基于嵌入式Linux的触摸屏图形组态软件的研究

摘要

随着计算机技术的迅猛发展，嵌入式系统在控制领域应用越来越广；而组态软件是工控应用软件开发的主要形式，它以灵活多样的方式提供给用户良好的开发界面和简单的使用方法。这两者结合形成嵌入式组态软件已经是一种必然的趋势。图形系统是嵌入式组态软件的重要组成部分，它以图形方式对现场事物进行模拟和监控，并建立它们之间的关联，形成简洁、生动的交互图像。目前嵌入式组态软件种类较少，现有产品也大多运行于WinCE平台。这类软件多数是PC平台的移植版本，实时性较差、占有资源较多且不支持Linux操作系统。有鉴于此，本文设计了一种基于Linux平台的嵌入式图形组态软件。 本文结合嵌入式组态软件的发展趋势，阐述了组态软件的设计思想和技术特点。在此基础上，提出了整个软件的设计框架和实现方法。依据软件模型，以面向对象的设计方式，采用C++编程语言，基于Qt技术实现了嵌入式Linux环境下的组态图形界面系统。 论文首先分析了基于Linux的图形组态软件的体系结构，提出了开发环境加运行环境的开发架构，并采用面向对象的思想对相关研究对象进行建模。其次就“开发环境”和“运行环境”的主要功能及设计实现做了分别介绍，并详细阐述了各功能模块的实现目的、设计原理及实现方法。所有软件代码都是基于Qt工具设计，保证了嵌入式组态软件良好的移植特性。最后对嵌入式图形组态软件的相关功能进行了分析和验证，结果表明该系统图形和控件组态功能良好，运行环境的表现效果与开发环境的编辑效果吻合，各功能变量工作状态正常，通讯功能稳定，达到了预期的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 嵌入式系统

1.1.1 嵌入式系统的定义

1.1.2 嵌入式系统的构成

1.1.3 嵌入式系统的特点

1.2 嵌入式组态软件

1.2.1 嵌入式组态软件的定义

1.2.2 嵌入式组态软件的特点

1.2.3 嵌入式组态软件的发展

1.3 本文主要工作

第二章 嵌入式触摸屏图形组态软件总体设计

2.1 嵌入式图形组态软件关键技术

2.1.1 嵌入式操作系统

2.1.2 嵌入式操作系统的用户图形界面

2.2 嵌入式触摸屏图形组态软件的功能分析

2.3 嵌入式触摸屏图形组态软件的体系结构

第三章 图形组态软件系统开发环境的设计与实现

3.1 图形组态软件开发环境的功能分析

3.2 图形组态软件开发环境的对象模型

3.2.1 图元对象模型

3.2.2 控件对象模型

3.3 图形/控件对象的创建和编辑

3.3.1 图形/控件对象的创建

3.3.2 图形/控件对象的编辑

3.3.3 图形/控件对象的保存

3.4.组态软件的动态配置

3.4.1 图元的动画连接

3.4.2 控件的属性设置

3.4.3 后台任务和权限的设置

3.5 组态软件的工程管理

3.5.1 工程管理的拓扑关系

3.5.2 工程管理的基本数据结构

3.6 组态信息配置文件

3.6.1 组态信息配置文件组织方式

3.6.2 图元对象的编码格式

3.6.3 控件对象的编码格式

3.7 组态软件开发环境的界面设计

3.7.1 基于Qt的程序设计

3.7.2 系统开发环境的界面设计

第四章 图形组态软件系统运行环境的设计

4.1 组态软件运行环境的工作流程及原理

4.1.1 运行环境概述

4.1.2 组态软件运行环境工作流程

4.2 组态信息配置文件的解析

4.3 组态软件运行环境的图元对象设计

4.3.1 基于Graphics View框架的程序设计

4.3.2 运行环境图元对象的数据结构

4.4 组态运行环境的界面显示模块

4.4.1 画面对象与工程对象

4.4.2 画面的显示与切换

4.4.3 报警的显示

4.4.4 软键盘的设计

4.5 组态软件运行环境数据管理模块的设计

4.5.1 数据管理模块的结构

4.5.2 实时数据的管理

4.5.3 非实时数据的管理

4.6 组态软件运行环境的数据通讯

4.6.1 Linux下的串口通讯

4.6.2 QextSerialPort类

4.6.3 Modbus通讯协议

4.6.4 数据通讯的实现

第五章 组态软件嵌入式环境和测试平台的建立

5.1 嵌入式环境的建立

5.1.1 系统硬件平台概述

5.1.2 交义编译环境的建立

5.1.3 Bootloader的编译和安装

5.1.4 Linux内核的编译和配置

5.1.5 建立Linux根文件系统

5.2 Otopia Core的移植

5.3 测试实例

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文