基于ARM控制器與Qt界面編輯的手機設(shè)計

王博 曹嘉城 孫超 屈藝超

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720013

摘要： 針對手機成為眾多開發(fā)人員設(shè)計與創(chuàng)新的焦點。本論文在研究手機硬件和軟件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出本課題研究的運用QT圖形用戶界面程序開發(fā)框架組建實現(xiàn)基本的手機功能，具體由三個部分組成。硬件平臺：劃分為通信模塊單元、基于ARM內(nèi)核的應(yīng)用處理模塊單元以及輸入輸出模塊單元，這三個模塊協(xié)同工作共同完成手機的功能。這種模塊化的設(shè)計方法，為整體系統(tǒng)的開放、調(diào)試與升級提供了便利；軟件平臺：分為Bootloader、操作系統(tǒng)、GUI（通過Qt構(gòu)建）；應(yīng)用軟件：這部分是基于通信協(xié)議的軟件開發(fā)與編程實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 手機；ARM；嵌入式系統(tǒng)；Linux；QT

1 系統(tǒng)方案的總體設(shè)計

本項目（基于ARM控制器與Qt界面編輯的手機設(shè)計）硬件結(jié)構(gòu)分為ARM核心板，電源，外圍功能（如觸摸屏等）和通過串口連接的GSM模組。通過對觸摸屏的操作控制ARM核心板，并通過核心板的串口發(fā)送和接受對GSM模組操作的AT指令來實現(xiàn)對撥打電話，收發(fā)短信的功能實現(xiàn)，并通過觸摸屏的顯示功能顯示手機的UI界面以實現(xiàn)人機互動，增加手機的可使用性。

本項目的軟件結(jié)構(gòu)為在Linux操作平臺下移植QT5.4.1到ARM4412嵌入式開發(fā)板，通過在PC端進行QT5圖形化界面編程，實現(xiàn)手機的界面和相關(guān)功能（如撥打電話，發(fā)送短信）界面的構(gòu)建和實現(xiàn)。

2 硬件結(jié)構(gòu)搭建

在實際的手機系統(tǒng)設(shè)計中，需要處理的數(shù)據(jù)有兩大類通訊數(shù)據(jù)以及應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。針對處理數(shù)據(jù)的不同以及設(shè)計難度的平衡，在本設(shè)計中采用了雙CPU的解決方案，按照這個解決方案，可首先把手機終端劃分為通訊模塊和應(yīng)用處理模塊。

3 交叉編譯環(huán)境搭建與內(nèi)核移植

3.1 交叉編譯環(huán)境搭建

基于Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)一般由目標(biāo)硬件（開發(fā)板）和宿主機（PC）構(gòu)成，交叉編譯就是在宿主機平臺上使用某特定交叉編譯器，編譯出能在目標(biāo)開發(fā)板中運行的程序。雙方之間可以通過串口、并口或以太網(wǎng)接口建立連接關(guān)系。由于嵌入式設(shè)備沒有足夠的內(nèi)存及存儲資源，不能在本地編寫、編譯和調(diào)試自身運行的程序，因而需要借助其他設(shè)備（如PC）來完成這些工作。本文建立交叉開發(fā)環(huán)境的搭建即下載交叉編譯器并傳送到Ubuntu系統(tǒng)。

3.2 內(nèi)核移植

內(nèi)核移植就是根據(jù)選擇的硬件平臺來重新編譯內(nèi)核支持對應(yīng)的硬件，使之可以在該硬件平臺上運行，如果缺少相應(yīng)的硬件驅(qū)動程序或其他內(nèi)核模塊，可以自己進行相應(yīng)的開發(fā)加入到內(nèi)核中一起編譯最終實現(xiàn)對硬件的支持。內(nèi)核移植大致過程如下：（1）下載內(nèi)核源碼。（2）配置修改Makefile。（3）編譯生成鏡像。（4）燒寫鏡像。

4 實現(xiàn)手機功能的軟件設(shè)計

UI即User Interface（用戶界面）的簡稱。UI設(shè)計是指對軟件的人機交互、操作邏輯、界面美觀的整體設(shè)計[4]。好的UI設(shè)計不僅是讓軟件變得有個性有品位，還要讓軟件的操作變得舒適簡單、自由，充分體現(xiàn)軟件的定位和特點。Qt界面的設(shè)計和功能實現(xiàn)大致分為以下幾個部分：

4.1 界面設(shè)計

在工程下創(chuàng)建.ui文件后，通過Qt Creator 提供的便捷控件拖拽功能向各個功能界面中加入需要的空間，如LineEdit（行編輯）、pushButton（按鈕）、textEdit（文本編輯）等。并進行界面的合理布局。

4.2 控件功能實現(xiàn)

信號和插槽是Qt中一種用于對象間通信的調(diào)用機制，和傳統(tǒng)的函數(shù)回調(diào)方式不同。信號和插槽是Qt中很重要的機制，是Qt編程區(qū)別于其它編程的標(biāo)志。應(yīng)用Qt獨有的信號與槽的機制將不同控件連接到相應(yīng)的程序以實現(xiàn)通過發(fā)送AT指令來控制SIM800模塊的電話、短息等功能。

4.3 串口編輯與初始化

·串口編輯QtSerialPort模塊是Qt5庫的附加部分，通過對QtSerialPort模塊的使用即可對串口進行編輯。

·串口初始化：

my_serialport>setPortName（"COM10"）；//設(shè)置串口

my_serialport>setBaudRate（QSerialPort：：Baud9600）；//設(shè)置波特率

my_serialport>setDataBits（QSerialPort：：Data8）； //設(shè)置數(shù)據(jù)位

my_serialport>setParity（QSerialPort：：NoParity）； //設(shè)置校驗位

my_serialport>setFlowControl（QSerialPort：：NoFlowControl）；//設(shè)置流控

my_serialport>setStopBits（QSerialPort：：OneStop）；//設(shè)置停止位

5 結(jié)論

電子技術(shù)的飛速發(fā)展，手機在人們的生活中扮演一個越來越重要的地位，本文采取了ARM&Linux方案構(gòu)建手機，在Linux內(nèi)核中移植進Qt庫，使具有極強跨平臺的Qt程序可在Linux系統(tǒng)中運行，更是使本課題的產(chǎn)品可移植性大大加強，實現(xiàn)“一次編寫，不同編譯環(huán)境，多種平臺應(yīng)用”的特點，為未來Windows、IOS、Android、Linux等系統(tǒng)的多平臺APP、APK提供了參考。

參考文獻：

[1]萊文森.手機，擋不住的呼喚[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2004：102108.

[2]涂剛，陽富民，胡貫榮.嵌入式操作系統(tǒng)綜述[J].計算機應(yīng)用研究，2000，3（11）：2139.

[3]Richard M.Stallman .Using and Porting GUN CC[M].Cambridge： MIT Press，1998：4768.

[4]何劍鋒，鄔文彪，李宏穆，等.嵌入式Linux系統(tǒng)的Qt＼Embedded圖形界面開發(fā)[J].電子工程師，2007（33）：4648.

作者簡介：王博，曹嘉誠，孫超，屈藝超，單位：哈爾濱理工大學(xué)。