QSocketNotifier在端口监听中的应用

时间：2024-05-19

胡军锋尤泽萌

（山东省海洋环境监测技术重点实验室山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛 266001）

0 引言

嵌入式操作系统异军突起，在工业监测、智能家电、军用等各个领域中应用越来越广泛。嵌入式操作系统目前比较流行的就是Linux 与WinCE。由于WinCE 为微软开发，代码不公开，使用上移植行就比较差，并且收费。而Linux 内核代码是完全开源的，免费使用，其代码方便移植、安全性高、稳定性好、效率高，同时支持嵌入式CPU，如POWERPC、ARM、X86、MIPS 等，故得到广泛的应用。嵌入式Linux 中图形开发软件主要有Qt[1]与MiniGui[2]。前者是基于C++后者是基于C的。使用Qt 开发的软件，相同的程序代码可以在任何支持的平台上编译与运行，无需修改源代码。Qt 可用于各种类型的设备和产品，从智能电器（移动电话、路由器和机顶盒）到工业控制设备（如医学成像设备、移动信息系统等）。MiniGui 最初是用于工控设计的，其小巧、高效率特点适合于简单界面界面开发。

本文介绍的基于嵌入式操作系统的气象监测系统使用的是嵌入式UBUNTU 系统，移植了当前最流行的图形化开发软件Qt4。系统需要同时监测各种气象要素，如风速、风向、温湿度、气压、能见度、降雨量、太阳辐射度等等气象参数。每个气象参数一般对应着一种智能传感器，这种智能传感器很多都是具备串口通讯的。目前Qt4 之前版本中有关串口通讯类软件还没有，比较常用的是第三方的串口类软件和创建常驻线程的方式来实现。第一种方式问题就是移植起来比较复杂。第二种方法需要程序员对于内核调度有深入了解，否则在使用线程的时候容易造成系统崩溃。所有鉴于上述情况本文介绍使用QSocketNotifier 类来监听来自文件的数据，实现串口编程。QSocketNotifier 类封装了Linux 内核对于底层端口的操作，使得用户不需要去了解底层的各种的结构体，是程序开发变得更加容易，更易理解。

1 软件原理设计

Linux 中所有的外设都被定义为某个文件，对外设的操作也就是对于其文件进行相应的读写操作，所以对于串口操作也是对于相应的文件进行操作。QSocketNotifier 类对应三类事件：QSocketNotifier::Read，QSocketNotifier::Write，QSocketNotifier::Exception。由于采集来自串口的数据，这里只使用QSocketNotifier::Read 事件。每个QSocketNotifier 对象只对应着一个监听事件，如果需要监听多个事件，那么就要创建相应的QSocketNotifier 对象。与传统的线程方式相比，大大简化了程序代码，由于与操作系统完全隔离，使得程序更加稳定。假设需要检测来自风传感器、温湿度传感器和压力传感器的数据。那么我们需要创建三个单独QSocketNotifier 对象，通过相应的Qt 事件信号机制来实现。

图1 软件流程图

首先系统初始化打开温湿度、大气压力和风传感器对应的串口文件，同时设置文件通讯波特率。然后创建3 个QSocketNotifier 对象，分别用来监控来自温湿度、大气压力和风传感器信号，当监听到某个文件有数据传来，先判断是否是键盘等其他事件，如果是则进入相应的键盘及其他事件处理函数。判断是否是串口事件，如果是其对应的QSocketNotifier 就会发射ativated 信号，然后进入相应的slot 处理。使用QSocketNotif 类最大好处是让程序开发者不用去详细了解Linux 操作系统后台是如何处理串口数据的，只要有数据来就会触发ativated信号，进入每个串口所对应的函数操槽去处理。如果没有事件发生，系统继续等待事件的发生。