基于Qt/Embedded的蓄電池狀態(tài)檢測控制軟件設計

1 引言

蓄電池生產(chǎn)過(guò)程中的狀態(tài)參數檢測是保證蓄電池出場(chǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。然而目前，國內蓄電池的狀態(tài)檢測主要依靠蓄電池電壓巡檢儀、蓄電池電導測試儀和內阻容量測試儀等儀器，這些儀器只是能夠實(shí)現單一的檢測蓄電池狀態(tài)，而且操作靈活度有限，數據的存儲、傳輸以及實(shí)時(shí)分析都需要額外的pc的輔助來(lái)實(shí)現, 已經(jīng)不能很好的滿(mǎn)足當前許多要求較高的工業(yè)現場(chǎng)控制的應用。為了使蓄電池生產(chǎn)線(xiàn)上的蓄電池性能參數測量更加靈活，本文提出一種基于qt/embedded的便攜式蓄電池狀態(tài)檢測系統，實(shí)現了對蓄電池的多路數據采集，控制軟件界面友善、檢測儀器輕巧方便。

2 系統總體設計與實(shí)現

本檢測系統由數據采集部分、a/d轉換、arm微控制器和數據存儲等幾部分組成，總體架構設計圖如圖1所示。其中，數據采集部分主要完成對蓄電池性能參數的采集，a/d轉換部分主要完成采集信號的模/數轉化，arm微控制器是整個(gè)系統的關(guān)鍵部分，主要負責與基于qt/embedded的連接，接受第三方用戶(hù)的命令信息并進(jìn)行相應的處理。數據存儲部分主要負責將處理后的數據存放到usb設備中，為以后數據分析提供依據。

3 控制軟件的設計

3.1 qt/embedded簡(jiǎn)介

qt/embedded是一個(gè)和完整的自包含gui和基于linux的嵌入式平臺工具，是qt在嵌入式平臺的版本。它通過(guò)qt api與linux i/o以及framebuffer直接交互，擁有較高的運行效率，而且整體采用面向對象編程，擁有良好地體系架構和編程模式。通過(guò)qt/embedded可以直接構建工作在嵌入式設備上的控制軟件，為便攜式設備提供良好的人機交互界面，使設備的操作更加靈活。

圖1 測量系統的組成

3.2 qt/embedded的移植

本文采用宿主機-目標板的移植方式，先在宿主機上調試通過(guò)后，再將調試通過(guò)的程序移植到目標板上。

3.2.1宿主機上的移植

qt/embedded直接寫(xiě)入幀緩沖，在宿主機上則是通過(guò)qvfb（vituralframe buffer）來(lái)模擬幀緩沖。宿主機上的移植需要的工具及環(huán)境變量見(jiàn)表1。其中環(huán)境變量的設置可以直接用export來(lái)聲明，配置qt-embedded-3.3.2時(shí)，/configure–qconfig–qvfb–depths4，8，16，32，就是指定qt/embedded開(kāi)發(fā)包生成虛擬緩沖幀工具qvfb。

3.2.2目標板上的移植

將qt/embeded程序應用到arm開(kāi)發(fā)板，在configure配置時(shí)配置linux-arm-g++配置選項[6]。最后將交叉編譯好的應用程序燒寫(xiě)到開(kāi)發(fā)板的根文件系統的/opt目錄中。

3.3應用程序的框架結構

基于qt/embedded的蓄電池狀態(tài)檢測控制軟件包括以下4個(gè)主要模塊，如圖2所示。

圖2 軟件框架結構

3.3.1用戶(hù)界面(user interface)模塊

用戶(hù)界面如圖3所示，主要包括工作人員信息（圖3①部分）、蓄電池信息（圖3②部分）、需要顯示的數據（圖3③部分）（理想數據、數據上下限、實(shí)際檢測數據及其當前蓄電池的狀態(tài)）和數據存儲（圖3④部分）幾部分組成。其中，檢測人員工作前，需要手動(dòng)的輸入員工信息和設備信息等內容，便于數據分類(lèi)，最后將這些數據共同存儲。

圖3 人機界面運行圖

3.3.2數據處理模塊

采集數據處理模塊的基本結構流程圖如圖4所示。系統啟動(dòng)之后，首先進(jìn)行arm微處理器芯片的初始化工作，完成初始化之后，系統啟動(dòng)qt上位機軟件，然后整個(gè)程序進(jìn)入監聽(tīng)狀態(tài)，不停檢測是否有控制命令事件觸發(fā)，一旦觸發(fā)則進(jìn)行a/d轉化，將數據采集模塊采集到的信息進(jìn)行數/模轉化，最后將完成處理的數據送至顯示模塊顯示。

圖4 軟件流程圖

在ad模塊的驅動(dòng)程序設計中采用中斷采集的方式完成數據采集。ad驅動(dòng)函數主要代碼如下：

（1）設備初始化，驅動(dòng)設備的注冊。為防止設備號的沖突，這里設備注冊采用的是自動(dòng)分配設備號。

　devfs_handle=devfs_register

(null,device_name,devfs_fl_auto_devnum,0,0,s_ifchr|s_irusr|s_iwusr,s3c2410_fops,null)。

（2）open函數，用于設置ad通道，并進(jìn)行比例因子初始化。

　　init_waitqueue_head (adcdev.wait)；

//等待隊列，當數據到達的時(shí)候，進(jìn)程被喚醒，并將數據返回調用者。

adcdev.channel=0；

adcdev.prescale= 0xff；

//ad設置，說(shuō)明對通道0進(jìn)行采樣。

（3）read函數，關(guān)鍵函數之一，在這個(gè)函數中需要配置ad器件的控制寄存器，并啟動(dòng)轉換。使用copy_to_user函數把數據從內核傳遞到用戶(hù)空間，功能函數主要代碼如下：

start_adc_ain(adcdev.channel, adcdev.prescale)；

interruptible_sleep_on(adcdev.wait)；

copy_to_user (buffer, (char*)ret, sizeof(ret))。

（4）最后，把所有功能函數寫(xiě)進(jìn)file_operations。

表1 宿主機上的移植需要的工具及環(huán)境變量

4 總結

在各種檢測系統的研究和設計中，數據采集是必不可少的環(huán)節。本系統以s3c2410a微控制器為基礎，利用圖形化編程語(yǔ)言qt設計出可視化、友好的控制界面，能夠顯著(zhù)提高人機界面的顯示效果。該系統具有較高的穩定性、可靠性，特別適用于便攜式檢測裝置。因此，該系統具有廣闊的市場(chǎng)前景。