- 關鍵詞: arm python pyqt
- 摘要:隨著Python在互聯網人工智能領域的流行,大家也慢慢感受到Python開發的便利,本文就基于嵌入式ARM平臺,介紹使用Python配合PyQT5模塊來開發圖形化應用程序。
1). 簡介
隨著Python在互聯網人工智能領域的流行,大家也慢慢感受到Python開發的便利,本文就基于嵌入式ARM平臺,介紹使用Python配合PyQT5模塊來開發圖形化應用程序。
本文所演示的ARM平臺來自于Toradex 基于NXP iMX6 ARM處理器的Apalis iMX6 ARM嵌入式平臺。
2. 準備
a). Apalis iMX6Q ARM核心版配合Apalis Evaluation Board載板,連接調試串口UART1(載板X29)到開發主機方便調試。更多關于Apalis iMX6配合Apalis Evaluation Board載板的說明請參考Datasheet和開發上手指南。
b). Apalis iMX6Q 默認的Linux BSP是不包含Python,QT等支持的,需要重新編譯。
./ 基于Toradex Linux BSP release V2.8
./ 參考這里搭建Openembedded 編譯環境,然后適配下面patch,用于使本文測試需要的 libsoc適配 Python3。
https://github.com/simonqin09/libsoc-examples/blob/master/python/0005-libsoc-python3-support.patch
./ 修改 build/conf/local.conf 文件,增加需要的組件
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#IMAGE_INSTALL_append = " python3 python3-pip python3-libsoc python3-pyqt5 rng-tools "
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./ 適配下面patch,在標準image bb文件中增加QT5的支持
https://github.com/simonqin09/libsoc-examples/blob/master/python/0003-angstrom-qt5-lxde-image.patch
./ 重新編譯image
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$ bitbake -k angstrom-qt5-lxde-image
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./ 新生成的image位于 deploy/images/apalis-imx6/ 目錄,參考這里的說明更新到Apalis iMX6模塊上面
3). Python GPIO中斷測試程序
a). 首先我們先不包含圖形界面,單獨通過Python來完成簡單的GPIO中斷測試程序,本程序通過調用 libsoc 來完成GPIO控制,關于libsoc的使用和說明請參考這里。
b). Apalis Evaluation Board載板硬件連接配置如下,X4 GPIO05(MXM3_11)對應系統中的GPIO號碼是170,作為按鍵輸入使用;X4 GPIO06(MXM3_13)對應系統中的GPIO號碼是169,作為輸出驅動LED使用。
X4 GPIO05 <-> X34 SW5
X4 GPIO06 <-> X34 LED1
c). 源代碼請參考如下,分別實現了阻塞模式和非阻塞模式中斷相應,實現功能就是按鍵交替點亮和關閉LED燈。
./ 阻塞模式 – https://github.com/simonqin09/libsoc-examples/blob/master/python/gpiotest_block.py
// main 函數作為主函數,實現打開GPIOs,同時設定初始化狀態為高電平輸出;test_interrupt_handler函數實現中斷相應,采用 gpio_in.wait_for_interrupt 為阻塞式中斷,捕獲中斷才會繼續進行,捕獲中斷后做了簡單的防誤觸處理。
./ 非阻塞模式 – https://github.com/simonqin09/libsoc-examples/blob/master/python/gpiotest_nonblock.py
// main 函數作為主函數,實現打開GPIOs,同時設定初始化狀態為高電平輸出;另外,在main函數里面采用gpio_in.start_interrupt_handler來使能中斷相應,為非阻塞式;在main函數最后通過while來接收鍵盤輸入實現退出應用;gpio_in.wait_for_interrupt依然作為中斷處理函數相應中斷并驅動LED狀態改變。
d). 將Python代碼直接復制到Apalis iMX6上面測試運行結果如下:
./ 阻塞模式下,最后是通過Ctrl-C強制退出程序
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[email protected]:~# ./gpiotest_block.py
The LED initial status is ON
The LED turns OFF
interrupt times is 1
The LED turns ON
interrupt times is 2
^Clibsoc-gpio-debug: Interrupted system call
Traceback (most recent call last):
File "./gpiotest_block.py", line 54, in
main(gpio_input_id, gpio_output_id)
File "./gpiotest_block.py", line 45, in main
test_interrupt_handler(gpio_in, gpio_out)
File "./gpiotest_block.py", line 12, in test_interrupt_handler
gpio_in.wait_for_interrupt(-1)
File "/usr/lib/python3.5/site-packages/libsoc/gpio.py", line 118, in wait_for_interrupt
if api.libsoc_gpio_wait_interrupt(self._gpio, timeout) != 0:
KeyboardInterrupt
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./ 非阻塞模式下
-----------------------
[email protected]:~# ./gpiotest_nonblock.py
The LED initial status is ON
please enter 'Q' to quit
The LED turns OFF
The LED turns ON
The LED turns OFF
Q
Do you really want to quit? yes or no
yes
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4). 使用PyQt5實現圖形化界面GPIO中斷程序
a). 硬件配置和連接和上面的測試場景一致。
b). 為了方便開發PyQt5界面,首先通過Qtcreator創建如下QWidget項目UI界面
// LED Status 右邊的 QFrame 方框以及QLable用于顯示LED當前的狀態
// ‘Turn ON’和’Turn OFF’ 兩個PushButton用于通過界面控制LED狀態,’Exit’ PushButton用于退出程序
./ 最終的UI源代碼參考如下,將對應的mainwindow.ui文件復制到Apalis iMX6 Python應用相同路徑下
https://github.com/simonqin09/libsoc-examples/blob/master/python/mainwindow.ui
c). 程序源代碼參考如下:
https://github.com/simonqin09/libsoc-examples/blob/master/python/gpiotest_pyqt5.py
說明如下:
./ class ApplicationWindow 用于實現Qt5界面以及相關按鍵操作:
// 首先通過 loadUi 函數來加載之前制作好的UI文件 mainwindow.ui,然后初始化界面顯示,連接各個按鍵對應的處理程序
// 最后開啟一個新的Qthread線程self.thread,用于處理外部GPIO按鍵中斷相應,連接新線程反饋信號的處理程序,最后啟動新線程
// LedStatusChange 函數為處理新線程反饋回來的LED狀態變化信號而同步改變界面顯示狀態的函數
// Button_On_clicked 和 Button_Off_clicked 函數用于根據界面按鍵的點擊來對應改變LED GPIO輸出以及界面顯示的函數
// Button_Exit_clicked 和 closeEvent 函數用于處理退出程序包括子線程的退出等相關的函數
./ class gpioInterrupt 為用于處理GPIO中斷同時對于改變LED GPIO輸出以及將LED狀態變化反饋給界面主程序
// 首先定義反饋信號,并初始化所需要使用的GPIO引腳
// run 函數部分基本就是上面第3章節的阻塞模式Python應用的代碼,這里就不做贅述了
d). 測試運行結果如下:
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[email protected]:~# ./gpiotest_pyqt5.py
The LED initial status is ON
set LOW
set HIGH
The LED turns OFF
button clicked for setting LOW
The LED turns ON
button clicked for setting HIGH
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5). 總結
如上述示例,使用Python和PyQt5非常方便了創建一個嵌入式界面應用程序示例,相對于傳統C語言開機要配置交叉編譯環境,整個流程更加快捷方便,同時在實現比較簡單的控制的時候其運行效率也是可以接受的,另外Python還可以集成大量的組件方便開發,就更加簡化了比如設計機器視覺、人工智能等領域的嵌入式應用開發流程。

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