Linux在臺式機上的成功，使大家看到了Linux在嵌入式系統(tǒng)領域中的輝煌應用前景。嵌入式Linux具有源碼開放、硬件需求低、軟件模塊化、可隨意配置免許可、可移植等特點，符合工控領域可靠性、實時性、穩(wěn)定性等要求。Qt是奇趣(Trolltech)公司開發(fā)的一套跨平臺的應用程序開發(fā)框架，擁有直觀、強大的API接口和C++類庫，2000年發(fā)布的Qt/Embedded Linux版本可用于Linux嵌入式設備，Qt/Embedded Linux提供了自己的窗口系統(tǒng)，并且可以作為X11的輕量級替代產(chǎn)品。半導體激光器具有體積小、重量輕、運轉可靠、耗電少、效率高等優(yōu)點，作為一種新穎的激光光源，已經(jīng)廣泛用于軍事、醫(yī)療、通信、工業(yè)等領域，如激光通信、激光雷達、激光手術、激光焊接。半導體激光器的特性受驅動電流和溫度的影響，閾值電流隨溫度的升高而增大，當達到閾值電流時輸出光功率隨注入電流成線性變化，相同注入電流在不同溫度下的輸出光功率也不同，溫度的變化也會引起中心波長的漂移，所以，半導體激光器的控制包括對驅動電流的控制和工作溫度的控制。半導體激光器驅動電源的控制方法多樣，利用Qt/Embedded開發(fā)的嵌入式圖形用戶界面能夠方便地實現(xiàn)對驅動源系統(tǒng)的實時監(jiān)測、控制、數(shù)據(jù)存儲等功能。

　　1開發(fā)環(huán)境的搭建

　　半導體激光器驅動電源的控制核心處理器采用Sitare系列ARM處理器AM3354，其最高運行頻率可達800 MHz，集成了基于ARM Cortex A8的微處理器單元(MPU)，POWERVR SGXTM圖形加速器，可編程實時單元和工業(yè)用通信子系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在低功耗運行的同時擁有高性能。硬件結構如圖1所示，外接256 MB的SDRAM和2 GB的NANDFLASH;電源管理芯片TPS65217用于處理器的電源管理，它能提供靈活的加電和斷電時序并擁有電源正常輸出、按鈕監(jiān)視器等附加功能;外接7寸LCD液晶顯示觸摸屏，處理器內的LCD控制器集成了LCD接口顯示驅動器控制器，經(jīng)過驅動電路后可直接連接LCD模塊;AM3354處理器最多可支持6個UART，系統(tǒng)通過串口與LD驅動源連接進行數(shù)據(jù)的傳輸。

　　圖1 LD驅動源控制硬件結構圖

　　嵌入式應用軟件的開發(fā)屬于跨平臺開發(fā)，由于目標機CPU和宿主機CPU擁有不同的架構，需要構建一個交叉編譯環(huán)境，使在宿主機上開發(fā)出來的程序經(jīng)過交叉編譯后能夠在目標機上運行。用來開發(fā)的計算機稱為宿主機，一般運行Linux操作系統(tǒng)。嵌入式設備屬于目標機。這里使用的宿主機為安裝了Ubuntu操作系統(tǒng)的X86計算機(Ubuntu是一個以桌面應用為主的Linux操作系統(tǒng))，目標機為AM3354為處理器的嵌入式主板，操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux.由于Qt /Embedded和Qt/X11有一樣的API，在開發(fā)嵌入式環(huán)境的應用程序時，可以先在帶Qt/X11庫的宿主機上開發(fā)。

　　在此安裝的交叉編譯器版本為arm-linux-gcc-4.4.3，支持硬浮點運算。解壓到某一目錄下，在系統(tǒng)啟動文件/etc/profile設置交叉編譯器環(huán)境變量，最后導入環(huán)境變量，#arm-linux-gcc-v命令可以查看編譯器是否添加成功。安裝嵌入式Qt應用程序開發(fā)庫，解壓Qt/Embedded庫到相應目錄下并編譯。在應用程序運行時，要正確設置環(huán)境變量，以使應該程序能正確調用安裝目錄下的庫文件。

　　2 Qt/Embedded應用程序軟件設計

　　Qt/Embedded軟件體系摒棄了X lib庫，將外部輸入設備抽象為鍵盤和鼠標事件，采用幀緩沖作為底層圖形接口，應用程序可以直接寫內核幀緩沖，避免了使用繁瑣的X lib/Server機制。

　　Qt/Embedded應用程序設計有兩種方式，一種是用集成開發(fā)環(huán)境圖形編程方式，一種是代碼編程方式。無論使用哪種方式都會涉及元對象系統(tǒng)。元對象系統(tǒng)是對C++進行擴展的一種機制，Qt使用這種機制創(chuàng)建了獨立的軟件組件，它提供了關鍵的兩項技術：信號-槽以及內省。內省功能對于實現(xiàn)信號和槽是必需的，并且允許應用程序的開發(fā)人員在運行時獲得有關QObject子類的“元信息”，包括一個含有對象的類名以及它所支持的信號和槽的列表。信號和槽是Qt通信機制的核心。當一個特殊的事情發(fā)生時便可以發(fā)射一個信號，而槽就是一個函數(shù)，它在信號發(fā)射后被調用來響應這個信號，通常一個信號對應一個槽，一個信號也可以關聯(lián)多個槽，多個信號也可以關聯(lián)到同一個槽上。

　　2.1串口通信的實現(xiàn)

　　在Qt中并沒有特定的串口控制類，大部分使用第三方寫的qextserialport類。該類包含兩個類：QextSeri-alBase類和Posix_QextSerialPort類，后者繼承前者，而QextSerialBase類又繼承自Qt軟件自帶的QIODevice類。在QextSerialBase類中涉及到了一個枚舉變量QueryMode，它有兩個值Polling和EventDriven，Polling指的是查詢方式讀/寫串口，EventDriven是事件驅動方式。事件驅動方式就是使用事件處理串口的讀取，一旦有數(shù)據(jù)到來，就會發(fā)出readyRead()信號，就可以關聯(lián)該信號來讀取串口的數(shù)據(jù)。

　　在事件驅動的方式下，串口的讀/寫是異步的，調用讀/寫函數(shù)會立即返回，它們不會凍結調用線程。而查詢方式Polling讀/寫函數(shù)是同步執(zhí)行的，信號工作在這種模式下是不起作用的，但這種模式下開銷較小，可以建立定時器來讀取串口的數(shù)據(jù)，并將結果顯示在Qt的圖形用戶界面上。這里采用Polling查詢方式讀/寫串口。設置一個100 ms的定時器，通過Qt特有的信號與槽機制，將定時溢出信號關聯(lián)到讀串口槽函數(shù)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集顯示。

　　程序流程：首先新建一個串口類，設置串口通信的屬性，最常見的屬性設置包括通信端口、波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗、停止位以及控制流等，然后讀/寫串口。

　　每個設備端口在/dev目錄下都有一個對應的文件，Linux下的文件用文件描述符來描述，它指向內核中每個進程打開的文件記錄表。串口資源的文件路徑是/dev/ttyO*，因此對串口的操作就像對普通文件的操作一樣，部分操作程序如下：

　　struct PortSettings myComSetting = {BAUD9600，DATA_8，PAR_NONE，STOP_1，F(xiàn)LOW_OFF，500};

　　QString portName ="/dev/ttyO2";

　　myCom=new Posix_QextSerialPort(portName，myComSetting，QextSerialBase：：EventDriven);

　　myCom->open(QIODevice：：ReadWrite);

　　QByteArray temp=myCom->readAl(l);

　　2.2軟鍵盤的調用

　　文中設計的軟鍵盤包括字母、數(shù)字的輸入、大小寫字母的切換以及退格、回車等功能。在Linux環(huán)境的QtDesigner下，創(chuàng)建一個新的Widget，將Buttons選項中的PushButton按鍵拖入到軟鍵盤區(qū)域內，然后根據(jù)需要修改每個按鍵上面的文本屬性和名字屬性。

　　軟鍵盤的實現(xiàn)是基于信號與槽機制。利用Qt的多信號映射機制，首先使用QSignalMapper類來捆綁不同按鍵所發(fā)送的一系列無參數(shù)信號，并將其轉化為有參數(shù)的信號，實現(xiàn)一個函數(shù)可以響應不同按鈕的功能;然后需要建立每一鍵值對應的信號與槽之間的關系connect(ui->pushButton，SIGNAL(clicked())，碼值信號調用sendCharacter(QChar)槽，從而實現(xiàn)正確的鍵值輸入。界面設計如圖2所示。

　　圖2軟鍵盤界面