基于中標麒麟操作系統的串口調試方法研究

郭付才,劉志華

(解放軍理工大學 氣象學院探測與信息工程系，江蘇 南京211101)

目前,由于國產的中標麒麟操作系統有著高安全性,以及其功能、穩定性、效率方面都達到國外同類產品水平,部分指標還要優于國外同類產品，極大地降低了采購成本及維護成本等特點,中標麒麟操作系統逐步地應用到了部隊、國家大型的建設項目、企事業單位中，如國家電網D5000項目等[1]。串口作為一種廣泛應用的計算機接口，計算機對設備進行通信控制幾乎都是通過串口進行的。在中標麒麟操作系統下進行串口調試與Windows不同,本文將介紹兩種中標麒麟操作系統下的串口調試方法。

1 串口編程

在任何操作系統下,串口調試程序的編寫都是按照打開串口設備、初始化串口和串口讀寫操作的步驟進行[2]。

1.1 打開串口

中標麒麟操作系統與Linux系統類似都是基于文件的，把硬件設備都看作文件，對硬件設備進行操作，就是對設備文件的操作[3]。串口設備的設備文件是用“/dev/ttyS0”、“/dev/ttyS1”來命名的，Windows下的“COM1”對應于中標麒麟下的“/dev/ttyS0”。打開串口只需要調用open()函數打開設備文件即可。

1.2 初始化串口

串口的初始化設置包括波特率、數據位、奇偶校驗位、停止位和流控制設置。對它們各自進行設置時都有多種選擇，因此編程時一般采用switch()函數實現。

1.3 串口讀寫操作

串口工作模式有阻塞方式和非阻塞方式兩種。阻塞方式比較簡單，當對串口進行操作時，如果條件不滿足，操作會被阻塞，只有條件滿足時操作才會進行；非阻塞方式是采用輪詢對串口進行操作，編程時可以定義一個定時函數，通過定時實現對串口緩沖區的訪問[2]。

2 minicom串口調試軟件

2.1 minicom簡介

minicom的功能與Windows系統下的超級終端類似，計算機可以利用此軟件通過串口控制外部硬件設備。

2.2 minicom安裝

中標麒麟操作系統最新發行版（NeoKylin3.2.1）的系統盤中集成有minicom的rpm安裝包,因此只需要將系統盤插入電腦，打開終端，運行#yum list|grep minicom命令查看minicom的版本，然后采用#yum install命令安裝。

2.3 minicom配置及使用

第一次運行minicom，為了保證minicom能正確地對CPU進行讀寫操作，需要對minicom的端口和波特率等進行配置[4]。

進入root輸入#minicom-s命令,確定后會彈出minicom的配置界面如圖1所示。

圖1 minicom配置界面

選擇Serial port setup進入串口設置,如圖2。根據實際要求設置好串口名、波特率、數據位、停止位、奇偶校驗位和流控制等，然后按回車退出到配置界面。選擇Save setup as dfl保存配置信息，再選擇Exit退出配置界面回到minicom使用界面，然后就可以按照提示進行串行數據收發。

圖2 串口設置界面

2.4 minicom控制VGA8×4矩陣切換器

VGA8×4是8輸入4輸出的矩陣切換器,它具有標準的RS-232串行通信接口,用戶可以通過RS-232接口，進行計算機遠端控制。其通信控制協議：波特率為9 600 b/s，數據位為 8 bit，停止位 1 bit，沒有奇偶校驗位和流控制位。控制命令格式為：設備號+輸出端口號+控制符+輸入端口號+！。其中“設備號”和“控制符”都是1個字符位，“輸出端口號”和“輸入端口號”都是 2 bit數字，“！”是命令結束符。例如：設備號為 A，以視頻控制方式（控制符為“[”），第 3路輸入信號切換到第 1路輸出，其控制命令為“A01[03！”。如果控制成功，矩陣切換器前面板中由4個數碼管組成的狀態顯示區會顯示“0103”4個數字，它表示矩陣切換器當前的狀態為第1路輸出信號是由第3路輸入的[5]。

利用minicom控制矩陣切換器以視頻控制方式，第3路輸入后由第2路輸出的控制實驗如圖3所示。圖3中上側圖顯示minicom發送的控制名令為A02[03！,下側圖可以看出矩陣切換器前面板4個數碼管顯示0203，這說明控制實驗成功。

圖3 minicom控制矩陣切換器實驗

3 Qt4編寫串口調試程序

3.1 Qt簡介

Qt是挪威的Trolltech公司開發的面向對象的C++圖形用戶界面程序開發框架。Qt以其作為一個跨平臺框架而著稱，它使用“一次編寫，隨處編譯”的方式為開發包括Windows、Linux和 Mac等多平臺的應用軟件提供方便，在中標麒麟操作系統下也可以用Qt編程。Qt擁有直觀、強大的 API，用戶只要具備一定的C/C++基礎，就能夠快速地用Qt編寫應用程序[6]。

NeoKylin3.2.1系統安裝盤中集成有Qt4.6版本的rpm安裝包，要想安裝Qt只需將系統盤插入電腦，采用install命令就能把Qt4.6安裝到自己的電腦中。

3.2 Qt串口編程

到目前為止，Qt的發行版本中還沒有專門針對串口定義控制類，要用Qt編寫串口調試程序，最簡單的方法是使用第三方編寫的 Qextserialport類[7-8]。Qextserialport繼承自Qt定義的對輸入/輸出設備操作的基類QIODevice。Qextserialport類中完整定義了包括打開串口、串口初始化設置和讀寫串口的一系列操作。使用Qextserialport類編寫串口調試程序時，只需將串口操作相關的參數傳遞給它，就能完成相應的功能。因此，使用Qextserialport類編寫串口調試程序時,只需要編寫很少的代碼就能實現串口調試的功能。

3.3 Qt4編寫VGA8×4矩陣切換器控制程序

控制要求：矩陣切換器的第3路輸出連接一個40英寸的大屏幕顯示器，第1路至第4路輸入分別連接4臺計算機，要求編寫控制程序，通過4個控制按鈕實現大屏幕顯示器可以選擇顯示4臺計算機。

根據前面矩陣切換器的介紹可知4個按鈕發送的控制命令分別是：A03[01!、A03[02!、A03[03!和 A03[04!。Qt中定義了信號與槽機制，槽與信號連接在一起，每當發射這個信號時，就會自動調用這個槽。在設計4個按鈕時，就用信號與槽機制，當點擊按鈕時，會發送一個信號,同時定義一個響應槽函數實現相應數據的發送。控制程序流程圖4所示，程序界面如圖5所示。

部分程序代碼如下：

圖4 控制程序流程圖

圖5 控制程序界面

圖5和圖6顯示了通過Qt4編程控制矩陣切換器實現大屏幕顯示2號計算機的實驗情況。根據顯示結果可知，控制實驗成功。

圖6 控制實驗結果

文中提出的兩種方法都能夠實現中標麒麟操作系統下的串口調試。采用minicom不需要自己編程，但是使用時不夠方便，不夠直觀；使用Qt4編寫串口調試程序，比較簡潔、直觀，同時它還可以集成到一個大型程序中，作為一個子模塊而存在。

[1]UGMBBC.麒麟安全操作系統獲國家電網2011采購大單[EB/OL].(2011-09-07)[2011-12-19].http：//www.cnbeta.com/articles/154312.htm.

[2]李萌.Linux操作系統多串口編程技術[J].火控雷達技術，2008(3)：88-95.

[3]鳥哥.鳥哥的 Linux私房菜基礎學習篇[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[4]劉昆.應用minicom實現對ARM嵌入式CPU的讀寫操作[J].科 技 創 新 導 報 ，2008(6)：197.

[5]矩陣切換器使用說明書[M].成都訊維信息技術有限公司，2010.

[6]BLANCHETTE J,SUMMERFIELD M.C++GUI Programming with Qt4(第二版)[M].閆峰欣，曾泉人,張志強，譯.北京：電子工業出版社，2008.

[7]YAFEILINUX.Qt串口通信專題教程[EB/OL].(2010-07-08)[2011-12-20].http：//www.yafeilinux.com/?p=820.

[8]BFOSD.qextserialport[EB/OL].(2009-05)[2011-12-20].http：//code.google.com/p/qextserialport/.