基于node.js中的serialport模块实现无线传感网上位机功能
半个月前的无线传感网课设上位机的实现遇到了很多困难，特写此文章给有需要的朋友一些帮助，欢迎私信探讨
文章目录
- 前言
- 一、node.js中的serialport模块
- 二、express框架
- 三、echarts实现拓扑图
- 四、实现下行数据
- 五、成果展示
- 总结
前言
本文所要实现的功能以及使用到的技术栈
功能：根据课设要求，当协调器收到信息时，我要解析收到的数据，动态显示出拓扑图，当点击拓扑图节点时，显示该节点的地址以及采集的湿度和温度
技术栈：node.js解决串口通信问题，串口收到的数据通过express框架上传到服务器，前端通过axios请求服务器拿取数据，前端拿到数据后通过echarts渲染拓扑图，前后端通信存在跨域问题，利用代理转发解决
所遇困难：
1. 接收串口数据断断续续，零零散散（后端获取串口数据）
2.访问数据存在跨域问题（前端获取后端数据）
3.echarts拓扑图配置项陌生（数据可视化）
4.下行数据时，需要从前端向后端传输用户指令，不方便利用Post，这里使用Get查询字符串传参
5.下行数据，无法像串口助手一样按十六进制给协调器发指令，这里要对数据进行一个特殊处理
以下是本篇文章正文内容，若要源码参考，私信作者
一、node.js中的serialport模块
serialport是解决串口通信的，可以收到串口传来的数据，也可以实现下行，先来说说如何安装
npm install serialport@10.4.0
这里注意一点，serialport这个包版本很多，每个版本的使用方法都不一样，这里给出本文使用的版本号
“serialport”: “^10.4.0”
安装好后，现在就可以开始使用了，给出使用的代码
// 引入串口通信的模块
const { SerialPort } = require('serialport');
//打开COM5串口 串口号 波特率 这些都是设置好的 可以查看
const serialport = new SerialPort({ path: 'COM5', baudRate: 115200,
dataBits: 8, }, (err) => {
if (err) {
console.log('端口打开失败！');
return;
}
console.log('端口打开成功！',serialport.isOpen);
});
// 监听串口 只要串口有数据发送过来 都会执行回调函数
serialport.on('data',(data) => {
//接收串口传递来的数据
console.log(data.toString());
})
//错误监听
serialport.on('error',function (error) {
console.log('error: '+error)
})
//写入 实现下行数据
serialport.write('')
写到这就已经可以监听串口了，这里讲一个本人遇到的一个棘手的问题，相信大家都会碰到
就是串口传递过来的数据，会被一段一段的切分开，这样就会很难处理数据，例如： 原数据为01 3D 47 00 00 12 A4 32 33
可能我第一次接收到的就为 01 3 剩下的D 47 00 00 12 A4 32 33 会被遗留到第二次发送，这样数据就会很乱，很难处理
这里给出解决思路：可以定义一个全局数组，把每次来的数据全部压入这个数组中，然后把数组拼接，按照原始数据长度进行切割，切割出来的数据赋值给一个变量，剩下的数据接着放置在数组中，每次来的数据都压入数组内，继续切割，继续压入…循环操作
拿到数据以后进行切割，比如01 3D 47 00 00 12 A4 32 33，01代表类型，47 3D 代表路由器地址，00 00代表协调器地址， A4 12代表终端地址，32、33分别代表终端采集到的温度和湿度，所以01这条数据类型就代表，温湿度数据通过终端发送给了路由器，路由器转发给协调器
我要对数据进行切割，然后给不同的变量赋值，将这些变量通过express框架发送给前端
二、express框架
//导入express
const express = require('express');
//创建express实例对象
const app = express()
//编写接口
app.get('/zigbee/upo', (req, res) => {
res.send({
'nodes' : [router,terminal1] ,
'lines' : lines1
})}
)
//启动服务
app.listen('8888', () => {
console.log('服务器启动成功！');
})
写到这后端的事情基本上就做完了，剩下的就是前端来渲染数据，难点是拓扑图，拓扑图是参考csdn上一位大佬的
三、echarts实现拓扑图
这里贴出app.main中所有的代码，包括axios请求数据，渲染拓扑图，给拓扑图注册点击事件
版本号： “echarts”: “^5.4.2”,
<template>
<div align="center" class="echart-block">
<el-row style="padding: 0 1000px 0 1000px">
<el-button @click="update1" size="medium" type="primary" round
>终端1-路由-协调器</el-button
>
<el-button @click="update2" type="success" round>终端2-协调器</el-button>
</el-row>
<div style="height: 100%" ref="graphchart"></div>
<el-input
type="textarea"
class="talk-textarea"
v-model="message"
@keyup.enter.native="enterFun"
>
</el-input>
</div>
</template>
<script>
import * as echarts from 'echarts'
import axios from 'axios'
export default {
data () {
return {
message: '',
res: '',
option: {},
echart: null,
nodes: [
// symbol 默认为圆形 diamond 菱形 triangle 三角形
{
name: '协调器',
value: [0, 0],
symbol: 'circle'
}
],
lines: []
}
},
components: {},
mounted () {
this.drawChart()
},
methods: {
async enterFun () {
await axios.get(`http://localhost:8081/zigbee/message?message=${this.message}`)
},
async update1 () {
const res = await axios.get('http://localhost:8081/zigbee/upo')
console.log(res)
if (res.data.lines.length === 0) {
return
}
for (let i = 0; i < 2; i++) {
this.nodes.push(res.data.nodes[i])
}
for (let i = 0; i < 4; i++) {
this.lines.push(res.data.lines[i])
}
this.echart.clear()
this.echart.setOption(this.option)
console.log(res.data)
},
async update2 () {
const res2 = await axios.get('http://localhost:8081/zigbee/upt')
if (res2.data.lines.length === 0) {
return
}
this.nodes.push(res2.data.nodes[0])
for (let i = 0; i < 2; i++) {
this.lines.push(res2.data.lines[i])
}
this.echart.clear()
this.echart.setOption(this.option)
console.log(res2.data)
},
drawChart () {
this.echart = echarts.init(this.$refs.graphchart)
this.option = {
tooltip: { trigger: '1' },
legend: {
textStyle: { fontSize: 20 },
top: '5%',
bottom: '30%',
left: 'center',
itemWidth: 20,
itemHeight: 20,
data: [
{ icon: 'circle', name: '协调器' },
{ icon: 'diamond', name: '终端' },
{ icon: 'triangle', name: '路由器' }
]
},
title: {
text: '无线传感网拓扑图',
textStyle: {
fontSize: 70
}
},
polar: {},
// 极坐标系的径向轴
radiusAxis: {
show: false
},
// 极坐标系的角度轴
angleAxis: {
type: 'value',
min: 0,
max: 360,
show: false
},
series: [
{
name: '终端',
type: 'graph',
coordinateSystem: 'polar',
label: {
show: true,
position: 'inside',
fontSize: 14
},
// layout:'circular',
symbol: 'circle',
symbolSize: 50,
symbolPosition: 'start',
nodes: this.nodes
// links: this.links
},
{
name: '路由器',
type: 'lines',
coordinateSystem: 'polar',
zlevel: 1,
symbol: ['none', 'arrow'],
symbolSize: 10,
polyline: true,
effect: {
show: true,
period: 4,
smooth: true,
trailLength: 0.2,
symbol: 'arrow',
// symbol: 'circle',
color: 'rgba(55,155,255,0.5)',
symbolSize: 20,
loop: true
},
lineStyle: {
normal: {
color: '#1DE9B6',
width: 3, // 线条宽度
opacity: 0.6, // 尾迹线条透明度
curveness: 0.3 // 尾迹线条曲直度
}
},
data: this.lines
},
{
name: '协调器',
type: 'graph',
coordinateSystem: 'polar',
label: {
show: true,
position: 'inside',
fontSize: 14
}, // layout:'circular', symbol: 'circle',
symbolSize: 50,
symbolPosition: 'start'
}
]
}
this.echart.setOption(this.option)
this.echart.on('click', async function (params) {
console.log('myChart----click---:', params.name)
const res = await axios.get('http://localhost:8081/zigbee/data')
console.log(res.data)
switch (params.name) {
case '路由器':
alert('路由器地址为' + res.data.address3)
break
case '终端1':
alert(
'终端2地址为' +
res.data.address1 +
'\n' +
'温度为' +
res.data.tem1 +
'\n' +
'湿度为' +
res.data.humidity1 +
'\n' +
'历史温度为' +
res.data.tem1 +
'\n' +
'历史湿度为' +
res.data.humidity1
)
break
case '协调器':
alert('协调器地址为' + '00 00')
break
case '终端2':
alert(
'终端2地址为' +
res.data.address2 +
'\n' +
'温度为' +
res.data.tem2 +
'\n' +
'湿度为' +
res.data.humidity2 +
'\n' +
'历史温度为' +
res.data.historyT2 +
'\n' +
'历史湿度为' +
res.data.historyH2
)
break
}
})
}
}
}
</script>
<style scoped>
.echart-block {
height: 150vh;
}
</style>
四、实现下行数据
实现思路： 当用户在输入框内按下回车，则把用户输入的数据传递给后端，让后端发送数据给协调器，说着简单，但是难点在于数据的格式，要如何像串口调试助手一样以十六进制发送给协调器呢？
//前端发送数据给后端 由于express框架 不方便利用post方式传值，所以这里利用查询字符串的方式传递参数
async enterFun () {
await axios.get(`http://localhost:8081/zigbee/message?message=${this.message}`)
}
// 后端接收数据 并且处理数据 数据处理好后 通过write方法 发送给协调器
app.get('/zigbee/message', (req, res) => {
// 拿get方式传递过来的参数
let str = req.query.message
strs = str.split(" ");//将一个十六进制报文转为字符数组
for(let i = 0;i<strs.length;i++){
strs[i] = "0x"+strs[i];
}//每个字符加上0x
let buffer = Buffer.from(strs);//将数组放到buffer
// 发送数据给协调器
serialport.write(buffer)
})
五、成果展示
当有设备加入无线传感网时，更新拓扑图
用户点击拓扑图节点时，显示相关数据
总结
本课设我负责的部分是利用前后端实现上位机，实现思路和逻辑都已交代完全
由于本文设计各类知识点，笔者将自己遇到的困难都写在这儿了，若有疑问，欢迎私信沟通！