基于linux的多通道气体控制器GUI的研究与实现

摘要

随着石油、化工、天燃气等行业越来越多的使用气体报警控制器，其在生产工序中起的作用也越来越重要，气体报警控制器在这些领域的安全方面起到至关重要的作用。为了实现气体报警控制器人机界面的友好型，本文设计了一种基于Linux多通道气体报警控制器。
　　文中开始就概述了课题的研究背景和研究意义，阐述了气体报警控制器发展概况，介绍了嵌入式图形用户界面的发展状况，然后综合比较了当前Linux中几种主流的GUI，如MiniGUI、OpenGUI、Qt/Embedded等。经过比较，最终选择了Qt/Embedded为构建控制器GUI的开发方案，主要是因为Qt/Embedded系统具有要求简单、高性能、安全可靠和开发效率高等优势。
　　本文以多通道气体报警控制器为项目背景，以周立功imx257工控核心板和Linux操作系统为平台，设计并实现嵌入式图形用户界面。根据嵌入式硬件平台的特点以及嵌入式 GUI的设计要求，选用 U-Boot作为嵌入式硬件平台的Bootloader并完成该引导程序的移植；结合 Linux2.6.31内核特性，实现了Linux2.6.31内核的配置、编译和移植；完成了UBIFS文件系统的制作与移植以及 GPIO驱动程序的编写；通过 GUI的比较和分析，采用了 Qt/Embedded4.8.1为用户界面开发的方案，通过安装在VMware中的Ubuntu建立GUI开发环境，并实现GUI移植到imx257上。在分析了项目对图形用户界面的设计需求后，通过在Qt编译环境中添加交叉编译工具，实现对程序的交叉编译，生成运行文件，并移植到imx257上，基于此方式实现了基于Linux气体报警控制器GUI的设计。
　　文中最后对气体控制器系统进行了一系列的测试实验，给出了系统主要部分的测试结果；总结了自己所做工作，并针对研究的不足提出了展望。
　　通过本课题表明，基于 Linux的多通道气体控制器 GUI的平台方案是完全可行的。与公司其他产品的人机交互界面相比，是一次全新的尝试。采用此方案能够节约成本、提高产品的可靠性以及功能可扩展等众多优势，在市场上将有很强的竞争力和应用潜力。

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第一章 绪 论

1.1课题的研究背景及意义

1.2嵌入式系统GUI的发展现状和前景

1.3课题的主要研究工作

第二章 气体报警控制器的系统设计

2.1 气体报警控制器系统组成

2.2气体报警控制器Linux开发环境的构建

2.3本章小结

第三章 气体报警控制器Linux系统的移植及GPIO的驱动

3.1 U-Boot

3.2 Linux2.6.31内核

3.3嵌入式Linux根文件系统

3.4气体报警控制器系统GPIO驱动程序的开发

3.5本章小结

第四章 气体报警控制器GUI基于Qt/Embedded的软件设计

4.1气体报警控制器系统软件结构设计

4.2 Qt/Embedded开发环境的描述和构建

4.3气体报警控制器GUI的规划

4.4气体报警控制器GUI基于Qt/Embedded的设计

4.5气体报警控制器系统的功能模块

4.6本章小结

第五章 气体报警控制器GUI的功能测试

5.1控制器GUI的测试

5.2串口对接通信测试

5.3以太网接口测试

5.4开关量输入测试

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

附录一 串口通信部分代码

附录二 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目