文章目录
- 前言
- 一、项目介绍
- 二、前台QT界面
- 1. 界面设计
- 2. 代码示例
- 三、后台硬件驱动
- 四、JsonRPC 实现前后台分离
- 1. 为什么要拆分？
- 2. 如何拆分？
- 五、总结
前言
项目完整代码：基于 IMX6ULL 的环境监测自主调控系统完整代码
该项目的源代码适用于韦东山老师提供的出厂镜像，使用韦东山老师的 IMX6ULL 开发板可以直接运行代码复刻，其它开发板需要自行移植。
一、项目介绍
作者在去年实习期间做了与 Linux 相关的项目，在这里我用韦东山老师的 IMX6ULL 开发板把用到的关键技术展现出来，主要用到 Linux 驱动，QT界面设计，JsonRPC 前后台分离。
该项目主要使用 JsonRPC 把程序拆分为前台QT和后台APP，实现远程数据采集，设备控制和设备自动化运行等功能。
我们需要实现：
- 后台 APP 传感器及控制设备的驱动编写和设备树修改。
- 前台 QT GUI 界面设计，实时接收后台APP传感器数据和控制后台APP传感器。
- 实现前台 QT GUI 界面和后台APP进程间通信，JsonRPC 远程调用。
项目实物示例如下，控制灯开关：
人体红外检测人数，超声波判断距离：
遥控控制空调：
E2PROM记录存放东西：
温湿度绘制成图表：
室外环境监测：
项目演示视频：
基于 IMX6ULL 的环境监测自主调控系统
二、前台QT界面
前台界面主要实现了一个主界面和六个跳转界面，对于界面的跳转我们可以用两种方法，第一种是在槽函数中先关闭当前界面，再new出来新的页面展示，第二种方法是先new出来界面，再隐藏当前界面，展示新的界面，用信号作为跳转，考虑到第一种需要不断开辟新空间浪费资源，所以我们采用第二种方法。
1. 界面设计
主界面设计：
LED，DAC控制灯界面：
空调控制界面：
E2PROM存储界面：
行人监测界面：
温湿度图表界面：
室外环境监测界面：
2. 代码示例
核心界面跳转代码：
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
this->led_page = new Ledpage;
connect(this->led_page, &Ledpage::back, [=]() {
this->led_page->hide();
this->show();
});
this->irda_page = new Irdapage;
connect(this->irda_page, &Irdapage::back, [=]() {
this->irda_page->hide();
this->show();
});
this->e2prom_page = new E2prompage;
connect(this->e2prom_page, &E2prompage::back, [=]() {
this->e2prom_page->hide();
this->show();
});
this->sr_page = new Srpage;
connect(this->sr_page, &Srpage::back, [=]() {
this->sr_page->hide();
this->show();
});
this->dht11_page = new Dht11page;
connect(this->dht11_page, &Dht11page::back, [=]() {
this->dht11_page->hide();
this->show();
});
this->ap3216c_page = new Ap3216cpage;
connect(this->ap3216c_page, &Ap3216cpage::back, [=]() {
this->ap3216c_page->hide();
this->show();
});
}
void MainWindow::on_led_open_clicked()
{
this->close();
this->led_page->show();
}
void MainWindow::on_irda_open_clicked()
{
this->close();
this->irda_page->show();
}
void MainWindow::on_e2prom_open_clicked()
{
this->close();
this->e2prom_page->show();
}
void MainWindow::on_sr_open_clicked()
{
this->close();
this->sr_page->show();
}
void MainWindow::on_dht11_open_clicked()
{
this->close();
this->dht11_page->show();
}
void MainWindow::on_ap3216c_open_clicked()
{
this->close();
this->ap3216c_page->show();
}
三、后台硬件驱动
该项目主要用到 LED，DHT11，AP3216C，SR501，SR04，IRDA，E2PROM，DAC 模块，我们需要分别实现它们的驱动程序，规定好底层编程和硬件接口，以便应用层可以直接调用。
我们通常都是在Linux的终端上打开一个可执行文件，然后可执行文件就会执行程序。那么这个可执行文件做了什么呢？
可执行文件先是在应用层读取程序，其中会有很多库函数，库函数是属于内核之中。而内核又会往下调用驱动层程序。最终驱动层控制具体硬件。
所以我们需要编写两个程序，一个是驱动层的，一个是应用层的，最后驱动层需要注册进入内核，应用层才能够使用。
框架流程图：
该项目中QT代码编写相当于应用层，所以我们还需要编写后台硬件驱动。
编写驱动主要为以下七个步骤：
- 确定主设备号，也可以让内核分配
- 定义自己的 file_operations 结构体
- 实现对应的 drv_open/drv_read/drv_write 等函数，填入 file operations 结构体
- 把 file_operations 结构体告诉内核: register_chrdev
- 谁来注册驱动程序啊? 得有一个入口函数:安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数
- 有入口函数就应该有出口函数: 卸载驱动程序时，出口函数调用unregister_chrdev
- 其他完善:提供设备信息，自动创建设备节点: class_create,device_create
具体每个模块的驱动实现可以看我之前的文章：
-
- hello驱动
-
- LED驱动
-
- SR501（人体红外模块）驱动
-
- SR04（超声波）驱动
-
- DHT11（温湿度传感器）驱动
-
- IRDA（红外遥控模块）驱动
-
- I2C驱动
-
- SPI驱动
将每个模块的驱动都装载到开发板后，编译运行QT程序，就可以通过上位机界面控制下位机传感器了。
四、JsonRPC 实现前后台分离
1. 为什么要拆分？
对于比较复杂的程序，前台界面显示、后台程序由不同的团队进行开发，双方定义好交互的接口即可。这样，前台、后台程序可以分别独立开发，降低相互之间的依赖。
例如：
- 当更改硬件，比如更换LED引脚时，前台程序无需改变，只需要修改后台程序。
- 想调整界面时，只需要修改前台程序，无需修改后台程序。
2. 如何拆分？
前台程序、后台程序分别属于不同的“进程”，它们之间的交互需要通过“进程间通信”来实现，比如：网络通信、管道、共享内存等等。
在这里我将演示使用基于网络通信的“JsonRPC远程调用”来实现前后台程序的交互：
RPC 是远程过程调用（Remote Procedure Call）的意思，而 json 是比较流行的传递信息的格式。
详细讲解可看：
- 使用JsonRPC实现前后台独立开发与通信
全部源码我都放在资料包里面了，链接：
- 基于 IMX6ULL 的环境监测自主调控系统完整代码
包括QT界面设计，各个模块驱动和设备树，前后台分离代码。
编译QT程序：
编译JsonRPC程序：
开发板上电，装载驱动，运行可执行文件，示例如下：
五、总结
该项目是作者去年在公司实习的时候结合自身所学知识做的，教学博客篇幅有限，作者基本将所有用到的知识点都列了出来，在以往写的文章里面。项目代码整体框架兼容性很高，方便大家扩展，你们可以根据自己的逻辑思维在作者的代码上自行添加功能。
项目改进之处：
原本作者想要加上v4l2摄像头和STM32单片机，v4l2摄像头可以在IMX6ULL开发板屏幕上显示，一些简单的传感器驱动可以通过单片机实现，利用MQTT协议进行发布和订阅，从而实现IMX6ULL与STM32单片机通信，减少占用IMX6ULL开发板上限有的资源，由于作者本人时间有限，目前没有空可以实现，后续空闲之后会完善上述提到的功能，希望博客对你有所帮助，谢谢大家阅读！
