QSocketNotifier在端口监听中的应用

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。

2 软件编程实现

第一步：打开大气压力、温湿度、风传感器对应的文件，设置相关波特率。

第二步：为每一个需要监听的串口创建QSocketNotifier 对象。如下所示

3 结束语

本文简要介绍了基于QSocketNotifier 的串口监听方式，这种方式相比起第三方串口类，其编程比较简单，易于初学者使用。缺点就是Qt3.0 以前版本中没有QSocketNotifier 类，只有Qt4.0 以后的版本才有。

［1］姚福鹏.嵌入式数据库在QT/中的应用与研究[J].国外电子测量技术，2010，9:73-79.

［2］张升，陶维青，黄林.嵌入式图形开发界面MinuGui[J].仪器仪表用户，2013，2.