基于QT设计的串口通信系统实验报告.docx

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基于QT设计的串口通信系统实验报告

串口通信系统

XX：

马亮

学院：

电气与信息工程学院

专业班级：

物联网工程2021-01班

学号：

2021444139

指导教师：

易军

成绩：

科技学院

二零一八年六月

大作业规那么及要求

规那么1：

同学们做一个题目，可以自拟题目，但必须经过任课教师同意，中途不得更改题目。

规那么2：

任课教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辩论无法解释，记0分。

规那么3：

鼓励增加新功能，并给予适当加分。

规那么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、系统测试四个局部组织，其中需求分析应将本工程的功能需求、性能指标、界面、平安等因素考虑在；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〕。

规那么5：

所有题目应以TQ2440为平台进展开发应用，否那么辩论成绩扣30分。

摘要

嵌入式linux是将日益流行的Linux操作系统进展裁剪修改，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的开展和后PC时代的到来，嵌入式系统以其可靠性强、体积小、专用性、本钱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%的工程选择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开展，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、硬件构造组成，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，按位进展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本钱，但其传输速度比并行传输低。

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为根底，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能、可靠性、本钱、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，用户应用程序四个局部组成。

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。

1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展传输，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，接收端按位承受，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，否那么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。

假设采用普通单片机，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展操作，读写方便，在进展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局部，应用程序要使用串口进展通信，必须在使用之前向操作系统提出申请翻开串口，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效劳端，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/效劳器构造来实现客户端和效劳端之间通过串口通信。

1.2.1TQ2440硬件平台简介

TQ2440是由天嵌计算机科技打造的一款开发板，如下列图1.1所示。

其以稳定的性能，过硬的质量，丰富的扩展接口，优质的售后效劳和技术支持，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

Camera

130W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

部实时时钟〔带有后备锂电池〕

调试Jtag

JTAG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进展复位，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×128mm

1.2.2ARM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、本钱低和能耗省的特点。

适用于多种领域，比方嵌入控制、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相关技术及效劳。

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，已普及工业控制、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占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个领域。

ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供给商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购置其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，参加适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片。

目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统本钱降低，使产品更容易进入市场被消费者所承受，更具有竞争力。

ARM微处理器一般具有如下特点：

（1）体积小、低功耗、低本钱、高性能；

（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8/16位器件；

〔3〕大量使用存放器，指令执行速度更快；

〔4〕大多数数据操作都在存放器中完成；

〔5〕寻址方式灵活简单，执行效率高；

〔6〕指令长度固定。

1.2.3Linux系统简介

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。

它支持32位和64位硬件。

Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，它的根本思想有两点：

第一，一切都是文件；第二，每个软件都有确定的用途。

其中第一条详细来讲就是系统中的所有都归结为一个文件，包括命令、硬件和软件设备、操作系统、进程等等对于操作系统核而言，都被视为拥有各自特性或类型的文件。

至于说Linux是基于Unix的，很大程度上也是因为这两者的根本思想十分相近，所以说它是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

Linux操作系统诞生于1991年10月5日。

Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux核。

Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比方手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

Linux一般有四个主要局部：

核、Shell、文件构造和实用工具。

核是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。

它从用户那里承受命令并把命令送给核去执行。

〔2〕LinuxShell

Shell是系统的用户界面，提供了用户与核进展交互操作的一种接口。

它接收用户输入的命令并把它送入核去执行。

实际上Shell是一个命令解释器，它解释由用户输入的命令并且把它们送到核。

不仅如此，Shell有自己的编程语言用于对命令的编辑，它允许用户编写由shell命令组成的程序。

（3）Linux文件构造

文件构造是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。

主要表达在对文件和目录的组织上。

目录提供了管理文件的一个方便而有效的途径。

我们能够从一个目录切换到另一个目录，而且可以设置目录和文件的权限，设置文件的共享程度。

使用Linux，用户可以设置目录和文件的权限，以便允许或拒绝其他人对其进展访问。

（4）Linux实用工具

标准的Linux系统都有一套叫做实用工具的程序，它们是专门的程序，例如编辑器、执行标准的计算操作等。

用户也可以产生自己的工具。

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux核，并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。

Linux的主要特性有以下几点：

〔1〕完全免费

Linux是一款免费的操作系统，用户可以通过网络或其他途径免费获得，