Python Qt GUI设计：做一款串口调试助手（实战篇—1）

Python Qt GUI设计系列博文终于到了实战篇，本篇博文将贯穿之前的基础知识点实现一款串口调试助手。

1、UI设计

UI设计使用Qt Creator实现，组件布局如下所示：

2、将UI文件转换为Py文件

这里使用Python脚本的方式将UI文件转换为Python文件，代码如下所示：

import os

import os.path

dir ='./' #文件所在的路径

#找出路径下所有的.ui文件

def listUiFile():

    list = []

    files = os.listdir(dir)

    for filename in files:

        #print(filename)

        if os.path.splitext(filename)[1] == '.ui':

            list.append(filename)

    return list

#把扩展名未.ui的转换成.py的文件

def transPyFile(filename):

    return os.path.splitext(filename)[0] + '.py'

#通过命令把.ui文件转换成.py文件

def runMain():

    list = listUiFile()

    for uifile in list:

        pyfile = transPyFile(uifile)

        cmd = 'pyuic5 -o {pyfile} {uifile}'.format(pyfile=pyfile, uifile=uifile)

        os.system(cmd)

if __name__ =="__main__":

    runMain()

3、逻辑功能实现

3.1、初始化程序

首先初始化一些组件和标志位的状态，设置信号与槽的关系，实现代码如下所示：

    # 初始化程序

    def __init__(self):

        super(Pyqt5_Serial, self).__init__()

        self.setupUi(self)

        self.init()

        self.ser = serial.Serial()

        self.port_check()

        # 设置Logo和标题

        self.setWindowIcon(QIcon('Com.png'))

        self.setWindowTitle("串口调试助手 【公众号】美男子玩编程")

        # 设置禁止拉伸窗口大小

        self.setFixedSize(self.width(), self.height())

        # 发送数据和接收数据数目置零

        self.data_num_sended = 0

        self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))

        self.data_num_received = 0

        self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))

        # 串口关闭按钮使能关闭

        self.Pushbuttom3.setEnabled(False)

        # 发送框、文本框清除

        self.Text1.setText("")

        self.Text2.setText("")

    # 建立控件信号与槽关系

    def init(self):

        # 串口检测按钮

        self.Pushbuttom2.clicked.connect(self.port_check)

        # 串口打开按钮

        self.Pushbuttom1.clicked.connect(self.port_open)

        # 串口关闭按钮

        self.Pushbuttom3.clicked.connect(self.port_close)

        # 定时发送数据

        self.timer_send = QTimer()

        self.timer_send.timeout.connect(self.data_send)

        self.Checkbox7.stateChanged.connect(self.data_send_timer)

        # 发送数据按钮

        self.Pushbuttom6.clicked.connect(self.data_send)

        # 加载日志

        self.Pushbuttom4.clicked.connect(self.savefiles)

        # 加载日志

        self.Pushbuttom5.clicked.connect(self.openfiles)

        # 跳转链接

        self.commandLinkButton1.clicked.connect(self.link)

        # 清除发送按钮

        self.Pushbuttom7.clicked.connect(self.send_data_clear)

        # 清除接收按钮

        self.Pushbuttom8.clicked.connect(self.receive_data_clear)

3.2、串口检测程序

检测电脑上所有串口，实现代码如下所示：

    # 串口检测

    def port_check(self):

        # 检测所有存在的串口，将信息存储在字典中

        self.Com_Dict = {}

        port_list = list(serial.tools.list_ports.comports())

        self.Combobox1.clear()

        for port in port_list:

            self.Com_Dict["%s" % port[0]] = "%s" % port[1]

            self.Combobox1.addItem(port[0])

        # 无串口判断

        if len(self.Com_Dict) == 0:

            self.Combobox1.addItem("无串口")

3.3、 设置及打开串口程序

检测到串口后进行配置，打开串口，并且启动定时器一直接收用户输入，实现代码如下所示：

    # 打开串口

    def port_open(self):

        self.ser.port        = self.Combobox1.currentText()      # 串口号

        self.ser.baudrate    = int(self.Combobox2.currentText()) # 波特率

        flag_data = int(self.Combobox3.currentText())  # 数据位

        if flag_data == 5:

            self.ser.bytesize = serial.FIVEBITS

        elif flag_data == 6:

            self.ser.bytesize = serial.SIXBITS

        elif flag_data == 7:

            self.ser.bytesize = serial.SEVENBITS

        else:

            self.ser.bytesize = serial.EIGHTBITS

        flag_data = self.Combobox4.currentText()  # 校验位

        if flag_data == "None":

            self.ser.parity = serial.PARITY_NONE

        elif flag_data == "Odd":

            self.ser.parity = serial.PARITY_ODD

        else:

            self.ser.parity = serial.PARITY_EVEN

        flag_data = int(self.Combobox5.currentText()) # 停止位

        if flag_data == 1:

            self.ser.stopbits = serial.STOPBITS_ONE

        else:

            self.ser.stopbits = serial.STOPBITS_TWO

        flag_data = self.Combobox6.currentText()  # 流控

        if flag_data == "No Ctrl Flow":

            self.ser.xonxoff = False  #软件流控

            self.ser.dsrdtr  = False  #硬件流控 DTR

            self.ser.rtscts  = False  #硬件流控 RTS

        elif flag_data == "SW Ctrl Flow":

            self.ser.xonxoff = True  #软件流控

        else:       

            if self.Checkbox3.isChecked():

                self.ser.dsrdtr = True  #硬件流控 DTR

            if self.Checkbox4.isChecked():

                self.ser.rtscts = True  #硬件流控 RTS

        try:

            time.sleep(0.1)

            self.ser.open()

        except:

            QMessageBox.critical(self, "串口异常", "此串口不能被打开！")

            return None

        # 串口打开后，切换开关串口按钮使能状态，防止失误操作       

        if self.ser.isOpen():

            self.Pushbuttom1.setEnabled(False)

            self.Pushbuttom3.setEnabled(True)

            self.formGroupBox1.setTitle("串口状态（开启）")

        # 定时器接收数据

        self.timer = QTimer()

        self.timer.timeout.connect(self.data_receive)

        # 打开串口接收定时器，周期为1ms

        self.timer.start(1)

3.4、定时发送数据程序

通过定时器，可支持1ms至30s之间数据定时，实现代码如下所示：

    # 定时发送数据

    def data_send_timer(self):

        try:

            if 1<= int(self.Lineedit1.text()) <= 30000:  # 定时时间1ms~30s内

                if self.Checkbox7.isChecked():

                    self.timer_send.start(int(self.Lineedit1.text()))

                    self.Lineedit1.setEnabled(False)

                else:

                    self.timer_send.stop()

                    self.Lineedit1.setEnabled(True)

            else:

                QMessageBox.critical(self, '定时发送数据异常', '定时发送数据周期仅可设置在30秒内！')

        except:

            QMessageBox.critical(self, '定时发送数据异常', '请设置正确的数值类型！')

3.5、发送数据程序

可以发送ASCII字符和十六进制类型数据，并且可以在数据前显示发送的时间，在数据后进行换行，发送一个字节，TX标志会自动累加，实现代码如下所示：

    # 发送数据

    def data_send(self):

        if self.ser.isOpen():

            input_s = self.Text2.toPlainText()

            # 判断是否为非空字符串

            if input_s != "":

                # 时间显示

                if self.Checkbox5.isChecked():

                    self.Text1.insertPlainText((time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())) + " ")

                # HEX发送

                if self.Checkbox1.isChecked(): 

                    input_s = input_s.strip()

                    send_list = []

                    while input_s != '':

                        try:

                            num = int(input_s[0:2], 16)

                        except ValueError:

                            QMessageBox.critical(self, '串口异常', '请输入规范十六进制数据，以空格分开！')

                            return None

                        input_s = input_s[2:].strip()

                        send_list.append(num)

                    input_s = bytes(send_list)

                # ASCII发送

                else: 

                    input_s = (input_s).encode('utf-8')

                # HEX接收显示

                if self.Checkbox2.isChecked(): 

                    out_s = ''

                    for i in range(0, len(input_s)):

                        out_s = out_s + '{:02X}'.format(input_s[i]) + ' '

                    self.Text1.insertPlainText(out_s)

                # ASCII接收显示

                else: 

                    self.Text1.insertPlainText(input_s.decode('utf-8'))

                # 接收换行             

                if self.Checkbox6.isChecked():

                    self.Text1.insertPlainText('\r\n')

                # 获取到Text光标

                textCursor = self.Text1.textCursor()

                # 滚动到底部

                textCursor.movePosition(textCursor.End)

                # 设置光标到Text中去

                self.Text1.setTextCursor(textCursor)

                # 统计发送字符数量

                num = self.ser.write(input_s)

                self.data_num_sended += num

                self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))

        else:

            pass

3.6、接收数据程序

可以接收ASCII字符和十六进制类型数据，并且可以在数据前显示发送的时间，在数据后进行换行，接收一个字节，RX标志会自动累加，实现代码如下所示：

    # 接收数据

    def data_receive(self):

        try:

            num = self.ser.inWaiting()

            if num > 0:

                time.sleep(0.1)

                num = self.ser.inWaiting()  #延时，再读一次数据，确保数据完整性

        except:

            QMessageBox.critical(self, '串口异常', '串口接收数据异常，请重新连接设备！')

            self.port_close()

            return None

        if num > 0:

            data = self.ser.read(num)

            num = len(data)

            # 时间显示

            if self.Checkbox5.isChecked():

                self.Text1.insertPlainText((time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())) + " ")

            # HEX显示数据

            if self.Checkbox2.checkState():

                out_s = ''

                for i in range(0, len(data)):

                    out_s = out_s + '{:02X}'.format(data[i]) + ' '

                self.Text1.insertPlainText(out_s)

            # ASCII显示数据

            else:

                self.Text1.insertPlainText(data.decode('utf-8'))

            # 接收换行             

            if self.Checkbox6.isChecked():

                self.Text1.insertPlainText('\r\n')

            # 获取到text光标

            textCursor = self.Text1.textCursor()

            # 滚动到底部

            textCursor.movePosition(textCursor.End)

            # 设置光标到text中去

            self.Text1.setTextCursor(textCursor)

            # 统计接收字符的数量

            self.data_num_received += num

            self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))

        else:

            pass

3.7、保存日志程序

将接收框中收发的数据保存到TXT文本中，实现代码如下所示：

    # 保存日志

    def savefiles(self):

        dlg = QFileDialog()

        filenames = dlg.getSaveFileName(None, "保存日志文件", None, "Txt files(*.txt)")

        try:

            with open(file = filenames[0], mode='w', encoding='utf-8') as file:

                file.write(self.Text1.toPlainText())

        except:

            QMessageBox.critical(self, '日志异常', '保存日志文件失败！')

3.8、加载日志程序

加载保存到TXT文本中的数据信息到发送框中，实现代码如下所示：

    # 加载日志

    def openfiles(self):

        dlg = QFileDialog()

        filenames = dlg.getOpenFileName(None, "加载日志文件", None, "Txt files(*.txt)")

        try:

            with open(file = filenames[0], mode='r', encoding='utf-8') as file:

                self.Text2.setPlainText(file.read())

        except:

            QMessageBox.critical(self, '日志异常', '加载日志文件失败！')

3.9、打开博客、公众号程序

点击按钮，打开我的公众号二维码和博客主页，实现代码如下所示：

    # 打开博客链接和公众号二维码

    def link(self):

        dialog = QDialog()

        label_img = QLabel()

        label_img.setAlignment(Qt.AlignCenter)   

        label_img.setPixmap(QPixmap("./img.jpg"))

        vbox = QVBoxLayout()

        vbox.addWidget(label_img)

        dialog.setLayout(vbox)

        dialog.setWindowTitle("快扫码关注公众号吧~")

        dialog.setWindowModality(Qt.ApplicationModal)

        dialog.exec_()

        webbrowser.open('https://blog.csdn.net/m0_38106923')

3.10、清除发送和接收数据显示程序

清除发送数据框和接收数据框的内容和计数次数，实现代码如下所示：

    # 清除发送数据显示

    def send_data_clear(self):

        self.Text2.setText("")

        self.data_num_sended = 0

        self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))

    # 清除接收数据显示

    def receive_data_clear(self):

        self.Text1.setText("")

        self.data_num_received = 0

        self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))

3.11、关闭串口程序

关闭串口，停止定时器，重置组件和标志状态，实现代码如下所示：

    # 关闭串口

    def port_close(self):

        try:

            self.timer.stop()

            self.timer_send.stop()

            self.ser.close()

        except:

            QMessageBox.critical(self, '串口异常', '关闭串口失败，请重启程序！')

            return None

        # 切换开关串口按钮使能状态和定时发送使能状态

        self.Pushbuttom1.setEnabled(True)

        self.Pushbuttom3.setEnabled(False)

        self.Lineedit1.setEnabled(True)

        # 发送数据和接收数据数目置零

        self.data_num_sended = 0

        self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))

        self.data_num_received = 0

        self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))

        self.formGroupBox1.setTitle("串口状态（关闭）")