ο?、跨平臺和界面設(shè)計(jì)方便美觀等優(yōu)點(diǎn)，已得到了廣泛的應(yīng)用。
本文針對當(dāng)前物流行業(yè)終端定位功能的需求，提出與之相適應(yīng)的物流終端定位功能實(shí)現(xiàn)方案，并利用Qt/Embedded，在基于嵌入式Linux和S3C2410的物流信息化終端平臺上對終端定位功能進(jìn)行了初步實(shí)現(xiàn)。
　　
軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總體情況和物流配送過程中對定位數(shù)據(jù)的可靠性、連續(xù)覆蓋性、精度的要求，并綜合考慮各種定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)成熟度、實(shí)現(xiàn)成本等因素，本系統(tǒng)在物流配送網(wǎng)絡(luò)中采用了GPS輔助定位系統(tǒng)，即GPS+CellID+RFID+圖形道路匹配相結(jié)合的定位技術(shù)。

系統(tǒng)的軟硬件功能框圖如圖1所示，開發(fā)板CPU采用的是三星公司的S3C2410。該處理器內(nèi)部集成了ARM公司ARM920T處理器核的32位微控制器。GPS模塊利用RS232接口與開發(fā)板通信，提供衛(wèi)星定位信號；GSM/GPRS模塊提供通信以及CELLID定位信息獲??；RFID模塊提供標(biāo)簽信息采集和RFID定位功能。終端通過GSM/GPRS通信網(wǎng)絡(luò)與物流信息控制中心建立聯(lián)系，提交相關(guān)數(shù)據(jù)采集信息和接收物流信息控制中心指令。

圖1 系統(tǒng)軟、硬件功能框圖

系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，移植Qt/Embedded 3.3.4和SQLITE數(shù)據(jù)庫，采用Qt編程實(shí)現(xiàn)物流信息化終端定位功能。

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以S3C2410平臺為核心，通過RS-232串口從GPS模塊、GSM/GPRS模塊、RFID模塊提取定位信息，加以分析轉(zhuǎn)換，并根據(jù)需要用于終端導(dǎo)航或通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)提交給物流信息控制中心?！　?BR>
宿主機(jī)開發(fā)環(huán)境建立

由于目標(biāo)平臺資源所限，需要搭建交叉編譯環(huán)境，本系統(tǒng)開發(fā)過程中采用的平臺如下：
宿主機(jī)：RED HAT 9.0
Qt/X11 3.3.4
Qt/Embedded 3.3.4
SQLITE 2.8.16
cross-2.95.3.tar.bz2
目標(biāo)機(jī)：Linux Kernel 2.4.18
Qt/Embedded 3.3.4
SQLITE 2.8.16

Qt/Embedded 3.3.4移植

為了正確交叉編譯Qt/Embedded，建議宿主機(jī)完全安裝RED HAT 9.0，同時(shí)要確保UUID、ZLIB、JPEG、GIF、PNG、SQLITE等Qt中所需要的頭文件、庫文件在交叉編譯前正確安裝，并移植相應(yīng)的庫文件至目標(biāo)機(jī)中，此類文件的具體安裝在此不再贅述。下面主要對Qt/Embedded 3.3.4的交叉編譯及移植進(jìn)行詳細(xì)討論。

下載解壓源文件
$ cd ~
$ mkdir -p qt_embedded/
$ cd qt_embedded
$ wget ftp://ftp.trolltech.com/qt/source/qt-x11-free-3.3.4.tar.bz2
$ wget ftp://ftp.trolltech.com/qt/source/qt-embedded-free-3.3.4.tar.bz2
$ tar jxf qt-x11-free-3.3.4.tar.bz2
$ tar jxf qt-embedded-free-3.3.4.tar.bz2
$ mkdir -p qt-embedded-free-3.3.4-target/
$ sudo cp -r qt-embedded-free-3.3.4/ qt-embedded-free-3.3.4-target/
安裝Qt/X11
$ cd qt-x11-free-3.3.4
$ export QTDIR=$PWD
$ export PATH=$QTDIR/bin:$PATH
$ export LD_LIBRARY_PATH =$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY _PATH
$ echo yes | ./configure -thread -plugin-sql-sqlite -prefix /usr/local/ Qt-3.3.4/
$ make
$ sudo make install

安裝Qt/E 3.3.4的宿主機(jī)版本

為便于在宿主機(jī)上進(jìn)行嵌入式程序開發(fā)，利用qvfb進(jìn)行虛擬嵌入式LCD屏幕顯示。

$ cd ../qt-embedded-free-3.3.4
$ export QTDIR=$PWD
$ export PATH=$QTDIR/bin:$PATH
$ export LD_LIBRARY_PATH =$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY _PATH
$ echo yes | ./configure -thread -plugin-sql-sqlite -prefix /usr/local/Qt-embedded-3.3.4-host -qvfb
$ make
$ sudo make install
$ sudo cp -r lib/fonts/ /usr/local/Qt-embedded-3.3.4-host/lib/
安裝Qt/E 3.3.4的目標(biāo)機(jī)版本
$ cd ../qt-embedded-free-3.3.4-target
$ cp ../qt-x11-free-3.3.4/bin/uic bin/(注意：需拷貝uic工具的QT/X11版本至安裝目錄中)

由于Qt/E3.3.4沒有專門針對觸摸屏的配置選項(xiàng)，為了確保觸摸屏能正常工作，可以利用現(xiàn)有的配置選項(xiàng)進(jìn)行修改，以滿足實(shí)際需要?，F(xiàn)利用qt-mouse-Linuxtp修改觸摸屏驅(qū)動(dòng)。

修改src/embedded/qmouselinuxtp-qws.h，添加下面兩行：
#define Qt_QWS_IPAQ
#define Qt_QWS_IPAQ_RAW

修改src/embedded/qmouselinuxtp-qws.cpp，把文件中/dev/**3600改為開發(fā)板ARM-Linux操作系統(tǒng)中相應(yīng)觸摸屏驅(qū)動(dòng)的名稱/dev/touchscreen/0raw。

$ echo yes | ./configure -embedded arm -shared -debug -no-cups -thread -plugin-sql-sqlite -no-ipv6 -qt-mouse-Linuxtp -prefix /usr/local/Qt-embedded-3.3.4-target -depths 16 -system-libpng -system-libjpeg
$ export QMAKESPEC=qws/linux-arm-g++
$ make
$ sudo make install
$ sudo cp -r lib/fonts/ /usr/local/Qt-embedded-3.3.4-target/lib/

此時(shí)，將交叉編譯的Qt/E 3.3.4的庫文件下載至開發(fā)板中，并設(shè)置相應(yīng)的環(huán)境變量QTDIR、PATH、LD_LIBRARY_PATH等。另外還要設(shè)置觸摸屏環(huán)境變量如下：
$ export QWS_MOUSE_ PROTO=LinuxTP:/dev/touchscreen/0raw
$ export QWS_KEYBOARD=

此時(shí)，觸摸屏可能仍無法工作或誤差較大，其主要原因是開發(fā)板操作系統(tǒng)中/etc/pointercal文件不存在或該文件中對觸摸屏進(jìn)行調(diào)整的校準(zhǔn)參數(shù)不正確，需對/etc/pointercal文件進(jìn)行修改。修改方法有兩種：一種方法是直接新建該文件，并在文件中按正確格式添加相應(yīng)參數(shù)；另一種方法是交叉編譯tslib-1.3.tar.bz2，將生成的校準(zhǔn)程序拷貝至目標(biāo)板，設(shè)置環(huán)境變量，運(yùn)行校準(zhǔn)程序，可直接生成高精度的/etc/pointercal文件。這里推薦使用第二種方法。

至此，Qt/E3.3.4便可在目標(biāo)板上正確執(zhí)行，移植完畢。

Qt/E編程

本文采用Qt/Embedded 3.3.4版本，主要是考慮到Qt/E 3.3版本相對以往版本更成熟，可視化編程相對更方便易用，且其支持SQLITE數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)，便于數(shù)據(jù)庫操作與編程。在本設(shè)計(jì)中主要使用了Qt/E的畫布模塊、SQL模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊及多線程編程，縮短了程序的開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。下面主要就多線程編程和畫布模塊編程進(jìn)行討論。

多線程編程

通常情況下圖形用戶界面應(yīng)用程序有一個(gè)執(zhí)行線程并且每次執(zhí)行一個(gè)操作。如果用戶在單線程的應(yīng)用程序中從用戶界面中調(diào)用一個(gè)耗時(shí)的操作，當(dāng)這個(gè)操作被執(zhí)行的時(shí)候，用戶界面通常會被凍結(jié)。本實(shí)現(xiàn)使用QThread子類化得到QGPSThread類，并使用QMutex、QSemphore和QWaitCondition來同步各線程。QGPSThread類用于通過串口編程接收GPS模塊的$GPRMC定位數(shù)據(jù)幀，并加以解析，得到實(shí)時(shí)的經(jīng)緯度等定位信息，供其它線程使用。

畫布模塊

畫布模塊中QCanvas庫是一個(gè)高度優(yōu)化的二維繪圖庫，QCanvas可以包含很多任意圖形的項(xiàng)并且在內(nèi)部使用雙緩沖來避免閃爍，而且QCanvas支持分層，適合數(shù)字地圖的分層顯示。QCanvas與其它畫布模塊結(jié)合使用，能很方便地實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航地圖的顯示、縮放、漫游以及鷹眼等功能。下面是導(dǎo)航地圖常用操作的實(shí)現(xiàn)代碼。

void Form2::zoomin()  //縮小地圖比例
{
QWMatrix m = mapview->worldMatrix();
m.scale( 0.5, 0.5 );
mapview->setWorldMatrix( m );
}
void Form2::movleft() //地圖向左漫游
{
mapview->scrollBy(-10,0);
}
void Form2::centerpoint()  //將當(dāng)前定位點(diǎn)居于顯示地圖正中
{
mapview->center (pointx,pointy);
}
void Form2::movleft()  //定位點(diǎn)在地圖上移動(dòng)
{
i->move (pointx,pointy);
canvas->update();
}

初步實(shí)現(xiàn)

嵌入式信息終端平臺定位功能的初步實(shí)現(xiàn)如圖2所示，該系統(tǒng)人機(jī)界面友好，定位精確。定位誤差主要取決于GPS-OEM模塊的定位精度，實(shí)驗(yàn)顯示，本系統(tǒng)能初步滿足物流信息終端對定位功能的需求。

圖2 嵌入式信息終端平臺定位功能的初步實(shí)現(xiàn)

結(jié)語

本文提出了一種嵌入式物流信息化終端定位功能的實(shí)現(xiàn)方案，并利用Qt/E編程對其進(jìn)行了初步實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)精確、界面友好、系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，較好地完成了物流信息化終端定位功能?！?BR> 
參考文獻(xiàn)
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