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QTDemo：串口调试工具

项目简介

本项目通过QT框架设计一款可以在Windows、Linux等平台的跨平台串口助手，串口功能能够满足基本的调试需求。

本项目采用的版本为：QT5.14 + visual studio 2022 进行开发。

项目源码：https://github.com/say-Hai/MyCOMDemo

项目页面：

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一、创建开发环境

打开vs新建工程，选择创建Qt Widgets Application项目，选择保存路径后，配置QT的SerialPort模块。

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二、配置ui界面

打开工程的ui文件，设置本项目的ui页面（可直接从本项目的ui文件中copy到自己的项目中；但是注意：需要暂时把comboBoxNo_2降级成普通QComboBox）

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三、编写串口扫描代码

通过QSerialPortInfo::availablePorts生成可用串口列表，（目前暂定在MyCOM.h的构造函数中编写串口列表函数）

MyCOM::MyCOM(QWidget* parent)
	: QMainWindow(parent)
{
	ui.setupUi(this);
	//创建串口列表
	QStringList comPort;
	foreach(const QSerialPortInfo & info, QSerialPortInfo::availablePorts())
	{
		comPort << info.portName();
	}
	ui.comboBoxNo_2->addItems(comPort);
}

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四、“打开串口”按钮设计

vs中无法使用Qt Creator的“转到槽”功能，因此需要开发者自己绑定槽函数；具体操作步骤为：https://www.cnblogs.com/ybqjymy/p/17999513

注：解决vs + qt 导致的乱码问题：出现中文的文件首行加上#pragma execution_character_set("utf-8")

当我们绑定好槽函数on_pushButtonOpen_clicked()，接下来就是实现串口打开逻辑：以下为具体代码

//Map定义代码查看源文件
void MyCOM::on_pushButtonOpen_clicked()
{
	QSerialPort::BaudRate CombaudRate;
	QSerialPort::DataBits ComdataBits;
	QSerialPort::StopBits ComstopBits;
	QSerialPort::Parity   ComParity;
	QString selectedBaudRate = ui.comboBoxComBaud_2->currentText();
	std::cout << selectedBaudRate.toStdString() << "\n";

	if (baudRateMap.contains(selectedBaudRate)) {
		CombaudRate = baudRateMap[selectedBaudRate];
	}
	else {
		// 如果用户选择了一个未知的波特率，可以设置默认值或提示错误
		CombaudRate = QSerialPort::Baud9600; // 默认值
		qWarning("Invalid baud rate selected. Defaulting to 9600.");
	}
//具体代码查看源文件
	// 根据用户选择设置数据位
	// 根据用户选择设置停止位
	// 根据用户选择设置校验方式
	
	//初始化串口
	MyCom.setBaudRate(CombaudRate);
	MyCom.setDataBits(ComdataBits);
	MyCom.setStopBits(ComstopBits);
	MyCom.setParity(ComParity);
	MyCom.setPortName(spTxt);
	//打开串口
	if (ui.pushButtonOpen_2->text() == "打开串口")
	{
		bool ComFlag;
		ComFlag = MyCom.open(QIODevice::ReadWrite);
		if (ComFlag == true)//串口打开成功
		{
			//串口下拉框设置为不可选
			ui.comboBoxCheck_2->setEnabled(false);
			//具体代码查看源文件
			//使能相应按钮等
			ui.pushButtonSend_2->setEnabled(true);
			//具体代码查看源文件
			ui.pushButtonOpen_2->setText(" 关闭串口 ");
		}
		else
		{
			QMessageBox::critical(this, "错误提示", "串口打开失败，该端口可能被占用或不存在！rnLinux系统可能为当前用户无串口访问权限！");
		}
	}
	else
	{
		MyCom.close();
		ui.pushButtonOpen_2->setText(" 打开串口 ");
		//具体代码查看源文件

		//使相应的按钮不可用
		ui.pushButtonSend_2->setEnabled(false);
		具体代码查看源文件
	}
}

五、串口数据发送与接收

通过信号槽机制，在发送区发送数据，通过&QIODevice::readyRead信号来通知接收区函数&MyCOM::MyComRevSlot打印串口发送的数据

代码逻辑：

  • 信号槽逻辑：当串口有数据可以读取时，自动响应MyComRevSlot函数。

    connect(&MyCom, &QIODevice::readyRead, this, &MyCOM::MyComRevSlot);

  • 发送区代码逻辑：通过第四步中的“转到槽”机制，在发送按钮上绑定槽函数on_pushButtonSend_clicked()，再槽函数中接收发送区字符并通过MyCom.write(comSendData)发送到串口。

    • 其中16进制发送需要将字符串格式化成16进制 QByteArray::fromHex(SendTemp.toUtf8()).data();
    //精简版，少了一些单选框的逻辑判断
void MyCOM::on_pushButtonSend_clicked()
{
	QByteArray comSendData;
	QString SendTemp;
	int temp;

	//读取发送窗口数据
	SendTemp = ui.TextSend_2->toPlainText();

	//判断发送格式，并格式化数据
	if (ui.checkBoxSendHex_2->checkState() != false)//16进制发送
	{
		comSendData = QByteArray::fromHex(SendTemp.toUtf8()).data();//获取字符串
	}
	temp = MyCom.write(comSendData);
}

  • 接收区代码逻辑：通过信号槽机制来调用MyComRevSlot函数，利用MyCom.readAll()读取串口的数据，最后显示到文本框内。

    //精简版
void MyCOM::MyComRevSlot()
{
	QByteArray MyComRevBUff;//接收数据缓存
	QString StrTemp, StrTimeDate, StrTemp1;

	//读取串口接收到的数据，并格式化数据
	MyComRevBUff = MyCom.readAll();
	StrTemp = QString::fromLocal8Bit(MyComRevBUff);

	curDateTime = QDateTime::currentDateTime();
	StrTimeDate = curDateTime.toString("[yyyy-MM-dd hh:mm:ss.zzz]");

	StrTemp = MyComRevBUff.toHex().toUpper();//转换为16进制数，并大写
	for (int i = 0; i < StrTemp.length(); i += 2)//整理字符串，即添加空格
	{
		StrTemp1 += StrTemp.mid(i, 2);
		StrTemp1 += " ";
	}
	//添加时间头
	StrTemp1.prepend(StrTimeDate);
	StrTemp1.append("\r\n");//后面添加换行
	ui.TextRev_2->insertPlainText(StrTemp1);//显示数据
	ui.TextRev_2->moveCursor(QTextCursor::End);//光标移动到文本末尾
}

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六、周期循环发送指令

通过定时器，实现周期性指令发送功能

  • 创建定时器 QTimer* PriecSendTimer;

  • 在构造函数中注册定时器超时connect函数，调用on_pushButtonSend_clicked()

    	connect(PriecSendTimer, &QTimer::timeout, this, [=]() {on_pushButtonSend_clicked(); });

  • 通过信号槽机制，绑定选择框状态变化信号处理函数

    image-20241219135218164

  • 编写选择框变化处理函数

    void MyCOM::on_checkBoxPeriodicSend_stateChanged(int arg1)
{
	if (arg1 == false)
	{
		PriecSendTimer->stop();
		ui.lineEditTime->setEnabled(true);
	}
	else
	{
		PriecSendTimer->start(ui.lineEditTime->text().toInt());
		ui.lineEditTime->setEnabled(false);
	}
}

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七、接收流量统计及状态栏设计

通过设计状态栏来实时展示QLabel的相关数据

  • 自定义变量

    	//添加自定义变量
	long ComSendSum, ComRevSum;//发送和接收流量统计变量
	QLabel* qlbSendSum, * qlbRevSum;//发送接收流量label对象
	QLabel* myLink, * MySource;

  • 变量绑定状态栏

    //创建底部状态栏及其相关部件
QStatusBar* STABar = statusBar();

qlbSendSum = new QLabel(this);
qlbRevSum = new QLabel(this);
myLink = new QLabel(this);
MySource = new QLabel(this);
myLink->setMinimumSize(90, 20);// 设置标签最小大小
MySource->setMinimumSize(90, 20);
qlbSendSum->setMinimumSize(100, 20);
qlbRevSum->setMinimumSize(100, 20);
ComSendSum = 0;
ComRevSum = 0;

setNumOnLabel(qlbSendSum, "Tx: ", ComSendSum);
setNumOnLabel(qlbRevSum, "Rx: ", ComRevSum);

STABar->addPermanentWidget(qlbSendSum);// 从右往左依次添加
STABar->addPermanentWidget(qlbRevSum);
STABar->addWidget(myLink);// 从左往右依次添加
STABar->addWidget(MySource);

myLink->setOpenExternalLinks(true);//状态栏显示官网、源码链接
myLink->setText("<style> a {text-decoration: none} </style> <a href=\"http://8.134.156.7/\">--个人博客--");
MySource->setOpenExternalLinks(true);
MySource->setText("<style> a {text-decoration: none} </style> <a href=\"https://github.com/say-Hai/MyCOMDemo\">--源代码--");

  • 自定义函数来更改自定义变量

    void MyCOM::setNumOnLabel(QLabel* lbl, QString strS, long num)
{
	QString strN = QString("%1").arg(num);
	QString str = strS + strN;
	lbl->setText(str);
}

  • 在发送/接收函数中调用自定义函数

    //发送
temp = MyCom.write(comSendData);
ComSendSum++;
setNumOnLabel(qlbSendSum, "Tx: ", ComSendSum);

//接收
MyComRevBUff = MyCom.readAll();
StrTemp = QString::fromLocal8Bit(MyComRevBUff);
ComRevSum++;
setNumOnLabel(qlbRevSum, "Rx: ", ComRevSum);

八、数据区清空功能

void MyCOM::on_pushButtonClearRev_clicked()
{
	ui.TextRev_2->clear();
	ComSendSum = 0;
	ComRevSum = 0;

	setNumOnLabel(qlbSendSum, "Tx: ", ComSendSum);
	setNumOnLabel(qlbRevSum, "Rx: ", ComRevSum);
}

void MyCOM::on_pushButtonClearSend_clicked()
{
	ui.TextSend_2->clear();
	ComSendSum = 0;
	ComRevSum = 0;

	setNumOnLabel(qlbSendSum, "Tx: ", ComSendSum);
	setNumOnLabel(qlbRevSum, "Rx: ", ComRevSum);
}

九、文件保存与读取功能

通过文件的读取快速实现对串口发送数据，通过写入文件的方式保存串口的输出。

  • 读取文件：通过QFile aFile(aFileName);QByteArray text = aFile.readAll();来获取文本数据，并写入到文本框中。

    //首先创建on_pushButtonRdFile_clicked信号槽机制打开文件夹选择文件路径
void MyCOM::on_pushButtonRdFile_clicked()
{
	QString curPath = QDir::currentPath();
	QString dlgTitle = "打开一个文件"; //对话框标题
	QString filter = "文本文件(*.txt);;所有文件(*.*)"; //文件过滤器
	QString aFileName = QFileDialog::getOpenFileName(this, dlgTitle, curPath, filter);
	if (aFileName.isEmpty())
		return;
	openTextByIODevice(aFileName);
}
//通过openTextByIODevice来读取文件
bool MyCOM::openTextByIODevice(const QString& aFileName)
{
	QFile aFile(aFileName);
	if (!aFile.exists()) //文件不存在
		return false;
	if (!aFile.open(QIODevice::ReadOnly | QIODevice::Text))
		return false;
	QByteArray text = aFile.readAll();
	QString strText = byteArrayToUnicode(text);//编码格式转换，防止GBK中文乱码
	ui.TextSend_2->setPlainText(strText);
	aFile.close();
	return  true;
}
//其中防止编码格式问题，通过byteArrayToUnicode进行编码格式转换
QString MyCOM::byteArrayToUnicode(const QByteArray& array)
{
	QTextCodec::ConverterState state;
	// 先尝试使用utf-8的方式把QByteArray转换成QString
	QString text = QTextCodec::codecForName("UTF-8")->toUnicode(array.constData(), array.size(), &state);
	// 如果转换时无效字符数量大于0，说明编码格式不对
	if (state.invalidChars > 0)
	{
		// 再尝试使用GBK的方式进行转换，一般就能转换正确(当然也可能是其它格式，但比较少见了)
		text = QTextCodec::codecForName("GBK")->toUnicode(array);
	}
	return text;
}

  • 写入文件：选择文件路径->调用aFile.write(strBytes, strBytes.length()); 写入文件

    void MyCOM::on_pushButtonSaveRev_clicked()
{
	QString curFile = QDir::currentPath();
	QString dlgTitle = " 另存为一个文件 "; //对话框标题
	QString filter = " 文本文件(*.txt);;所有文件(*.*);;h文件(*.h);;c++文件(*.cpp) "; //文件过滤器
	QString aFileName = QFileDialog::getSaveFileName(this, dlgTitle, curFile, filter);
	if (aFileName.isEmpty())
		return;
	saveTextByIODevice(aFileName);
}
bool MyCOM::saveTextByIODevice(const QString& aFileName) {
	QFile aFile(aFileName);
	if (!aFile.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Text))
		return false;
	QString str = ui.TextRev_2->toPlainText();//整个内容作为字符串
	QByteArray  strBytes = str.toUtf8();//转换为字节数组
	aFile.write(strBytes, strBytes.length());  //写入文件
	aFile.close();

	return true;
}

十、多行发送功能

通过信号槽机制和定时器功能，实现对多行数据选择的循环发送

具体逻辑：根据选择框的状态确定定时器状态->通过定时器超时函数唤醒发送事件->在发送事件中确定此次需要发送的行数据->调用对应发送按钮函数

  • 通过选择框的状态变化来打开/关闭定时器发送

    void MyCOM::on_checkBoxMuti_stateChanged(int arg)
{
	if (!arg)
	{
		PriecSendTimer->stop();//关闭定时器
		ui.lineEditTime->setEnabled(true);//使能对话框编辑
	}
	else
	{
		LastSend = 0;//从第一行开始发送
		ui.checkBoxPeriodicSend->setChecked(false);
		PriecSendTimer->start(ui.lineEditTime->text().toInt());
		ui.lineEditTime->setEnabled(false);//关闭对话框编辑
	}
}

  • 重构定时器超时响应函数，适配多行重复发送功能

    connect(PriecSendTimer, &QTimer::timeout, this, [=]() {Pre_on_pushButtonSend_clicked(); });

void MyCOM::Pre_on_pushButtonSend_clicked()
{
	if (ui.checkBoxPeriodicMutiSend_2->isChecked() == true)
	{
		while (LastSend < 10)
		{
			if (checkBoxes[LastSend]->isChecked())
			{
                //发送对应行的数据
				on_pushButtonMuti_clicked(++LastSend);
				break;
			}
			LastSend++;
		}
		if (LastSend == 10)
		{
			LastSend = 0;
		}
	}
	else
	{
        //普通发送
		on_pushButtonSend_clicked();
	}
}

  • 通过行索引触发对应的点击事件

    void MyCOM::on_pushButtonMuti_clicked(int lineEditIndex)
{
	QString Strtemp;
	switch (lineEditIndex) {
	case 1:
		Strtemp = ui.lineEditMuti1_2->text();
		break;
	case 2:
		Strtemp = ui.lineEditMuti2_2->text();
		break;
	//...后面对应的操作
	default:
		return;  // 默认情况下不做任何操作
	}
	ui.TextSend_2->clear();
	ui.TextSend_2->insertPlainText(Strtemp);
	ui.TextSend_2->moveCursor(QTextCursor::End);
	MyCOM::on_pushButtonSend_clicked();
}

    十一：自动刷新串口下拉框

    实现方法：新建一个类继承QComboBox类，重写鼠标点击事件使其调用扫描端口函数

  • 新建mycombobox类，继承QComBox

    #include <QComboBox>
#include <QMouseEvent>
#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>

class mycombobox : public QComboBox
{
	Q_OBJECT
public:
	explicit mycombobox(QWidget* parent = nullptr);

	void mousePressEvent(QMouseEvent* event) override;
signals:
private:
	void scanActivatePort();
};

  • 重写扫描函数和鼠标点击函数

    mycombobox::mycombobox(QWidget* parent) : QComboBox(parent)
{
	scanActivatePort();
}

void mycombobox::mousePressEvent(QMouseEvent* event)
{
	if (event->button() == Qt::LeftButton)
	{
		scanActivatePort();
		showPopup();
	}
}

void mycombobox::scanActivatePort()
{
	clear();
	//创建串口列表
	QStringList comPort;
	foreach(const QSerialPortInfo & info, QSerialPortInfo::availablePorts())
	{
		QString serialPortInfo = info.portName() + ": " + info.description();// 串口设备信息，芯片/驱动名称
		comPort << serialPortInfo;
	}
	this->addItems(comPort);
}

  • 最后将comboBoxNo_2组件提升为mycombobox类

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到此整个软件设计完毕

END：信号槽绑定图

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参考文献：

[1] https://rymcu.com/portfolio/40

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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