The Research of Qt_Embedded and Embedded Linux Application in the Intelligent Monitoring System Control
1N. SaiJithendra, 2 D.Aruna kumari, 3Prof K V Murali Mohan
1M. Tech Student, Holy Mary Institute of Technology amp; Science, Bogaram (V), Keesara (M), R. R Dt.- 501301.
2Assistant Professor, ECE, Holy Mary Institute of Technology amp; Science, Bogaram (V), Keesara (M), R. R Dt.- 501301
3Professor,HOD of ECE Dept, Holy Mary Institute of Technology amp; Science, Bogaram (V), Keesara (M), R. R Dt.- 501301
1saijithendra.nalagatla@gmail.com, 2arunadasari12@gmail.com, 3kvmmece@gmail.com
I ABSTRACT
Qt is a cross-platform application framework that is widely used for developing application software with a graphical user interface (GUI). It is currently produced by Nokia#39;s Qt Development Frameworks division, which came into being after Nokia#39;s acquisition of the Norwegian company Trolltech, the original producer of Qt. Qt uses standard C but makes extensive use of a special code generator (called the Meta Object Compiler, or moc) together with several macros to enrich the language. Non- GUI features include SQL database access, XML parsing, thread management, network support, and a unified cross- platform API for file handling.
In this project we are implementing high- performance 32-bit microprocessors such as S3C2440, embedded Linux system and Qt / embedded GUI application for Laboratory Intelligent Monitoring System.
Embedded front-end machine use Samsung#39;s S3C2440 ARM processor as the main controller, to which the sensors are connected. We will be using Temperature Sensor and Humidity Sensor for this project. The microprocessor collects the data for the environment of the lab and uses the TCP / IP to send it to the monitoring center for processing.
The ARM processor will also have some relays connected to it for switching off or on any electrical equipment in the laboratory when the laboratory sensors data is abnormal, such as the temperature is too high. ARM Processor is equipped with a touch LCD monitor, which enables us to develop friendly GUI using QT under embedded Linux system to provide functions such as querying and setting the laboratory environment parameters.
Various types of sensors have their own specific device drivers due to the different working principles. So, we will have to make different device drivers for both the sensors.
Black Diagram
Keywords-embedded linux; Qt / Embedded; S3C2440 ARM microprocessor; Intelligent Monitoring System
II INTRODUCTION
The embedded systems which use micro- controller such as 8-bit microcontroller as the main controller has been widely used in various fields, but most of these applications are still in the low-level stag1e of stand-alone use of the embedded system. It is feasible and forward-looking to apply the high-performance 32-bit microprocessors such as S3C2440, embedded linux system and Qt / embedded GUI application to practical industrial control in certain occasion.
Nowadays the management of the domestic laboratories in the research institute and universities has issues of poor real time, high cost and low precision .It is difficult to determine the quality of the environment of the laboratory. So the Laboratory Intelligent Monitoring System should be developed to implement early warning, remote control, real-time monitoring and other functions. This paper focuses on the process and difficult points in the application of embedded GUI based on Qt / Embedded and Linux device driver in the laboratory environment intelligent monitoring system.
III. THE SYSTEM TOPOLOGY
The general framework of the Laboratory Intelligent Monitoring System is divided into three levels from low to high which are ARM front-end machine and its peripheral equipment, PC intelligent monitoring center and remote client terminal.
A. Embedded front-end machine
Embedded front-end machine use Samsung#39;s S3C2440 ARM processor as the main controller, the performance and frequency of which are suitable for real- time video image capture and processing applications. The system hardware architecture is shown in Figure 1.
QT BASICS
Qt [pronounced #39;cute#39;] is a cross-platform application framework that is widely used for developing application software with a graphical user interface (GUI) (in which cases Qt is classified as a widget toolkit), and also used for developing non-GUI programs such as command-line tools and consoles for servers. Qt is most notably
Qt uses standard C but makes extensive use of a special code generator (called the Meta Object Compiler, or moc) together with several macros to enrich the language. Qt can also be used in several other programming languages via language bindings. It runs on the major desktop platforms and some of the mobile platforms. It has extensive internationalization support. Non-GUI features include SQL datab
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Qt_Embedded和嵌入式Linux
在智能监控系统控制中的应用研究
1.摘要
Qt是一个跨平台的应用程序框架，广泛用于开发具有图形用户界面(GUI)的应用程序软件。它目前由诺基亚Qt开发框架部门生产，该部门是在诺基亚收购挪威公司Trolltech后成立的，Trolltech是Qt. Qt uses的最初生产商。
标准c 但是广泛使用了一个特殊的代码生成器(称为元对象编译器，或moc)和几个宏来丰富语言。非图形用户界面特性包括SQL数据库访问、XML解析、线程管理、网络支持和用于文件处理的统一跨平台API。
本项目实现了高性能32位微处理器S3C2440、嵌入式Linux系统和Qt /嵌入式图形用户界面应用于实验室智能监控系统。
嵌入式前端机采用三星S3C2440 ARM处理器作为主控制器，与传感器相连。我们将在这个项目中使用温度传感器和湿度传感器。微处理器为实验室环境采集数据，利用TCP / IP将数据发送到监控中心进行处理。
ARM处理器还会有一些继电器与之连接，当实验室传感器数据异常(如温度过高)时，用于关闭或打开实验室中的任何电气设备。ARM处理器配备了触摸屏液晶显示器，使我们能够在嵌入式Linux系统下使用QT开发友好的图形用户界面，提供查询和设置实验室环境参数等功能。
由于工作原理的不同，各种类型的传感器都有自己特定的设备驱动程序。因此，我们必须为这两个传感器制造不同的设备驱动程序。
嵌入式Linux；Qt/Embedded；S3C2440 ARM微处理器；智能监控系统
2.介绍
以8位单片机为主控仪的嵌入式系统在各个领域得到了广泛的应用，但这些应用大多还处于嵌入式系统单机使用的低水平阶段。将S3C2440、嵌入式linux系统、Qt /嵌入式图形用户界面等高性能32位微处理器应用于特定场合的实际工业控制是可行的，也是具有前瞻性的。
目前国内科研院所和高校实验室管理存在实时性差、成本高、精度低等问题，实验室环境质量难以确定。因此，应开发实验室智能监测系统，实现预警、远程控制、实时监测等功能。本文重点研究了基于Qt / embedded和Linux设备驱动程序的嵌入式图形用户界面在实验室环境智能监控系统中的应用过程和难点。
3.系统拓扑结构
实验室智能监控系统的总体框架由低到高分为三个层次，分别是ARM前端机及其外围设备、PC智能监控中心和远程客户端。
A.嵌入式前端机
嵌入式前端机采用三星S3C2440 ARM处理器作为主控制器，其性能和频率适合于实时视频图像采集和处理应用。系统硬件体系结构如图1所示。
QT基础知识
Qt[读作#39;cute#39;]是一个跨平台的应用程序框架，广泛用于开发具有图形用户界面(GUI)的应用程序(在这种情况下Qt被归类为小部件工具包)，也用于开发非图形用户界面程序，如命令行工具和服务器控制台。Qt是最显著的。
Qt使用标准c ，但是广泛使用了一个特殊的代码生成器(称为元对象编译器，或moc)和几个宏来丰富语言。Qt还可以通过语言绑定在其他几种编程语言中使用。它运行在主要的桌面平台和一些移动平台上。它拥有广泛的国际化支持。非图形用户界面特性包括SQL数据库访问、XML解析、线程管理、网络支持和用于文件处理的统一跨平台应用程序编程接口(API)。Qt是根据GNU Lesser General Public License(除其他协议外)的条款发布的，是免费的开源软件。所有版本都支持许多编译器，包括GCC c 编译器和Visual Studio套件。
Qt是由一个开源项目Qt project开发的，该项目涉及到开发人员作为个人以及来自那些致力于推进Qt的公司的开发人员，如Nokia、Digia等。在Qt的启动项目之前,它是由诺基亚的Qt开发框架,诺基亚收购后形成的挪威公司之后,Qt的原始生产商。2011年2月诺基亚宣布其决定放弃Symbiantechnologies和他们未来的智能手机基于微软平台。一个月后，诺基亚宣布将Qt的商业许可和专业服务出售给Digia，尽管当时诺基亚仍是该框架背后的主要开发力量。5月9日，Qt实验室网站上宣布，Qt的下一个主要版本正在打好基础，预计Qt 5将于2012年8月发布。
2012年8月9日，Digia从诺基亚收购Qt软件技术公司。大约125名Qt开发人员将被转移到Digia，其直接目标是将Qt支持带到android、iOS和Windows 8平台。
Qt Creator IDE:
Qt Creator IDE是一个用于创建Qt应用程序的工具，它消除了对操作系统或设备模拟器的需求。该工具已被有效地实现，以尽量减少下载大小以及处理器和磁盘空间的要求。Qt Creator IDE易于安装，开发人员可以快速轻松地创建Qt应用程序。
Qt工具:
Qt提供了一些命令行和图形化工具来简化和加速开发过程。这里列出了每个工具及其文档的链接。
Qt术语:
1. 小部件:UI组件(按钮、消息框、应用程序窗口)
2. 布局管理器:自动定位和调整子部件的大小。
3. 信号和插槽:对象间通信。
4. 事件:系统事件(鼠标单击、键盘hellip;hellip;)
5. 操作:例如，保存工具栏和菜单中使用的操作。
Qt架构:
1.Qt使用原生样式来绘制UI
2.小部件模拟的外观和感觉可以由开发人员进行调整
3.建立在低水平的api平台
4.MFC, Motif，带有薄包装的分层工具包。性能越差，灵活性就越差
5.跨平台的
6.只需要针对多个平台的单一源代码
7.重新编译
Qt的优势:
1.从一个源目标多个平台
2.更短的开发时间-更快的上市时间
3.减少维修费用
4.避免开发组织中的os子组
5.享受真正的平台独立性
6.以几周为目标，而不是几个月
7.快速响应不断变化的市场需求
8.与平台更改保持隔离
9.Qt被积极维护和开发，以支持所有新的主流OS变体
10.把发展工作的重点放在增值创新上
11.Qt提供真正的、持久的竞争优势
12.Qt通过使c 编程更快、更简单、更直观，提高了开发人员的工作效率
13.Qt开发工具消除了开发过程中的常见瓶颈
14.图形用户界面设计和布局- Qt设计器
15.翻译/本地化- Qt语言学家
16.文档- Qt助手
17.跨平台构建系统- qmake
18.Qt提供了真正的平台自由——以天或周为目标来衡量新平台，而不是以月或年为单位
19.一个源代码库意味着更少的维护时间和花费——开发工作的结果成倍增长
20.对所有平台上完整源代码的完全访问使开发团队能够适应和扩展Qt，以满足他们独特的需求，从而加快开发过程。
4.实验室环境智能监控系统的图形用户界面和设备驱动程序设计
嵌入式系统图形用户界面的设计与传统的数据计算类软件不同，传统的数据计算类软件通常处理鼠标或键盘事件来完成特定的计算，而图形用户界面主要处理触摸屏等外部设备引起的事件。由于嵌入式系统资源受限，传统PC机的图形用户界面设计模式占用内存较大，占用CPU时间较多，不适合嵌入式系统。本文研究的实验室智能监控系统采用Qt / Embedded作为嵌入式Linux下的图形用户界面开发平台，能够充分满足嵌入式系统资源的限制。Qt / Embedded的应用开发框架如图2所示。
由于QT使用c 作为编程语言，可以实现与linux-C的混合编程。头文件包括QT-API库和linux系统调用库。将linux系统调用编写为能够响应特定信号的slot函数的一部分，实现Qt / Embedded与linux- c的结合。
当然，要实现特定设备文件的读写，必须有提供读写操作接口功能的设备驱动程序。因此，我们需要完成S3C2440微处理器传感器、摄像头等外部扩展设备驱动程序的准备、配置和修改。
本实验室智能监控系统采用QT在ARM头端机器上完成图形用户界面，实现对采集到的各种传感器数据的图形化显示。本文重点阐述了各种类型传感器的linux驱动程序的设计以及qtopia在系统中的应用。
图2.qt/嵌入式应用开发框架
A.初始化
在Qt应用程序中，首先在main.cpp中创建一个QApplication对象，负责图形用户界面的主要设置和流控制。类似地，在Qtopia中创建了一个QPE应用程序对象来处理和调度来自系统和其他源文件的事件，包括应用程序的初始化和结束。
B.创建组件
在QT designer的帮助下，程序员可以快速开发相关图形用户界面组件，调整尺寸和位置，包括显示当前实验室环境的温度、湿度、二氧化碳浓度和有害气体浓度等功能，以及显示红外传感器是否打开。然后定义信号和插槽函数，将其保存为Ui文件。实验室环境智能监控系统的最终图形用户界面如图3所示。
C.事件处理
首先,设备驱动程序模块为传感器,照相机等等需要动态加载到嵌入式linux操作系统内核运行在前端机,提供接口初始化的函数,为linux设备文件阅读和写作,这样根据系统时间和关键事件处理可以实现在嵌入式图形用户界面
通过嵌入式图形用户界面显示各种传感器采集的数据，可以调用QTimer函数，在恒定的时间间隔内自动更新环境监测值。各种类型传感器的事件处理过程如图3所示
图3.各类传感器的事件处理过程
语句QTimer timer创建一个对象，然后在构造函数中调用start()方法来指定超时时间。当超时事件发生时，将自动调用各种数据更新函数handleSensor ()
void ILMS::ILMS()
{
connect(amp;timer,SIGNAL(timeout()),this,
SLOT(handleSensor () ) );
timer.start(180*1000);
/ / the other parts of the constructor definition are not
listed
}
handleSensor ()
将更新传感器当前的环境监测数据，这需要传感器的驱动接口功能。
D.传感器Linux设备驱动程序的设计
由于工作原理的不同，各种类型的传感器都有自己特定的设备驱动程序。以数字温度传感器为例，阐述了传感器Linux设备驱动程序的设计方法。函数handleTemperature()主要使用了数字温度传感器驱动函数read()，它被重新命名为函数字节DS18b20_read_byte (void)。
static struct
file_operations s3c2440_18b20_fops =
{
. owner = THIS_MODULE,
. read = s3c2440_18b20_read,
};
The prototype of this function is DS18b20_read_byte,
providing a reading method for DS18b20 device file.
BYTE DS18b20_read_byte (void)
{
BYTE i = 0;
BYTE byte = 0;
for (i = 0; i lt; 8; i )
{
s3c2440_gpio_cfgpin(DS18B20_PIN,
DS18B20_PIN_OUTP);
s3c2440_gpio_setpin(DS18B20_PIN, LOW);
udelay(1);
byte gt;gt;= 1;
s3c2440_gpio_setpin(DS18B20_PIN, HIGH);
s3c2440_gpio_cfgpin(DS18B20_PIN,
DS18B20_PIN_INP);
if(s3c2440_gpio_getpin(DS18B20_PIN)) byte |=
0x80;
udelay(60);
}
return byte;
}
函数的作用是:返回字节流buf，其中包含对应于buf[0]和buf[1]的LS字节和MS字节。buf[0]前四位的值为2-4 ~ 2-1。在实验室环境中，温度测量的一般精度可以忽略不计。前者我们的buf[1]位是符号标志，而我们只使用bit11作为符号标志。将buf[0]向右移四位，再加上buf[1]的值，就得到了实验室环境的当前温度。此外，系统驱动程序还为DS18B20提供reset()、write()、proc()函数，这些函数可用于其他应用程序的调用。
5.传感器
传感器是一种测量物理量并将其转换成可被观察者或仪器读取的信号的装置。它们用于各种目的，包括测量或信息传输。电子传感器是任何一种利用电来感知物理量变化的设备，然后通过电压变化，向捕获这些信息的设备发送信号。一些传感器直接测量属性，其他传感器间接测量属性，使用转换或计算来确定结果。传感器通常根据它
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