基于ARM的Qt/Embedded嵌入式環(huán)境部署

盧愛紅

（蘇州經貿職業(yè)技術學院，蘇州　215009）

基于ARM的Qt/Embedded嵌入式環(huán)境部署

盧愛紅

（蘇州經貿職業(yè)技術學院，蘇州215009）

0　引言

基于ARM的嵌入式產品，因CPU具有較高的主頻、豐富的接口、優(yōu)越的可移植性等性能，能適應各種嵌入式要求，得到了廣泛的應用。在嵌入式終端設備中，一般要求具有可視化界面。目前幾種常用的嵌入式界面包括：MiniGUI、MicroWindows、DinX、OpenGUI和Qt/Embedded。由Trolltech公司開發(fā)的Qt/Embedded嵌入式界面開發(fā)環(huán)境，是完全面向對象思想的C++開發(fā)軟件，提供應用程序開發(fā)者藝術級圖形界面設計所需要的功能，能編程實現嵌入式開發(fā)板上各種形式接口，如：網口、串口、I2C、USB、I2S等，應用靈活，性能優(yōu)越。由于ARM嵌入式產品的硬件軟件資源與個人電腦相比是有限的，不能提供在ARM產品上直接編輯、編譯圖形用戶界面（GUI）的功能，需要通過交叉編譯環(huán)境，將Linux發(fā)行版本中調試好的GUI界面部署到ARM產品。Qt/Embedded是為跨平臺軟件開發(fā)人員設計的，提供了支持Linux發(fā)行版本和Windows的Qt集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、持續(xù)更新版本的Qt庫，將交叉編譯生成的Qt庫作為IDE的交叉編譯工具鏈，同時將Qt庫部署到嵌入式開發(fā)板，可以輕松實現跨平臺的GUI設計。

1　跨平臺GUI設計

本設計中基于Qt/Embedded進行跨平臺的GUI設計的主要任務是在Linux發(fā)行版本或Windows的Qt集成開發(fā)環(huán)境中編輯設計GUI界面，經過交叉編譯后，部署到ARM開發(fā)板中運行。具體過程為：在Linux發(fā)行版本Ubuntu中安裝Qt集成開發(fā)環(huán)境Qt Creator和交叉編譯工具鏈arm-linux-g++，再交叉編譯生成版本為Qt4.8.1 的Qt庫，在Qt Creator的 “構建和運行”中指定Qt庫Qt4.8.1的qmake，并將Qt4.8.1部署到ARM開發(fā)板，如此，Qt Creator中編輯的GUI界面程序就可以在ARM開發(fā)板上運行，實現GUI圖形用戶界面的跨平臺設計。

跨平臺GUI設計的流程［1］如圖1所示。

圖1　跨平臺GUI設計的流程

2　IDE環(huán)境配置

Qt的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）采用Qt Creator應用程序，可以在Windows平臺上運行，也可以在各種Linux發(fā)行版本中運行。開發(fā)環(huán)境基于Ubuntu平臺時，集成開發(fā)環(huán)境的配置需要使用root權限。qt-creator-linuxx86-opensource.bin是Qt Creator的安裝程序，通過Ubuntu的samba共享，拷貝到Ubuntu操作系統(tǒng)中，修改安裝程序的權限為可執(zhí)行，運行qt-creator-linux-x86-opensource.bin，自動安裝Qt Creator應用程序到Ubuntu操作系統(tǒng)中。具體命令如下：#chmod u+x qtcreator-linux-x86-opensource.bin；#./qt-creator-linuxx86-opensource.bin。

安裝Qt Creator之后，新建項目工程仍不具備Application GUI應用，需要安裝Qt庫文件Qt4.8.1，并配置Qt編譯環(huán)境qmake。用Ubuntu操作系統(tǒng)的root賬戶安裝Qt Sdk，下載Qt Sdk源代碼包qt-everywhere-opensource-src-4.8.1.tar.gz，將其解壓縮到/usr/local下，#tar zxvf qt-everywhere-opensource-src-4.8.1.tar.gz-C/usr/ local。安裝Qt Sdk依賴的軟件包：libX11-dev、libXextdev、libXtst-dev。執(zhí)行Qt Sdk中的配置文件configure，在/usr/local/qt-everywhere-opensource-src-4.8.1下執(zhí)行#./configure；#make；#make install。至此，Qt Sdk安裝完成，生成的Qt Sdk庫文件在/usr/local/Trolltech/Qt4.8.1/目錄下。再在Qt Creator應用程序中配置Qt Sdk，選擇QT creator->tools->option菜單，選擇“構建和運行”，在Qt版本中指定手動設置的/usr/local/Trolltech/Qt4.8.1/ bin/qmake，并在工具鏈中確認檢測到GCC工具鏈。配置完成后，新建Qt工程時，就會出現Application菜單中的Qt GUI應用。

交叉編譯生成能被ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)識別的Qt GUI界面設計的可執(zhí)行文件，需要交叉編譯Qt庫文件Qt4.8.1，并配置 Qt的交叉編譯環(huán)境 armqmake。執(zhí)行Qt Sdk中的配置文件configure，在/usr/local/qt-everywhere-opensource-src-4.8.1下執(zhí)行#cd qteverywhere-opensource-src-4.8.1；#echo yes|./configure -prefix/opt/Qt4.8-opensource-embedded arm-xplatform qws/linux-arm-g++-no-webkit-qt-libtiff-qtlibmng-qt-mouse-tslib-qt-mouse-pc-no-mouse-linuxtp-no-neon。上面的主要參數含義說明如下：-embedded arm：表示將編譯針對arm平臺的embedded版本；-xplatform qws/linux-arm-g++：表示使用arm-linux交叉編譯器進行編譯；-qt-mouse-tslib：表示將使用tslib來驅動觸摸屏；-prefix/opt/Qt4.8：表示Qt4.8最終的安裝路徑是/opt/Qt4.8，布置到ARM開發(fā)板時，需要將Qt4.8拷貝到此路徑。執(zhí)行以下命令進行編譯并安裝Qt4.8：#make；#make install。安裝完成后，在Qt Creator的“構建和運行”中指定qmake和交叉編譯工具鏈Linux ICC為arm-linux-g++和arm-linux-gdb。配置完成，新建Qt工程，在“項目”菜單欄可以指定交叉編譯的qmake和 Linux ICC工具鏈。編譯輸出的就是能被ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)識別的Qt GUI界面設計的可執(zhí)行文件。

將Qt4.8部署到ARM開發(fā)板時，根據Qt4.8庫文件交叉編譯時-prefix參數指定的目錄，將Qt4.8庫文件安裝在/opt/Qt4.8目錄下，在Ubuntu上將Qt4.8打包，再解壓到ARM開發(fā)板上的/opt目錄下：@#cd/opt；@# tar xvzf Qt4.8.tgz-C/opt。

要在ARM開發(fā)板上正確運行Qt的GUI程序，除了要求安裝Qt4.8庫文件外，還需要編寫一個腳本setqt4env，這個腳本用于設置Qt程序所需要的環(huán)境變量。腳本文件的位置是/bin/setqt4env。輸入以下命令創(chuàng)建 并 編 寫 腳 本/bin/setqt4env：@#vi/bin/setqt4env；@#chmod+x/bin/setqt4env。文件具體要修改的內容：export set QTDIR=/opt/Qt4.8；export set QPEDIR=/opt/ Qt4.8；export set QWS_MOUSE_PROTO="TSLIB:/dev/ event1 MouseMan:/dev/mouse0"。

3　實驗實現

選用主CPU為S3C2440的開發(fā)板，并已燒錄好內核和文件系統(tǒng)。開發(fā)環(huán)境選用Ubuntu12.04版本，安裝Qt Creator2.5.1，Qt庫文件選用Qt4.8.1，交叉編譯工具鏈選用4.3.4版本。

以一個簡單的基于網絡的服務器和客戶端信息傳輸的Qt GUI程序為例，說明Qt的嵌入式開發(fā)環(huán)境部署的流程。一般來說，基于ARM的嵌入式產品，以ARM開發(fā)板作為網絡的服務器，負責監(jiān)控現場數據的采集、存儲和傳輸，以PC機作為客戶端，客戶端主動連接服務器，并查詢現場數據，向服務器發(fā)送執(zhí)行操作的指令。在ARM開發(fā)板上運行服務器程序，需要在ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)中部署Qt的嵌入式環(huán)境，服務器程序經過交叉編譯后，燒錄到ARM開發(fā)板，在PC機上運行的客戶端程序采用非交叉編譯的方法編譯，最終，在服務器和客戶端設備保證網絡連通的基礎上，實現通信。

Qt提供了完全使用類封裝的socket，用戶不需要接觸底層的各種結構體。socket的類封裝，采用Qt本身的信號-槽機制，使編寫的程序更容易理解。在pro文件中添加network模塊QT+=network。Qt使用socket類提供的QTcpServer和QTcpSocket進行TCP網絡編程。QTcpServer類負責TCP建立 （監(jiān)聽端口），QTcpSocket負責TCP會話（管理客戶通信數據）。涉及頭文件包括：監(jiān)聽端口的QTcpServer、客戶連接管理的QTcpSocket、事件驅動的句柄監(jiān)聽類文件QSocketNotifier。

基于面向對象思想的服務器端Qt程序流程圖［2］如圖2所示。

圖2　服務器端Qt程序流程圖

客戶端跟服務器端的區(qū)別在于不要進行端口監(jiān)聽，使用QTcpSocket類的connectToHost函數連接服務器即可，其它實現與服務端一致。

服務器端程序交叉編譯后，部署到ARM開發(fā)板，可以與Ubuntu主機中的客戶端程序實現穩(wěn)定流暢的通信。

4　結語

本設計主要實現了Qt的嵌入式環(huán)境的部署，實現了Qt的IDE開發(fā)環(huán)境Qt Creator的交叉編譯條件和非交叉編譯條件的配置，ARM開發(fā)板上的文件系統(tǒng)中的Qt庫文件的部署，并在ARM開發(fā)板上用腳本程序setqt4env配置Qt運行的環(huán)境變量，最終將交叉編譯后的Qt程序拷貝到ARM開發(fā)板后，能夠順利啟動。本設計在Qt設計環(huán)境中，以網絡傳輸的服務器和客戶端程序為例，提供了以完全面向對象的思想設計Qt的GUI程序的思路，實驗證明Qt嵌入式環(huán)境部署的方法能夠很好地適應各種Linux開發(fā)環(huán)境和ARM開發(fā)板的版本，具有很好的魯棒性。本系統(tǒng)的設計為ARM開發(fā)板的Qt的GUI應用提供了較完整的解決方案和系統(tǒng)化的設計思路，但是功能相對簡單，在實際企業(yè)應用中，需在此框架設計的基礎上，進一步優(yōu)化細節(jié)。

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［2］田磊.嵌入式Linux系統(tǒng)中基于QT庫的應用程序設計.實驗室研究與探索［J］，2014，33（5）:84.

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［6］MICHAEL Owens.The Definitive Guide to SQLite［M］.US:Apress，2006.

Random Sampling；JavaScript；Program Design

A Random Sampling Program Design Based on JavaScript

XU Peng1，XU Qing-yuan2
（1．The 5th Electronics Research Institute of MII，Guangzhou 510610；2．Department of Electronic Communication&Software Engineering，Nanfang Colloge，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510970）

1007-1423（2015）33-0054-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.33.015

盧愛紅（1981-），女，江蘇南通人，講師，在讀博士研究生，研究方向為無線通信、物聯(lián)網應用技術

2015-11-14

2015-11-20

嵌入式ARM產品對GUI設計的質量要求日益提高，本設計提供在ARM開發(fā)板上部署Qt/Embedded嵌入式環(huán)境的方法，詳細描述Qt/Embedded的集成開發(fā)環(huán)境的配置過程、Qt的庫文件Qt4.8的交叉編譯和非交叉編譯的方法、ARM開發(fā)板的文件系統(tǒng)環(huán)境配置流程，最后以Qt環(huán)境下網絡通信的服務器和客戶端程序的設計部署為例，驗證該設計方法。實驗證明，基于完全面向對象思想的Qt嵌入式GUI界面嵌入式環(huán)境部署的可實現性和優(yōu)越性，為ARM嵌入式產品的界面設計提供了一種有競爭力的解決方案。

Qt/Embedded；GUI；ARM；嵌入式環(huán)境

In daily life，one or more data is often needed to be randomly selected from a certain amount of data.Introduces a method to design a random sampling program based on JavaScript.The program flow chart is designed，analyzes the key points of programing，by an example，demonstrates the implementation effect of the random sampling program.