QTDemo：串口調試工具

項目簡介

本項目通過QT框架設計一款可以在Windows、Linux等平臺的跨平臺串口助手，串口功能能夠滿足基本的調試需求。

本項目采用的版本為：QT5.14 + visual studio 2022 進行開發。

項目源碼：https://github.com/say-Hai/MyCOMDemo

項目頁面：

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一、創建開發環境

打開vs新建工程，選擇創建Qt Widgets Application項目，選擇保存路徑后，配置QT的SerialPort模塊。

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二、配置ui界面

打開工程的ui文件，設置本項目的ui頁面（可直接從本項目的ui文件中copy到自己的項目中；但是注意：需要暫時把comboBoxNo_2降級成普通QComboBox）

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三、編寫串口掃描代碼

通過QSerialPortInfo::availablePorts生成可用串口列表，（目前暫定在MyCOM.h的構造函數中編寫串口列表函數）

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

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四、“打開串口”按鈕設計

vs中無法使用Qt Creator的“轉到槽”功能，因此需要開發者自己綁定槽函數；具體操作步驟為：https://www.cnblogs.com/ybqjymy/p/17999513

注：解決vs + qt 導致的亂碼問題：出現中文的文件首行加上#pragma execution_character_set("utf-8")

當我們綁定好槽函數on_pushButtonOpen_clicked()，接下來就是實現串口打開邏輯：以下為具體代碼

//Map定義代碼查看源文件
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 {// 如果用戶選擇了一個未知的波特率，可以設置默認值或提示錯誤CombaudRate = QSerialPort::Baud9600; // 默認值qWarning("Invalid baud rate selected. Defaulting to 9600.");}
//具體代碼查看源文件// 根據用戶選擇設置數據位// 根據用戶選擇設置停止位// 根據用戶選擇設置校驗方式//初始化串口MyCom.setBaudRate(CombaudRate);MyCom.setDataBits(ComdataBits);MyCom.setStopBits(ComstopBits);MyCom.setParity(ComParity);MyCom.setPortName(spTxt);//打開串口if (ui.pushButtonOpen_2->text() == "打開串口"){bool ComFlag;ComFlag = MyCom.open(QIODevice::ReadWrite);if (ComFlag == true)//串口打開成功{//串口下拉框設置為不可選ui.comboBoxCheck_2->setEnabled(false);//具體代碼查看源文件//使能相應按鈕等ui.pushButtonSend_2->setEnabled(true);//具體代碼查看源文件ui.pushButtonOpen_2->setText(" 關閉串口 ");}else{QMessageBox::critical(this, "錯誤提示", "串口打開失敗，該端口可能被占用或不存在！rnLinux系統可能為當前用戶無串口訪問權限！");}}else{MyCom.close();ui.pushButtonOpen_2->setText(" 打開串口 ");//具體代碼查看源文件//使相應的按鈕不可用ui.pushButtonSend_2->setEnabled(false);具體代碼查看源文件}
}

五、串口數據發送與接收

通過信號槽機制，在發送區發送數據，通過&QIODevice::readyRead信號來通知接收區函數&MyCOM::MyComRevSlot打印串口發送的數據

代碼邏輯：

  • 信號槽邏輯：當串口有數據可以讀取時，自動響應MyComRevSlot函數。

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

  • 發送區代碼邏輯：通過第四步中的“轉到槽”機制，在發送按鈕上綁定槽函數on_pushButtonSend_clicked()，再槽函數中接收發送區字符并通過MyCom.write(comSendData)發送到串口。

    • 其中16進制發送需要將字符串格式化成16進制 QByteArray::fromHex(SendTemp.toUtf8()).data();
    //精簡版，少了一些單選框的邏輯判斷
void MyCOM::on_pushButtonSend_clicked()
{QByteArray comSendData;QString SendTemp;int temp;//讀取發送窗口數據SendTemp = ui.TextSend_2->toPlainText();//判斷發送格式，并格式化數據if (ui.checkBoxSendHex_2->checkState() != false)//16進制發送{comSendData = QByteArray::fromHex(SendTemp.toUtf8()).data();//獲取字符串}temp = MyCom.write(comSendData);
}

  • 接收區代碼邏輯：通過信號槽機制來調用MyComRevSlot函數，利用MyCom.readAll()讀取串口的數據，最后顯示到文本框內。

    //精簡版
void MyCOM::MyComRevSlot()
{QByteArray MyComRevBUff;//接收數據緩存QString StrTemp, StrTimeDate, StrTemp1;//讀取串口接收到的數據，并格式化數據MyComRevBUff = MyCom.readAll();StrTemp = QString::fromLocal8Bit(MyComRevBUff);curDateTime = QDateTime::currentDateTime();StrTimeDate = curDateTime.toString("[yyyy-MM-dd hh:mm:ss.zzz]");StrTemp = MyComRevBUff.toHex().toUpper();//轉換為16進制數，并大寫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 += " ";}//添加時間頭StrTemp1.prepend(StrTimeDate);StrTemp1.append("\r\n");//后面添加換行ui.TextRev_2->insertPlainText(StrTemp1);//顯示數據ui.TextRev_2->moveCursor(QTextCursor::End);//光標移動到文本末尾
}

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六、周期循環發送指令

通過定時器，實現周期性指令發送功能

  • 創建定時器 QTimer* PriecSendTimer;

  • 在構造函數中注冊定時器超時connect函數，調用on_pushButtonSend_clicked()

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

  • 通過信號槽機制，綁定選擇框狀態變化信號處理函數

    image-20241219135218164

  • 編寫選擇框變化處理函數

    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、接收流量統計及狀態欄設計

通過設計狀態欄來實時展示QLabel的相關數據

  • 自定義變量

    	//添加自定義變量long ComSendSum, ComRevSum;//發送和接收流量統計變量QLabel* qlbSendSum, * qlbRevSum;//發送接收流量label對象QLabel* myLink, * MySource;

  • 變量綁定狀態欄

    //創建底部狀態欄及其相關部件
QStatusBar* STABar = statusBar();qlbSendSum = new QLabel(this);
qlbRevSum = new QLabel(this);
myLink = new QLabel(this);
MySource = new QLabel(this);
myLink->setMinimumSize(90, 20);// 設置標簽最小大小
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);// 從右往左依次添加
STABar->addPermanentWidget(qlbRevSum);
STABar->addWidget(myLink);// 從左往右依次添加
STABar->addWidget(MySource);myLink->setOpenExternalLinks(true);//狀態欄顯示官網、源碼鏈接
myLink->setText("<style> a {text-decoration: none} </style> <a href=\"http://8.134.156.7/\">--個人博客--");
MySource->setOpenExternalLinks(true);
MySource->setText("<style> a {text-decoration: none} </style> <a href=\"https://github.com/say-Hai/MyCOMDemo\">--源代碼--");

  • 自定義函數來更改自定義變量

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

  • 在發送/接收函數中調用自定義函數

    //發送
temp = MyCom.write(comSendData);
ComSendSum++;
setNumOnLabel(qlbSendSum, "Tx: ", ComSendSum);//接收
MyComRevBUff = MyCom.readAll();
StrTemp = QString::fromLocal8Bit(MyComRevBUff);
ComRevSum++;
setNumOnLabel(qlbRevSum, "Rx: ", ComRevSum);

八、數據區清空功能

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、文件保存與讀取功能

通過文件的讀取快速實現對串口發送數據，通過寫入文件的方式保存串口的輸出。

  • 讀取文件：通過QFile aFile(aFileName);QByteArray text = aFile.readAll();來獲取文本數據，并寫入到文本框中。

    //首先創建on_pushButtonRdFile_clicked信號槽機制打開文件夾選擇文件路徑
void MyCOM::on_pushButtonRdFile_clicked()
{QString curPath = QDir::currentPath();QString dlgTitle = "打開一個文件"; //對話框標題QString filter = "文本文件(*.txt);;所有文件(*.*)"; //文件過濾器QString aFileName = QFileDialog::getOpenFileName(this, dlgTitle, curPath, filter);if (aFileName.isEmpty())return;openTextByIODevice(aFileName);
}
//通過openTextByIODevice來讀取文件
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);//編碼格式轉換，防止GBK中文亂碼ui.TextSend_2->setPlainText(strText);aFile.close();return  true;
}
//其中防止編碼格式問題，通過byteArrayToUnicode進行編碼格式轉換
QString MyCOM::byteArrayToUnicode(const QByteArray& array)
{QTextCodec::ConverterState state;// 先嘗試使用utf-8的方式把QByteArray轉換成QStringQString text = QTextCodec::codecForName("UTF-8")->toUnicode(array.constData(), array.size(), &state);// 如果轉換時無效字符數量大于0，說明編碼格式不對if (state.invalidChars > 0){// 再嘗試使用GBK的方式進行轉換，一般就能轉換正確(當然也可能是其它格式，但比較少見了)text = QTextCodec::codecForName("GBK")->toUnicode(array);}return text;
}

  • 寫入文件：選擇文件路徑->調用aFile.write(strBytes, strBytes.length()); 寫入文件

    void MyCOM::on_pushButtonSaveRev_clicked()
{QString curFile = QDir::currentPath();QString dlgTitle = " 另存為一個文件 "; //對話框標題QString filter = " 文本文件(*.txt);;所有文件(*.*);;h文件(*.h);;c++文件(*.cpp) "; //文件過濾器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();//整個內容作為字符串QByteArray  strBytes = str.toUtf8();//轉換為字節數組aFile.write(strBytes, strBytes.length());  //寫入文件aFile.close();return true;
}

十、多行發送功能

通過信號槽機制和定時器功能，實現對多行數據選擇的循環發送

具體邏輯：根據選擇框的狀態確定定時器狀態->通過定時器超時函數喚醒發送事件->在發送事件中確定此次需要發送的行數據->調用對應發送按鈕函數

  • 通過選擇框的狀態變化來打開/關閉定時器發送

    void MyCOM::on_checkBoxMuti_stateChanged(int arg)
{if (!arg){PriecSendTimer->stop();//關閉定時器ui.lineEditTime->setEnabled(true);//使能對話框編輯}else{LastSend = 0;//從第一行開始發送ui.checkBoxPeriodicSend->setChecked(false);PriecSendTimer->start(ui.lineEditTime->text().toInt());ui.lineEditTime->setEnabled(false);//關閉對話框編輯}
}

  • 重構定時器超時響應函數，適配多行重復發送功能

    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()){//發送對應行的數據on_pushButtonMuti_clicked(++LastSend);break;}LastSend++;}if (LastSend == 10){LastSend = 0;}}else{//普通發送on_pushButtonSend_clicked();}
}

  • 通過行索引觸發對應的點擊事件

    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;//...后面對應的操作default:return;  // 默認情況下不做任何操作}ui.TextSend_2->clear();ui.TextSend_2->insertPlainText(Strtemp);ui.TextSend_2->moveCursor(QTextCursor::End);MyCOM::on_pushButtonSend_clicked();
}

    十一：自動刷新串口下拉框

    實現方法：新建一個類繼承QComboBox類，重寫鼠標點擊事件使其調用掃描端口函數

  • 新建mycombobox類，繼承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();
};

  • 重寫掃描函數和鼠標點擊函數

    mycombobox::mycombobox(QWidget* parent) : QComboBox(parent)
{scanActivatePort();
}void mycombobox::mousePressEvent(QMouseEvent* event)
{if (event->button() == Qt::LeftButton){scanActivatePort();showPopup();}
}void mycombobox::scanActivatePort()
{clear();//創建串口列表QStringList comPort;foreach(const QSerialPortInfo & info, QSerialPortInfo::availablePorts()){QString serialPortInfo = info.portName() + ": " + info.description();// 串口設備信息，芯片/驅動名稱comPort << serialPortInfo;}this->addItems(comPort);
}

  • 最后將comboBoxNo_2組件提升為mycombobox類

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到此整個軟件設計完畢

END：信號槽綁定圖

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參考文獻：

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

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