基于Linux/Qtopia的車(chē)載溫度網(wǎng)絡(luò )采集

3.2.2  讀接口函數

　　用戶(hù)程序執行讀操作的時(shí)候可能沒(méi)有可以讀取的數據，此時(shí)需要讓read操作等待直到有數據可以讀取。在此采用等待隊列使進(jìn)程在無(wú)數據讀取時(shí)進(jìn)入等待，數據到達時(shí)喚醒。等待隊列設置成一個(gè)循環(huán)緩沖區，每放入一個(gè)新數據作為緩沖區的頭，存放時(shí)間最久還未被取走的數據為緩沖區的尾。

DS18B20_read( ) {
　　DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);//聲明等待隊列……
Next_try:
　　if(DS18B20dev.head != DS18B20dev.tail) {//等待隊列不為空，即有數據
　　DS18B20_ret=Read_Buffer_DS18B20(); //取走緩沖區的尾
　　copy_to_user( ); //讀取的數據送到用戶(hù)空間
}
　　else { ……//等待隊列為空，即沒(méi)有數據
　　add_wait_queue(&queue,&wait);
　　current>state=TASK_INTERRUPTIBLE;//添加等待隊列，聲明狀態(tài)為任務(wù)可中斷
　　while((DS18B20dev.head==DS18B20dev.tail)&&!signal_pending(current) {//進(jìn)入等待
　　schedule();
　　current>state=TASK_INTERRUPTIBLE;
　　　　}//如果緩沖區為空,Linux內核調度,等待通知
　　current>state = TASK_RUNNING;//得到有數據的通知，聲明任務(wù)狀態(tài)為運行
　　remove_wait_queue(&queue,&wait);//刪除等待隊列
　　goto Next_try;//返回到讀取數據
　　}
}

3.2.3  fasync異步通知函數

　　異步通知函數向進(jìn)程發(fā)送SIGIO信號，通知訪(fǎng)問(wèn)設備的進(jìn)程，表示設備已經(jīng)準備好I/O讀寫(xiě)了，避免主動(dòng)查詢(xún)，提高程序效率。使用異步通知需增加一個(gè)struct fasync_struct的結構指針，然后實(shí)現fasync接口函數。

static struct fasync_struct *fasync;//定義一個(gè)結構體
static int DS18B20_fasync(int fd,struct file *filp,int on) {//實(shí)現接口函數
　　retval = fasync_helper(fd,filp,on,&fasync);
　　if ( retval<0) return retval;return 0;
}

　　最后在需要向用戶(hù)空間通知的地方調用內核的kill_fasync函數。在打開(kāi)設備函數中提到的DS18B20Event()功能是：將數據放入循環(huán)緩沖區，喚醒等待隊列并啟動(dòng)異步通知，其后兩項功能是這樣實(shí)現的：
　　wake_up_interruptible(&queue);//喚醒等待隊列
　　if (fasync) {
　　kill_fasync(&fasync,SIGIO,POLL_IN);//發(fā)送異步通知信號
　　}

3.2.4  poll系統調用操作接口函數

　　當程序需要進(jìn)行對多個(gè)文件讀寫(xiě)時(shí)，如果某個(gè)文件沒(méi)有準備好，則系統就會(huì )處于讀寫(xiě)阻塞的狀態(tài)，影響其他文件的讀寫(xiě)。為了避免讀寫(xiě)阻塞，使用poll函數。如果設備無(wú)阻塞地讀，就返回POLLIN； 通常的數據已經(jīng)準備好，可以讀了，就返回POLLRDNORM。

static unsigned int DS18B20_poll(struct file *flip, poll_table *wait) {
　　poll_wait(flip,&queue,wait);
　　if(DS18B20dev.head != DS18B20dev.tail) {
　　　　return POLLIN|POLLRDNORM;
　　}
　　return 0;
}

3.2.5  release釋放設備函數

static intDS18B20_release(struct inode *inode,struct file *filp) {
　　ReleaseFlag=0//內核停止讀取溫度標志
　　DS18B20_fasync(1,filp,0);//關(guān)閉異步通知
　　module_put(THIS_MODULE);//設備計數器減1
　　return 0;
}

　　寫(xiě)接口函數用來(lái)通知驅動(dòng)。例如通知驅動(dòng)讀取通道2的數據，在應用程序中執行寫(xiě)接口函數write（fileno,&SLOT2,1），驅動(dòng)設置當前讀通道號為2。

　　至此完成驅動(dòng)接口函數。此驅動(dòng)屬于字符設備驅動(dòng)，將源程序放在driver/char 目錄下。同時(shí)需要修改該目錄下的Kconfig配置文件并添加 Config 18B20_S3C2410選項，修改driver/char/Makefile，添加obj$(CONFIG_18B20_S3C2410) +=S3C2410_18B20.O。最后重新配置內核，將驅動(dòng)以模塊形式添加到內核，這樣就可以編譯驅動(dòng)了。

4  Qtopia應用程序設計

（1） 創(chuàng )建工程

　　首先利用QT Designer設計器創(chuàng )建一個(gè)窗體應用程序ThermometerFigure.ui。窗體程序創(chuàng )建好后根據需要添加窗體控件、槽函數、信號等。圖3為T(mén)hermometerFigure類(lèi)的實(shí)現框圖。

（2） ThermometerFigure類(lèi)實(shí)現

　　利用uic工具產(chǎn)生相應的*.cpp和*.h文件（窗體類(lèi)的實(shí)現文件和頭文件）。編輯*.cpp和*.h文件實(shí)現各成員函數、信號槽的連接。具體實(shí)現如圖3所示。

（3） 創(chuàng )建main及初始化

　　首先創(chuàng )建main.cpp文件，并在main.cpp 中創(chuàng )建QApplication 對象。QApplication 類(lèi)負責圖像用戶(hù)界面應用程序的控制流和主設置，對所有來(lái)自系統和其他源文件的事件進(jìn)行處理和調度；還包括應用程序的初始化和結束。

int main( int argc, char **argv ) {
　　QApplication app(argc,argv);
　　ThemometerFigure wyc;//創(chuàng )建對象
　　app.setMainWidget( &wyc );//選為主窗體
　　wyc.show(); return app.exec();
}

（4） 編輯*.pro文件并生成Makefile

　　利用progen工具創(chuàng )建Thermometer.pro，具體實(shí)現如下：

TEMPLATE=app
CONFIG=qt warn_on release
HEADERS=ThermometerFigure.h
SOURCES=ThermometerFigure.cpp \ main.cpp
INTERFACES=

　　執行qmake命令生成Makefile文件，執行之前要設置相關(guān)的環(huán)境變量，編譯器路徑等。

　　qmakeo Makefile Thermometer.pro

（5）  編譯鏈接工程

　　執行make命令，將生成目標二進(jìn)制文件Thermometer，此文件即可在設備上運行。

圖3  ThermometerFigure類(lèi)的實(shí)現框圖

圖4  ThermometerFigure類(lèi)實(shí)現界面

（6）  將可執行文件發(fā)布到Linux系統

　　將可執行文件添加到Qtopia的根文件系統中，將生成的新的根文件系統燒寫(xiě)到設備的Flash根文件系統區，這樣就可以在桌面運行程序了。圖4為 ThermometerFigure類(lèi)實(shí)現界面。

結語(yǔ)

　　本文介紹了車(chē)載信息系統開(kāi)發(fā)的部分實(shí)現方法。通過(guò)實(shí)例講述了Linux的開(kāi)發(fā)過(guò)程，包括驅動(dòng)開(kāi)發(fā)和應用程序開(kāi)發(fā)流程。創(chuàng )新點(diǎn)在于將一線(xiàn)制傳感器網(wǎng)絡(luò )引入車(chē)載信息采集系統，大大簡(jiǎn)化了線(xiàn)路結構，有很高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻

[1]  鄭靈翔,等.嵌入式系統設計與應用開(kāi)發(fā)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
[2]  南金瑞,等.嵌入式車(chē)載信息系統開(kāi)發(fā)與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.
[3]  朱青,等.一線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )及其在機車(chē)定置試驗臺溫度采集系統中的應用[J].電氣應用,2006,25(9).

劉濱（教授），主要研究方向為嵌入式系統、網(wǎng)絡(luò )化智能儀器儀表；
王永才、張冰（碩士研究生），
趙艷華（講師），研究方向為嵌入式系統。