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Python是一種跨平臺的計算機程序設計語言。是一種面向對象的動態類型語言，最初被設計用于編寫自動化腳本（shell），隨著版本的不斷更新和語言新功能的添加，越來越多被用于獨立的、大型項目的開發
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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root@apalis-imx6：~# 。/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
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root@apalis-imx6：~# 。/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
root@apalis-imx6：~#
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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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root@apalis-imx6：~# 。/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
root@apalis-imx6：~#
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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。
責任編輯：ct
工商網監
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