常用設計模式：

1. 觀察者模式（Observer Pattern）

   • 應用場景：傳感器數據更新、UI狀態同步。
   • 實現方式：通過QT的信號槽機制（本質是發布-訂閱模式）自動實現。例如：

     connect(sensor, &Sensor::dataUpdated, uiWidget, &UIWidget::updatePlot);
     

2. 策略模式（Strategy Pattern）

   • 應用場景：動態切換動平衡算法（如影響系數法、試重法等）。
   • 實現方式：

     class BalanceAlgorithm { virtual void calculate() = 0; };
     class InfluenceCoefficient : public BalanceAlgorithm { ... };
     class TrialWeight : public BalanceAlgorithm { ... };
     

3. 狀態模式（State Pattern）

   • 應用場景：設備狀態管理（空閑、校準、測量、錯誤）。
   • 實現方式：

     class DeviceState { virtual void handle() = 0; };
     class MeasuringState : public DeviceState { ... };
     

4. 工廠模式（Factory Pattern）

   • 應用場景：硬件驅動創建（不同型號傳感器適配）。
   • 示例：

     Sensor* SensorFactory::createSensor(SensorType type) {switch(type) {case TYPE_A: return new LaserSensor();case TYPE_B: return new PiezoelectricSensor();}
     }
     

5. 適配器模式（Adapter Pattern）

   • 應用場景：兼容不同通信協議（CAN/RS485/BLE）。
   • 示例：將第三方BLE庫接口適配為統一硬件抽象層接口。

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嵌入式QT系統通常采用分層架構，以下為動平衡儀器的典型架構：

1. 硬件抽象層（HAL）

• 職責：隔離硬件差異
• 組件：

  class DataAcquisition {
  public:virtual QVector<double> readVibrationData() = 0;
  };class CANDataAcquisition : public DataAcquisition { ... };
  

2. 業務邏輯層（Core Service）

• 模塊劃分：
  • 信號處理模塊：FFT分析、濾波算法

    class SignalProcessor {
    public:void applyFFT(QVector<double>& timeDomain);
    };
    

  • 動平衡算法模塊：實現核心數學計算
  • 數據持久化模塊：SQLite存儲歷史記錄

3. 用戶界面層（QT UI）

• 實現方式：
  • MVVM模式：通過QAbstractItemModel派生類實現數據綁定
  • 自定義控件：實時頻譜圖、三維軸心軌跡顯示

    class SpectrumPlot : public QCustomPlot { ... };
    

4. 通信層

• 實現要點：

  class DeviceCommunicator : public QObject {QSerialPort m_port;void sendCommand(QByteArray cmd) {m_port.write(cmd);}
  };
  

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嵌入式QT特有技術要點

1. 實時性保障

   • 使用QThread分離UI線程與數據處理線程
   • 通過優先級控制確保關鍵任務：

     QThread* dataThread = new QThread;
     dataThread->start(QThread::TimeCriticalPriority);
     

2. 資源優化

   • 禁用QT不必要的模塊（如webkit）
   • 使用QVarLengthArray替代動態數組
   • 預分配內存池避免運行時分配

3. 硬件交互

   • 直接寄存器操作（需封裝為QT類）：

     class GPIO : public QObject {volatile uint32_t* m_reg;
     public:void setHigh() { *m_reg |= 0x01; }
     };
     

4. 跨平臺適配

   • 使用QT條件編譯處理平臺差異：

     #ifdef Q_OS_LINUX#include <linux/can.h>
     #elif defined(Q_OS_WIN)// Windows CAN API
     #endif
     

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典型代碼結構示例

project/
├── hal/              # 硬件抽象層
│   ├── can_driver.cpp
│   └── sensor_adapter.cpp
├── core/            # 核心算法
│   ├── fft_processor.cpp
│   └── balance_algorithm.cpp
├── ui/              # QT界面
│   ├── mainwindow.cpp
│   └── customplot.cpp
├── communication/   # 通信協議
│   └── modbus_handler.cpp
└── third_party/     # 第三方數學庫└── eigen/

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性能優化技巧

1. 數學計算優化

   • 使用Eigen庫模板表達式避免臨時對象
   • 啟用NEON指令集加速（ARM平臺）：

     add_definitions(-mfpu=neon -mfloat-abi=hard)
     

2. 繪圖優化

   • 使用OpenGL加速的QOpenGLWidget
   • 采用增量更新代替全量重繪：

     void SpectrumPlot::appendData(double value) {m_data.removeFirst();m_data.append(value);update();  // 局部更新
     }
     

3. 低功耗管理

   • 利用QT電源管理信號：

     connect(qApp, &QGuiApplication::applicationStateChanged, [](Qt::ApplicationState state){if(state == Qt::ApplicationSuspended)enterLowPowerMode();});
     

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