【正文】 / 將安裝目錄添加到 /etc/profile 文件中： pathmunge /opt/EmbedSky/使 /etc/profile 文件 生效 ： source /etc/profile 交叉 調(diào)試工具 我們使用的交叉調(diào)試工具 [6]是 armlinuxgdb： ? 解壓： tar –jxvf ? 配置 armlinuxgdb： ./configure –target=armlinux –prefix=/armlinuxgdb –programprefix=armlinux ? 編譯安裝： make。make install ? 配置 gdbserver:./configure –target = armtq2440linuxgnu ? 編譯 gdbserver： make CC=armlinuxgcc 之后將 gdbserver 下載到開發(fā)板上。 在宿主機上運行的是 armlinuxgdb 程序，而在開發(fā)板上運行的程序師 gdbserver，兩者通過串口或者網(wǎng)口通訊，完成調(diào)試工作。 Qtopia 開發(fā)環(huán)境 首先是解壓源碼包到根目錄下： tar –jxvf –C / 執(zhí)行特定平臺的配置文件： source 設置環(huán)境變量： source setARM_QteEnv 環(huán)境搭建好就可以開發(fā) qt 程序了。 應用程序開發(fā) 本課題設計到的應用程序開發(fā) [1,5]主要有以下兩方面：在 Qtopia 環(huán)境下實現(xiàn)多通道 A/D 采樣及波形顯示和視頻采集及顯示。 多通道 A/D 采樣及波形顯示 這部分程序設計的程序流圖如下，我們只選擇數(shù)據(jù)采樣和顯示波形界面的程序設計實現(xiàn)進行分析 。 圖 61 A/D 采樣流程圖 在線程中每隔一定的時間從 A/D 接口采集數(shù)據(jù)，并賦值給 ADC 結構中的 data變量供顯示模塊訪問 ，源碼見附錄 1。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 20 顯示模塊主要是調(diào)用 QT 提供的 API 函數(shù)進行劃線以及不斷的重繪界面，從 而產(chǎn)生動態(tài)的波形顯示效果，源碼見附錄 2。 視頻采集及顯示 程序流程圖如下所示： 圖 62 視頻流程圖 視頻采集過程主要是運用 Linux 內(nèi)核本身提供的 Video4linux 編程接口來訪問USB 設備，由于從攝像頭讀取的數(shù)據(jù)是 YUV4:2:2 格式的，因此還要轉化為 QT 支持的圖像格式，程序中是將它轉化為 jpeg 格式的圖片數(shù)據(jù)進行顯示 ，源碼見附錄3。 驅動程序開發(fā) Linux 系統(tǒng)中包含字符設備、塊設備、網(wǎng)絡設備三類基本的設備 驅動。所謂設備驅動程序 [2]就是控制與管理硬件設備數(shù)據(jù)收發(fā)的軟件，它是應用程序與硬件設備溝通的橋梁。從本質上講設備驅動程序主要負責硬件設備的數(shù)據(jù)讀寫、參數(shù)配置與中斷處理 ，本節(jié)主要介紹 A/D 驅動程序的設計以及對 USB 設備驅動程序的框架做一個簡單的介紹，下圖說明了 Linux 驅動程序的運行原理。 圖 63 驅動流程圖 A/D 驅動 設計 我們將 A/D 接口看成混雜設備 [8]，其驅動主要是實現(xiàn)以下幾部分： 實現(xiàn)混雜設備的結構，也就是構造 struct miscdevice 結構； 實現(xiàn)混雜設備的操作函數(shù)集，也就是填充 struct file_operation 結構，具體的函數(shù)操作集有， open,close,read,write,ioctl 等等；實現(xiàn)相應的中斷處理函數(shù) 由于驅動是設計成模塊方式，所以還必須包含 module_init 和 module_exit 函數(shù) ，具體源碼見附錄 4。 USB 設備 驅動 分析 用戶進程 文件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)） 高層軟件 底層軟件 硬件設備 I/O 請求 I/O 應答 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 21 由于 USB 攝像頭驅動非常復雜，在這里 就不分析了，感興趣的讀者可以參閱linux 內(nèi)核源代碼。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 22 7 系統(tǒng)實現(xiàn)及改進 雖然系統(tǒng)最終實現(xiàn)了最初的目標，能 夠采集多通道的 AD 數(shù)據(jù)，并且在界面上實時顯示波形，能夠從 USB 攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)并在界面上顯示視頻，但是系統(tǒng)還有一些地方需要改進或者修改，下面僅列出本人覺得有必要改進的地方及具體改進方法： （ 1）主界面的設計 由于采用的 qt 版本和虛擬機中安裝 Linux 發(fā)行版之間不能很好的兼容，導致不能直接用 QT Designer直接進行界面的設計，而只能采用代碼編寫的方法設計界面，這一方面延長了項目開發(fā)的周期，同時設計的界面也不是很友好。 解決辦法：安裝更高版本的 qt 軟件和 Linux 發(fā)行版。 （ 2）通道限制 由于 開發(fā)板只能使用四個 A/D 通道，而實際上需要許多的通道，如何擴展通道數(shù)也是需要解決的問題。 解決辦法： 第一，通過通用的 I/O 口，模擬 A/D 接口的邏輯，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣； 第二，采用時分復用技術，將單通道采樣實現(xiàn)為多通道采樣； （ 3）波形顯示效率 因為程序設計是通過每讀一個數(shù)據(jù)就在界面上顯示，這樣大大的降低了顯示的效率，雖然采樣的速度很快，但是實際上數(shù)據(jù)的更新必須要等到顯示完成之后，因此采樣的數(shù)據(jù)被覆蓋，這導致了有時不能采樣到有效的數(shù)據(jù)，靈敏度不是很好。 解決辦法：可以通過將讀取的數(shù)據(jù)存儲在一個 緩沖區(qū)中，當達到一定的數(shù)據(jù)時，一次顯示在界面上，這樣將大大提高顯示的效率，讀取的數(shù)據(jù)也不會覆蓋，只是顯示的時間有點延遲，但這并不影響最終的結果，系統(tǒng)的靈敏度也提高了許多。 （ 4）視頻的實時顯示 由于攝像頭輸出的數(shù)據(jù)是 YUV4:2:2 格式的， 而 qt 版本過低，并不支持 RGB格式的數(shù)據(jù)，因此需要先將 YUV 數(shù)據(jù)轉化為 RGB 數(shù)據(jù)，然后還需將 RGB 數(shù)據(jù)轉化為特定格式圖片數(shù)據(jù)，實現(xiàn)中是將它轉化為 JPEG 格式的文件，視頻采集的數(shù)據(jù)往往很快，但是數(shù)據(jù)轉化需要耗費很多時間， 導致 最終視頻顯示有將近 1S 的延遲，而且視頻的連續(xù)性 也不是很好。 解決辦法：首先就是升級 qt 的版本，使其支持 RGB 格式的數(shù)據(jù)，這樣就省去了轉化為 JPEG 文件的時間，其次可以通過多線程技術，一個線程采樣數(shù)據(jù)，一個線程顯示數(shù)據(jù)，達到并行執(zhí)行的目的，最后就是購買直接輸出 qt 支持俄數(shù)據(jù)流，這樣就不需要中間的轉化過程，使顯示的效率進一步的提高，這樣視頻將更加流杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 23 暢，基本無延遲。 這些都是本人現(xiàn)階段覺得系統(tǒng)中存在的一些問題及相關的解決辦法，由于能力有限，系統(tǒng)中還存在著一些 bug，需要在以后的測試過程中才能發(fā)現(xiàn)，這里就不深入探討。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 24 致謝 通過畢業(yè)設計，學會了如何將 所學知識應用于實際的項目開發(fā)中，復習了以前學的知識也接觸到了新的知識和技術，收獲還是蠻大的。 這次畢業(yè)設計能夠順利的完成，首先要感謝郭寶峰老師悉心指導和幫助，特別是系統(tǒng)的一些實現(xiàn)方案的選擇，系統(tǒng)改進的一些建議，以及給我提供的各種資料，讓我能夠更快的投入到具體的系統(tǒng)項目實現(xiàn)過程中；其次要感謝學校讓我暑假能夠留校，這是畢業(yè)設計能夠完成的前提；最后要感謝的是大學期間教育過我的老師以及幫助過我 的同學、及學長學姐，沒有你們的幫助，我就不能完成這篇論文，謝謝你 們！ 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 25 參考文獻 [1] 童永清 .LINUX C 編程實戰(zhàn) [M].北京 :人民郵電出版社 ,2022:253321. [2] 馮國進 .Linux 驅動程序開發(fā)實例 [M].北京 :機械工業(yè)出版 社 ,2022:552. [3] 何永琪 .嵌入式 Linux 系統(tǒng)實用開發(fā) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2022:50612. [4] 華清遠見嵌入式培訓中心 .嵌入式 Linux 應用程序開發(fā) [M].北京 :人民郵電出版社 ,2022:5103. [5] 李超 ,肖建 .嵌入式 Linux 開發(fā)技術與應用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2022:3575. [6] 羅克露 ,陳云川 .嵌入式軟件調(diào)試技術 [M].北京 :電子工業(yè)出版 社 ,2022:157243. [7] Daniel Solin 著 ,袁鵬飛譯 .24 小時 Qt 編程 [M].人民郵電出版社 ,2022:111250. [8] Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, and Greg KroahHartman. Linux Device Drivers[M], Third Edition. Copyright 2022 O?Reilly Media, Inc. 0596005903. 308346. [9] Erdal Cayirci, Hakan Tezcan, Yasar Dogan, Vedat Coskun [J]. Wireless sensor works for underwater survelliance systems. Ad Hoc Networks, 2022, 4(4):431446. [10] Macii, D。 Boni, A。 De Cecco, M。 Petri, D。 Tutorial 14: multisensor data fusion[R], IEEE Instrumentation amp。 Measurement Magazine, 2022, 11(3):2433. 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 26 附錄 void * my_process (void *arg) //線程執(zhí)行函數(shù) { ADC *adc = (ADC*)arg。 //將傳給線程的數(shù)據(jù)轉化為 ADC 結構 static int data = 0。 //存儲采集到的數(shù)據(jù)變量 int len。 int tempdata = 0。 char buffer[20]。 //存儲采集數(shù)據(jù)的臨時緩存 int fd = adcfd。 //文件描述符 int cmd = adccmd。 //執(zhí)行命令 unsigned long argu = adcarg。 //命令參數(shù) ioctl(fd,cmd,argu)。 //執(zhí)行 ioctl 系統(tǒng)調(diào)用設置采樣通道 while(1) //主循環(huán)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣 { memset(buffer,0,20)。 len = read(fd,buffer,sizeof(buffer)1)。 //從 A/D 口讀取數(shù)據(jù) buffer[len] = 39。\039。 sscanf(buffer,%d,amp。tempdata)。 //將字符型數(shù)據(jù) 轉化為整型 if(tempdata=0) //有效數(shù)據(jù) data = tempdata。 adcdata = data。 //賦值給 ADC 結構的 data 變量 if(adcquit == TRUE) //設置 通道采集 結束標記 break。 //退出循環(huán) usleep(100)。 //睡眠 100us } return NULL。 } void Screen::updateCurve( QPainter amp。pDrawCurve) { //建立三個界面的緩沖 bitBlt(amp。saveBuffer,0, 0,amp。newBuffer, 0, 0, (), () )。 bitBlt(amp。midBuffer, ().x(), ().y(), amp。saveBuffer, ().x(), ().y(), (), () )。 bitBlt(amp。newBuffer, ().x()+1, ().y()+1, amp。midBuffer,().x()+1, ().y()+1, ()2, () )。 //得到獲取數(shù)據(jù)列表的迭代器 QValueListdouble::Iterator Yit = ()。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 27 double Ynew, Yold。 int Xnew, Xold。 //取得最后兩個數(shù)據(jù)的坐標 Ynew = ().y() *(Yit) 1。 Xnew = ().x() 1。 Yold = ().y() *(Yit) 1。 Xold = ().x() STEP。 //補劃坐標系由于動態(tài)顯示擦除的線條 ( Qt::blue )。 ( ().x(), ().y(), ().x(), ().y() )。 ( ().x(), ().y(), ().x(),().y()+ BASELINELENGHT )。 int y0 = ().y()。 ()。 if ( drawDotLine ) //補劃坐標系縱軸的刻度 {