QT上位机：串口调试助手

前言

  上位机的简单编写可以帮我们测试并完善平台，QT作为一款跨平台的GUI开发框架，提供了非常丰富的常用串口api。本文先从最简单的串口调试助手开始，编写平台软件的串口控制界面

工程配置

  QT 串口通信基于QT的QSerialPort类，先在项目文件pro中添加QT += serialport。
  避免默认的widget类和ui命名，将串口部分的ui命名为ui_serial,类命名为serial

界面设置

  在UI界面可以直接搭建我们想要的界面显示方案，并自动生成相应代码添加头文件，用起来还是非常方便的，注意不要和代码里手动添加的混淆就好了
  需要配置的可以选择QComboBox，添加常用的配置项，比如串口号，波特率，数据校验停止位等
  添加led指示灯QLabel，可以用来美化界面
  点击选中的可以选择QRadioButton，用以单选，直观的给以感受
  收发的界面选择文本框QPlainTextEdit，可以多行显示
  手动加的短文本框可以用QLineEdit，可以单行显示
  其余的用最基础的pushbutton就可以了
  为了界面不会被放大缩小导致排版混乱，可以添加弹簧或者直接写死窗口大小
  设计完成后，会保存为对应名称比如serial.ui

  构造函数里需要将有交互的部分connect起来，将界面按键的初始值做设置
  我们可以通过继承QSerialPort类，也可以直接继承Qwidget类，在里面申明Qserialport

class serial : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit serial(QWidget *parent = 0);
    QSerialPort *serialPort;
    ~serial();
private slots:
    void serialPortReadyRead_Slot();
    void on_OpenBt_clicked();
    void on_SendBt_clicked();
    void on_SaveBt_clicked();
    void on_ClearBt_clicked();

    void on_pushButton_clicked();

private:
    QPushButton *m_button;
    void LED(bool changeColor); //串口连接指示灯
    void closeEvent(QCloseEvent *event);  /***关闭***/
    void on_comStatus(QString name, bool flag);
    Ui::serial *ui_serial;

};

serial::serial(QWidget *parent) :

    QWidget(parent),
	ui_serial(new Ui::serial)
{
    ui_serial->setupUi(this);

    setWindowTitle("串口控制界面-HX");
    this->setFixedSize(980, 600); // 固定窗口的大小

    /***************定义接收格式数据按钮********************/
    QButtonGroup *btnGroupRev=new QButtonGroup(this);
    btnGroupRev->addButton(ui_serial->ASCII_Receive_Box,0); // 将给定的按钮添加到按钮组
    btnGroupRev->addButton(ui_serial->HEX_Receive_Box,1);
    ui_serial->ASCII_Receive_Box->setChecked(true); // 设置默认模式
    /***************定义发送格式数据按钮********************/
    QButtonGroup *btnGroupSend=new QButtonGroup(this);
    btnGroupSend->addButton(ui_serial->ASCII_Send_Box,0); // 将给定的按钮添加到按钮组
    btnGroupSend->addButton(ui_serial->HEX_Send_Box,1);
    ui_serial->ASCII_Send_Box->setChecked(true);  // 设置默认模式

    serialPort = new QSerialPort(this);

    connect(serialPort, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(serialPortReadyRead_Slot()));
    /***************串口热插拔********************/
    ComChange::getInstance()->setHWND((HWND)this->winId());
    connect(ComChange::getInstance(), &ComChange::comStatus, this, &serial::on_comStatus);
    QStringList strName = ComChange::getAvailablePort();              // 获取所有可用串口
    ui_serial->SerialCb->addItems(strName);

    /*连接rtsp界面*/
//    m_button = findChild("pushButton_3"); // 查找已有的pushButton3对象
//    qDebug()<<"m_button is :"<
//    connect(this, &serial::buttonClicked_ctrl_left, this, &serial::on_pushButton_3_clicked);
// 连接信号与槽//

}

  考虑到热插拔的问题封装getAvailablePort获取当前可用串口

ComChange* ComChange::m_comChange = nullptr;
ComChange *ComChange::getInstance()
{
    if(m_comChange == nullptr)
    {
        static QMutex mutex;         //实例互斥锁。
        QMutexLocker locker(&mutex); //加互斥锁。
        if(m_comChange == nullptr)
        {
            m_comChange = new ComChange();
        }
    }
    return m_comChange;

}

/**
 * @brief   获取系统中所有可用的串口名
 * @return
 */
QStringList ComChange::getAvailablePort()
{
    QStringList strName;
    foreach(const QSerialPortInfo& info, QSerialPortInfo::availablePorts())
    {
        QSerialPort port(info);
        if(port.open(QIODevice::ReadWrite))
        {
            strName << info.portName();
            port.close();
        }
    }
    return strName;
}

串口的热插拔

/*
    函   数：on_comStatus
    描   述：串口热插拔操作。有comchange的h文件、cpp文件和该函数，才能支持串口热插拔操作，缺一不可。移植请注意。
    输   入：串口名称：name, 连接标志：flag
    输   出：无
*/
void serial::on_comStatus(QString name, bool flag)
{
    if(flag)  ui_serial->SerialCb->addItem(name); // 串口插入时自动添加串口名

    else
    {
        ui_serial->SerialCb->removeItem(ui_serial->SerialCb->findText(name)); // 串口拔出时自动移除串口名
        LED(false); //红色LED 表示关闭串口
        serialPort->close(); //关闭串口
        ui_serial->OpenBt->setText("打开串口");
    }

}

串口的初始化

  在点击打开串口的时候做初始化，使用open(QIODevice::ReadWrite)用ReadWrite 的模式尝试打开串口，打开成功后设置串口通信的波特率，校验方式等配置。（打开方式有多种，只读（r/o）、只写（w/o）或读写（r/w）模式）
直接使用serialPort的相关API
  setPortName将当前串口的名字设置为系统可用串口的名字
  setBaudRate设置波特率
  setDataBits设置数据位
  setStopBits设置停止位
  setParity设置校验位
  close关闭串口
  注意：串口始终以独占访问方式打开（即没有其他进程或线程可以访问已打开的串口）。

/*
    函   数：on_OpenBt_clicked
    描   述：打开串口时初始化串口
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::on_OpenBt_clicked()
{
    if(ui_serial->OpenBt->text()=="打开串口")
    {
        serialPort->setPortName(ui_serial->SerialCb->currentText()); // 将当前串口的名字设置为系统可用串口的名字
        qint32 baudrate = ui_serial->BaundCb->currentText().toInt(); // 获取期望的波特率
        serialPort->setBaudRate(baudrate);  // 设置波特率

        //设置数据位
        switch(ui_serial->DataCb->currentText().toInt())
        {
        case 8:
             serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data8); break;
        case 7:
             serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data7); break;
        case 6:
             serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data6); break;
        case 5:
             serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data5); break;
        }

        //设置停止位
        if(ui_serial->StopCb->currentText() == "1")
        {
            serialPort->setStopBits(QSerialPort::OneStop);
        }
        else if(ui_serial->StopCb->currentText() == "1.5")
        {
            serialPort->setStopBits(QSerialPort::OneAndHalfStop);
        }
        else if(ui_serial->StopCb->currentText() == "2")
        {
            serialPort->setStopBits(QSerialPort::TwoStop);
        }

        //设置校验位
        if(ui_serial->CheckCb->currentText() == "None")
        {
            serialPort->setParity(QSerialPort::NoParity);
        }
        else if(ui_serial->CheckCb->currentText() == "Even")
        {
            serialPort->setParity(QSerialPort::EvenParity);
        }
        else if(ui_serial->CheckCb->currentText() == "Odd")
        {
            serialPort->setParity(QSerialPort::OddParity);
        }
        LED(true); //绿色LED 表示打开串口

        //串口连接失败提示
        if(serialPort->open(QIODevice::ReadWrite) == false)
        {
           QMessageBox::critical(this, "提示", "串口连接失败");
           LED(false); //红色LED 表示关闭串口
        }
        ui_serial->OpenBt->setText("关闭串口");
    }
    else
    {
        LED(false); //红色LED 表示关闭串口
        serialPort->close(); //关闭串口
        ui_serial->OpenBt->setText("打开串口");
    }
}

串口的收发

  根据hex和ASCII在收发时做判断serialPort->readAll();可以接收所有信息，serialPort->write(SendTextByte); /可以通过串口将数据发送出去

/*
    函   数：serialPortReadyRead_Slot
    描   述：上位机接收数据
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::serialPortReadyRead_Slot()
{
    QByteArray buf = serialPort->readAll(); //从串口读取信息
    if(ui_serial->ASCII_Receive_Box->isChecked()) //如果设置接收ASCII
    {
        ui_serial->ReceiveEdit->insertPlainText(QString::fromLocal8Bit(buf)); // 对串口接收的数据进行编码
    }
    else if(ui_serial->HEX_Receive_Box->isChecked()) //如果设置接收HEX
    {
        QDataStream out(&buf, QIODevice::ReadWrite); //读取数据
        while(!out.atEnd()) //读取是否完成
        {
            qint8 outChar = 0;
            out >> outChar;
            QString str = QString("%1").arg(outChar&0xFF,2,16,QLatin1Char('0')); //转换16进制
            ui_serial->ReceiveEdit->insertPlainText(str+" "); //每显示一次后面加一个空格
        }
    }
}

/*
    函   数：on_SendBt_clicked
    描   述：上位机发送数据
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::on_SendBt_clicked()
{
    QString sendstr=ui_serial->SendEdit->toPlainText();  //获取将要发送数据
    if(ui_serial->ASCII_Send_Box->isChecked())  // 如果发送ASCII模式
    {
        QByteArray SendTextByte = sendstr.toLocal8Bit(); //将发送的数据转换格式
        serialPort->write(SendTextByte); // 通过串口将数据发送出去
    }
    else if(ui_serial->HEX_Send_Box->isChecked())  // 如果发送HEX
    {
        QByteArray SendTextByte = QByteArray::fromHex(sendstr.toLatin1());  // 转换数据格式
        serialPort->write(SendTextByte); // 通过串口将数据发送出去
    }
}

接收区清除

  为了直观的读取接收区数据，也需要增加清除当前数据的功能

/*
    函   数：on_ClearBt_clicked
    描   述：清空接收区的数据
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::on_ClearBt_clicked()
{
    ui_serial->ReceiveEdit->clear();
}

接收数据的保存

  数据量大的时候经常需要保存接收数据的log，所以存log的功能也是必不可少的
file.open(QFile::WriteOnly | QFile::Text)可以将文本数据框取出并按行排列

/*
    函   数：on_SaveBt_clicked
    描   述：以TXT格式保存接收区数据
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::on_SaveBt_clicked()
{
    QString textFile = QFileDialog::getSaveFileName(this,tr("Save txt"),
                                                            "",tr("text (*.txt)")); //选择路径
     //将文本框数据取出并按行排列
    QFile file(textFile);//文件命名
    if (!file.open(QFile::WriteOnly | QFile::Text))     //检测文件是否打开
    {
        QMessageBox::information(this, "Error Message", "Please Select a Text File!");
        return;
    }
    QTextStream out(&file);                 //分行写入文件
    out << ui_serial->ReceiveEdit->toPlainText();
}

指示灯的使用

  为了美化界面，直观显示串口是否正常连接，可以加个指示灯，设置绿色表示开红色表示关

/*
    函   数：closeEvent
    描   述：关闭窗口时若未关闭串口，则要关闭串口
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::closeEvent(QCloseEvent *event)
{
    if(serialPort->isOpen())   // 串口处于打开状态
    {
        LED(false); //红色LED 表示关闭串口
        serialPort->close();  // 串口关闭
        event->accept();  // 界面关闭
    }
}

/*
    函   数：LED
    描   述：串口指示灯
    输   入：bool changeColor
    输   出：无
*/
void  serial::LED(bool changeColor)
{
    if(changeColor == true)
    {
        // 显示绿色
        ui_serial->LED->setStyleSheet("background-color: qradialgradient(spread:pad, cx:0.5, cy:0.5, radius:0.5, fx:0.5, fy:0.5, stop:0 rgba(0, 229, 0, 255), stop:1 rgba(255, 255, 255, 255));border-radius:9px;");
    }
    else
    {
        // 显示红色
        ui_serial->LED->setStyleSheet("background-color: qradialgradient(spread:pad, cx:0.5, cy:0.5, radius:0.5, fx:0.5, fy:0.5, stop:0 rgba(255, 0, 0, 255), stop:1 rgba(255, 255, 255, 255));border-radius:9px;");
    }
}

窗口退出

  为了避免退出的时候占用串口，关闭窗口的时候需要关闭串口

/*
    函   数：closeEvent
    描   述：关闭窗口时若未关闭串口，则要关闭串口
    输   入：无
    输   出：无
*/
void serial::closeEvent(QCloseEvent *event)
{
    if(serialPort->isOpen())   // 串口处于打开状态
    {
        LED(false); //红色LED 表示关闭串口
        serialPort->close();  // 串口关闭
        event->accept();  // 界面关闭
    }
}

具体功能

  剩下的就是根据协议规定点击pushbutton发送相应的内容了