基于QT设计的串口通信系统实验报告

串口通信系统姓名：马亮学院：电气与信息工程学院专业班级：物联网工程2015-01班学号：2015444139指导老师：易军成绩：重庆科技学院二零一八年六月大作业规则及要求规则1：同学们做一个题目，可以自拟题目，但必须经过任课老师同意，中途不得更改题目。规则2：任课老师将列出每个题目的具体功能及分值，完成后获得对应分数，发现代码抄袭或者现场答辩无法解释，记0分。规则3：鼓励增加新功能，并给予适当加分。规则4：大作业报告除遵守模板格式外，应按照需求分析、系统设计、详细设计、系统测试四个部分组织，其中需求分析应将本项目的功能需求、性能指标、界面、安全等因素考虑在内；系统设计应多画流程图说明设计意图；详细设计应包括关键代码或接口定义，数据表定义等；系统测试应包括功能实现情况（截图）、各性能指标完成情况（表格）。规则5：所有题目应以TQ2440为平台进行开发应用，否则答辩成绩扣30分。摘要嵌入式linux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。嵌入式linux既继承了Internet上无限的开放源代码资源，又具有嵌入式操作系统的特性。随着Internet的发展和后PC时代的到来，嵌入式系统以其可靠性强、体积小、专用性、成本低等特性得到日益广泛的应用。目前嵌入式系统技术已经成了最热门的技术之一。嵌入式Linux是嵌入式操作系统的一个新成员，其最大的特点是源代码公开并且遵循GPL协议，近几年来已成为研究热点。目前正在开发的嵌入式系统中，有近50%的项目选择Linux作为嵌入式操作系统。新一代嵌入式计算系统的功能集成和应用模式使之迅速向网络化嵌入计算的方向发展，标准和统一的TCP/IP通信协议是独立于任何厂家的硬件的，因此嵌入式环境下的适时网络通信成为嵌入计算技术研究的重点和热点。本文通过给予TQ2440的嵌入式串口通信的实现，按照嵌入式系统的软、硬件结构组成，较为详细地介绍了串口通信的硬件电路和软件实现方法。关键词：嵌入式Linux操作系统串口通信TQ2440前言串口通信是简单嵌入式系统的一个应用，串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通信方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器，外围硬件设备，嵌入式操作系统，用户应用程序四个部分组成。用于实现对其他设备的控制，监视或管理等功能。嵌入式系统已经广泛应用与科学研究、工业制造、军事技术等领域，人们常用的手机，智能家电，GPS等均是嵌入式系统的典型代表。目录摘要................................................................I前言...............................................................II目录..............................................................III1嵌入式串口通信概述................................................11.1嵌入式串口通信的原理..........................................11.2嵌入式串口通信的开发工具......................................11.2.1TQ2440硬件平台简介........................................21.2.2ARM简介...................................................31.2.3Linux系统简介.............................................41.3嵌入式串口通信的基本任务......................................61.4嵌入式串口通信协议及实现......................................72需求分析..........................................................82.1功能需求......................................................82.2性能指标......................................................83系统设计.........................................................103.1系统功能设计.................................................103.2通信流程设计.................................................104详细设计.........................................................124.1设置串口属性.................................................124.2客户端QT设计................................................154.2.1报文格式.................................................154.2.2部分操作函数...............................................155系统调试及测试...................................................205.1功能实现情况.................................................205.2各性能指标完成情况...........................................23表5-1串口通信功能完成情况表....................................236总结.............................................................247致谢.............................................................258参考文献.........................................................261嵌入式串口通信概述所谓串口通信，是指外设和计算机间使用一根数据信号线（另外需要地线），数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。串口传输是二进制代码序列在一条信道上以位为单位，按时间顺序且按位传输的通信方式。串行传输时，发送端按位发送，接收端按位接受，同时还要对所传输的位加以确认，所以收发双方要采用同步措施，否则接收端将不能正确区分出所传输的数据。串口通信不但能实现计算机与嵌入式开发板之间的数据传输，而且还能实现计算机对嵌入式开发板的控制。若采用普通单片机，对外部设备的访问就需要利用复杂的汇编语言或者使用C51自己编写设备的初始化以及读写访问程序，这样的过程不仅复杂，而且不太利于大规模的开发与设计。ARM与普通单片机相比，具有开发简单、灵活，而且性能稳定、功能易于扩展等一系列的优势，因而在各个领域的嵌入式系统中得到广泛的应用。将Linux移植到ARM嵌入式处理器后，可以利用操作系统中提供的系统调用把串口及其他外设当成普通文件进行操作，读写方便，在进行相对应的开发时可以提高系统编程效率，而且还可以简化调试的复杂程度。1.1嵌入式串口通信的原理串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数从CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。串口是系统资源的一部分，应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出申请打开串口，通信完成后必须释放资源，即关闭串口。1.2嵌入式串口通信的开发工具此次开发采用的硬件平台是以TQ2440为平台，ARM2410S嵌入式开发板作为被查询服务端，PC机为客户端和C语言来实现本次系统的开发。客户端在Linux下开发，系统基于客户/服务器结构来实现客户端和服务端之间通过串口通信。1.2.1TQ2440硬件平台简介TQ2440是由广州天嵌计算机科技有限公司打造的一款开发板，如下图1.1所示。其以稳定的性能，过硬的质量，丰富的扩展接口，优质的售后服务和技术支持，赢得众多企业的青睐和支持。开创众多第一，引领嵌入式潮流。图1.1移植最新的Linux2.6.30系统到TQ2440开发板，并配有相关移植教程。将Nandflash升级为256MB（核心板Nandflash支持升级到1GB，SDRAM可扩展到128MB）。推广开源的厂家，除了提供平台性软件，还免费提供厂家移植教程，并可在网上下载，非TQ2440的用户一样受益。不断更新软件，提供Wince5.0/6.0原生BSP包，wince开发教程，QT开发教程等厂家一手的移植教程（并在不断更新）。TQ2440硬件特性如下表所示。TQ2440开发板底板硬件特性说明串口板载五线异步串行口（UART0），可外接串口扩展板引出另两个串口（UART1和UART2）；WINCE和Linux均有三串口驱动。网络接口板载100MDM9000网卡，带联接和传输指示灯；USB接口USBHOST接口；USBDevice接口。存储接口一个SD卡接口,支持32GSD卡。音频接口采用芯片UDA1341，立体声音频输出，可录音。LCD接口集成了4线电阻式触摸屏接口；支持800×600、640×480、240×320、320×240等不同分辨率的TFTLCD，（目前实测最大的屏10.4寸屏，800×600的分辨率），可接VGA转接板Camera130W像素摄像头（标配驱动），可支持AV信号视频输入或更高像素的摄像头时钟源内部实时时钟（带有后备锂电池）调试JtagJTAG接口，支持ADS1.2，keil等软件的单步调试功能复位电路采用专业复位芯片811进行复位，稳定可靠电源接口高电流带载的5V电源供电，带电源开关指示灯AD功能可调电阻接到ADC引脚上用来验证模数转换IIC功能提供AT24C02的EEPROM验证IIC功能蜂鸣器测试PWM功能的蜂鸣器用户按键4个用户按键，使用外部中断用户LED灯4个用户LED灯，使用GPIO口控制底板尺寸105mm×128mm1.2.2ARM简介ARM（AdvancedRISCMachines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。采用ARM技术知识产权（IP）核微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约