第5题ARM平台与单片机通信任务书

课程设计报告课程名称嵌入式系统课题名称 ARM平台与单片机通信专业计算机科学与技术班级 10学号 201013030姓名 mxml指导教师郭鹏刘铁武李杰君2012年9月3 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称嵌入式系统课题 ARM平台与单片机通信专业班级计算机1081学生姓名波子汽水学号 201013010指导老师郭鹏刘铁武李杰君任务书下达日期 2013年9 月 16 日任务完成日期2013年9 月30 日嵌入式系统课程设计任务书设计课题5：ARM平台与单片机通信1、问题描述：智能家居系统中，ARM平台通过串口接收单片机扩展板的外界感知信息并发送控制命令。

所以，ARM平台基于Linux操作系统的串口编程是嵌入式开发的基本内容，本课题要求在Qt程序中嵌入串口通信程序，以形成较好的人机交互界面。

2、功能设计要求：1）本系统运用Qt creator集成开发环境进行友好的GUI设计，并通过信号和槽接口嵌入底层串口通信程序。

2）设计串口通信协议，协议内容包括：发送头标识信息发送字节长度具体发送内容效验和信息3）GUI界面模块：Qt creator设计良好的人机界面界面实现串口打开、配置、发送和接收信息功能4）串口函数要求：串口配置：进行串口初始化定义串口接收和发送函数：接收函数中对通信协议进行解析，对错误包信息进行容错处理；发送函数中对发送内容进行处理。

3、要求：1）安装Qt creator；2）对Qt源码和串口程序的核心部分加必要注释和说明；3）程序能运行；目录一、系统介绍 (1)二、总体设计 (3)2.1程序模块 (3)2.2.函数分析 (4)2.3.总体结构 (7)三．主要模块的实现 (9)四．程序调试 (10)五．总结与体会 (11)六．源程序清单 (12)一、系统介绍21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。

自从1876年，Alexander Graham Bell（贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速，近十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。

1997年8月局用电话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2006年初固定电话用户总数达到35539.2万户，移动电话用户达到40407.2万户，现代电话网络是由程控交换机进行交换传输，移动通信也从模拟时代走向了高度数字化时代，它们的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。

正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。

这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。

智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、安全防范三个方面。

随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。

电话远程控制作为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。

同时，由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。

另外电话属双工通信手段。

因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。

操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。

电话遥控部分课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。

本设计正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品达到交互式与智能化。

而且本设计的调试都是在线调试，已经在电信、铁通的交换机实验并且能够成功的使用移动电话进行操作。

短信息服务（Short Message Service，SMS）是GSM（Global System for Mobile Comm unication）系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心(service center)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。

短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。

由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。

同时，他对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大、维护费用高、且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。

比传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得这些应用得到迅速的普及。

利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。

在此以GSM网络作为数据无线传输网络，它可以应用在银行、储蓄点机房监控、电信机房动力环境监控、通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护（如移动通信基站、微波站、光纤中继站等）及其他无人值守点（如仓库、办公楼等）监控及城市公用事业实时监控维护系统像煤气调压站、自来水、污水管网和热力系统、电力系统城市中电网等情况中。

二、总体设计2.1程序模块主要分为串口通信类设计，串口程序设计，添加串口硬件时，首先通过驱动程序，采集串口当中的数据，内核通过提供read、write 、select、open、close 供应用程序调用，在设计串口通信类，就是对这几个函数的运用。

主要模块如下图2.1图2.1串口程序设计流程图模块划分2.2.函数分析打开串口程序分析通过调用:: open 系统服务，打开串口设备。

其中device 代表所要打开的串口设备号。

//打开串口函数int Serial::OpenSerialPort(int index){…//调用open系统函数,打开串口设备。

int fd=open( device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);if ( fd<0 ){QMessageBox::information(this,"Information","Can't Open the Serial Port");return -1;}tcgetattr(fd , &termios_old);return fd;}读取串口数据程序分析调用::read 系统函数，读取串口数据//通过调用read 系统函数，读取串口数据到recvbuf 缓冲区当中void Serial::ReadComPort(){char recvbuf [ BUFFER_LEN+1 ] ;int buflen= -1;if(serialfd>0){//从打开的serialfd 串口设备当中，读取recvbuf 数据buflen=::read (serialfd, recvbuf, BUFFER_LEN);…}}向串口写入数据程序分析int Serial::WriteComPort (const char *data, int datalength){int buflen, baud ,retval, len = 0, total_len = 0;FD_ZERO (&fs_write);FD_SET (serialfd, &fs_write);baud = GetBaudRate();buflen= datalength ;。

for (total_len = 0, len = 0; total_len < datalength;){//调用select 系统函数，检测串口状态retval = select (serialfd + 1, NULL, &fs_write, NULL, &tv_timeout);if (retval){//向打开的serialfd 串口，写入data 数据，其中datalength-total_len 为总长度len = ::write(serialfd, &data[total_len], datalength - total_len); //len 为写入串口的字长if (len > 0)total_len += len;}else{tcflush (serialfd, TCOFLUSH); //清空串口当中的残余数据break;}}return (total_len);}关闭串口程序分析//关闭串口设备void Serial::CloseComPort(){//设置串口属性tcsetattr (serialfd, TCSADRAIN, &termios_old); //通过调用系统函数close ，关闭serialfd 串口设备 ::close (serialfd);serialfd=-1;}2.3.总体结构图2.3.1串口编程总体构架图2.3.2串口通信类设计总结图2.3.3串口程序信号与槽分析三．主要模块的实现主要模块的实现分为对应五个函数的实现。

图 3.1串口操作函数详解图3.2串口操作界面制作四．程序调试程序运行界面：五．总结与体会做这个课程设计真是死了很多脑细胞，一开始感觉无从下手因为linux这个环境并不是很熟悉，并且Qt creator这个环境也从未使用过，对于嵌入式的了解只单纯的，2013年9月18日中秋前天在机房实验搭建好开发环境后发现red hat linux 里面没有QT Designer 这个软件，百度上查找的windows版本却应为没有找到对应的开发手册，指导书上面都是linux环境，对windows版一无所知。

实验进入僵局，我必须在这个red hat linux里面装一个QT Designer，需要重新学习在linux里面装软件，当我打开游览器想进入百度搜一下，惊奇的发现百度打不开，我只能想办法拷贝一个进去，想到了windows与linux的文件共享不得不要复习这个实验了。

因为不熟悉linux命令多敲了一个空格居然敲了半天没进得去cdrom目录，幸亏及时问老师才没浪费更多时间。

一波三折的折腾，回到寝室之后在自己笔记本上装了最新版本的ubuntu，惊喜的发现在软件中心一搜索居然有Qt creator这个软件可供安装。

实验环境的搭建终于是完美的解决。

中秋之后正常上课，参考文献[1] 谢自美，电子线路设计、实验、测试，华中理工大学出版社，2003。