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嵌入式Linux基于Qt開發串口應用

2017-04-20
關鍵詞: ARM QT Linux

  1). 簡介

  基于Embedded Linux系統的嵌入式設備使用跨平臺GUI開發工具Qt來開發嵌入式應用已經非常普遍,本文就以分別通過原生C語言方式和使用QtQSerialPort控件方式來進行RS232/RS485串口應用的開發示例。

  本文所演示的平臺來自于Toradex Colibri iMX6DL ARM嵌入式平臺,這是一個基于NXP iMX6DL ARM處理器,支持雙核Cortex-A9。

  2. 準備

  a). ColibriiMX6DL ARM核心版配合ColibriEva Board載板,連接調試串口UART1到開發主機方便調試。

  b). Colibri iMX6DL系統使用基于OpenEmbedded框架重新編譯的集成Qt5.5 的Toradex Linux imagereleaseV2.6.1版本以及對應的SDK.這個可以結合這里的說明自己進行編譯, 也可以通過這里直接下載編譯好的image和SDK文件,image更新方法請參考這里。

  c). 關于開發主機SDK安裝和qtcreator開發環境的配置請參考之前發布的《嵌入式Linux基于Qt開發GPIO應用一文》。

  3). 串口硬件連接

  a). Colibri iMX6S核心版默認定義提供了三個串口,如下所示,其中UART1為默認的調試串口,當然可以通過uboot設置關閉調試串口或者指定另外一個串口作為調試串口。

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  b). Colibri Eva Board X25 Top DB9連接器默認為UART2接口RS232電平輸出,可以連接到Ubuntu開發主機進行UART2串口測試。另外,通過載板跳線測試也可以將UART3串口路由到X25 bottom DB9連接器上面,具體說明可以參考這里。

  c). Colibri iMX6 UART除了RS232模式,也支持RS422/485模式,這里還是利用UART2來測試RS485半雙工模式通訊,基于Colibri Eva Board的硬件連接如下:

  ./ 將Colibri Eva Board連接器X2 bottom DB9 管腳4(RXD+),管腳5(RXD-)以及管腳1(GND)和PC主機485接口設備對接

  ./ 將Colibri Eva Board下面幾個跳線做如下設置:

  JP11 短接 – 讓485接口可以發送以及接收收據,如果斷開,則只能發送數據

  JP12,JP14斷開 – 用于插入120ohm終端電阻,針對RS-422模式

  JP13,JP15短接 – 設置為半雙工模式,如果斷開,則為全雙工模式

  JP16短接 – UART2到RS232的功能關閉,切換到RS485功能;斷開則反之。

  4). RS485功能使能方法

  a).在device tree中使能,。

  //參考這里下載Toradex Linuxkernel V2.6版本源代碼,根據如下patch文件修改arch/arm/boot/dts/imx6dl-colibri-eval-v3.dts文件,并參考這里編譯新的dtb文件后部署到Colibri iMX6模塊上。

  https://github.com/simonqin09/uarttest/blob/master/485.patch

  這種使能后在應用程序就不需要針對485做使能處理了。

  b). 利用ioctrlTIOCSRS485在應用程序中使能,具體代碼可以參考下面實例。

  5). 基于原生C語言操作串口Qt widget應用示例

  a). Qtcreator 創建一個新項目”uarttest”, New Project-> Applications -> Qt WidgetsApplication -> Location (任意) -> Kit (針對Colibri imx6的kit) -> ClassInformation (默認)

  b). 在項目中首先添加串口基本操作的header和source文件

  ./ Header 文件代碼如下,主要定義一些全局環境變量和聲明UART基本的操作函數

  https://github.com/simonqin09/Qtuarttest/blob/master/uartconfig.h

  ./ source文件代碼如下,主要是UART基本操作函數,包含open/close,config, 485 enable,read, write等。

  https://github.com/simonqin09/Qtuarttest/blob/master/uartconfig.cpp

  c). 進入Forms ->mainwindow.ui, 如下編輯界面, 同時通過”go to slot”添加”SendButton”, ”ReceiveButton”和”SubmitButton”的”clicked”動作函數。

1dbb918267aa1d4e0779df657272f164.png

  d). 修改mainwindow header和source文件, 實現UART串口的打開,配置以及讀取控制

  ./ Hearder文件代碼如下,聲明界面buttons,lineedits,lable變量以及串口控制所需的全局變量

  https://github.com/simonqin09/Qtuarttest/blob/master/mainwindow.h

  ./ source文件代碼如下, 在窗口初始化的時候先隱藏”Send”和”Receive” button以及對應的輸入輸出框,先根據Lable輸出提示輸入需要調試的UART設備名,點擊”Submit”按鍵會完成打開并配置串口的操作,這里串口配置參數為”1152008N1”,同時顯示發送接收按鈕,可以分別點擊實現發送和接收功能測試。

  https://github.com/simonqin09/Qtuarttest/blob/master/mainwindow.cpp

  ./ 注意,默認是通過” uart_485()” 在 ” voidMainWindow::on_SubmitButton_clicked()” 中使能了485模式,如果測試RS232或者通過device tree方式使能了485,則可以將這部分注釋掉

  e). 編譯應用程序, 將編譯好的可執行文件scp復制到Colibri iMX6模塊系統上面執行,效果如下:

f07be6908125beeb3a0d3243bc4f940f.png

  6). 基于QSerialPort控件操作串口Qt widget應用示例

  a). Qtcreator 創建一個新項目”qtserialtest”, New Project-> Applications -> Qt WidgetsApplication -> Location (任意) -> Kit (針對Colibri imx6的kit) -> ClassInformation (默認)

  b). 編輯界面保持和上面5章節應用界面完全一致。

  c). 修改mainwindow header和source文件, 實現UART串口的打開,配置以及讀取控制

  ./ Hearder文件代碼如下,區別主要是添加了”QSerialPort”和”QTimer”頭文件和相關變量,以及兩個槽函數”void uartread()”和”void readtimeout()”

  https://github.com/simonqin09/qtserialtest/blob/master/mainwindow.h

  ./ source文件代碼如下, 同樣在窗口初始化的時候先隱藏”Send”和”Receive” button以及對應的輸入輸出框,先根據Lable輸出提示輸入需要調試的UART設備名,點擊”Submit”按鍵會通過QSerialPort控件相關操作函數打開并配置串口,這里串口配置參數為”1152008N1”,同時顯示發送接收按鈕,然后可以分別點擊實現發送和接收功能測試。

  https://github.com/simonqin09/qtserialtest/blob/master/mainwindow.cpp

  ./ 注意,如果測試RS485,需要通過上面章節4第一種方法通過device tree使能485

  ./ 通過對比可以發現,通過QSerialPort控件操作更簡單,其定義了很多現成的操作可以實現非常方便的串口操作,尤其在Receive方面,通過”SIGNAL(readyRead())和”Slot(uartread())”函數的connect以及”SIGNAL(timeout())和”Slot(readtimeout())”函數的connect,非常方便的實現了數據接收和Timeout延時的處理。

  d). 編譯部署執行結果和上面章節5類似。

  7). 總結

  本文基于NXP iMX6嵌入式平臺在嵌入式linux系統下測試基于Qt開發UART通信應用,對比了使用原生C代碼從底層操作UART設備和使用QSerialPort控件操作UART。

  審核編輯(王靜)

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