matlab检测串口数据帧头,MATLAB 串口读取姿态数据及GUI实时动态显示设计

上一篇实现了Matlab 对串口数据的读取，数据可以读取并且保存到本地。本文主要设计GUI并且动态的显示曲线。可以更直观的观察实时的姿态数据和传感器数据。

GUI设计效果：

6f22c8d35961

姿态GUi.png

分别设置三个区域，分别为数据接收显示区域，串口设置区域和区域显示区域。

串口参数设置与上一篇基本一直，只是将串口号和波特率设置为全局变量。matlab GUI 编程可以看其他教程，主要调用函数参数与hObject,eventdata,handles。

hObject 和handles 都可以设置相应的空间的性能，但是区别在于hObject只是一个局部变量，而handles 相当于一个全局变量。当要在函数中设置另外控件的性能，只能调用handles。

参数设置区域

参数设置区域主要实现的是串口的选择和波特率的设置。GUI上通过下拉菜单选择。在相应空间的callback 函数中添加初始化代码：

COM callback 函数设置

% --- Executes on selection change in ppcom.

function ppcom_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to ppcom (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Hints: contents = cellstr(get(hObject,'String')) returns ppcom contents as cell array

% contents{get(hObject,'Value')} returns selected item from ppcom

global COM;

val=get(hObject,'value');

switch val

case 1

COM='COM1';

fprintf('ceshi_COM=1\n');

case 2

COM='COM2';

case 3

COM='COM3';

case 4

COM='COM4';

case 5

COM='COM5';

case 6

COM='COM6';

case 7

COM='COM7';

case 8

COM='COM8';

case 9

COM='COM9';

end

波特率callback 函数设置

function ppbandrate_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to ppbandrate (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Hints: contents = cellstr(get(hObject,'String')) returns ppbandrate contents as cell array

% contents{get(hObject,'Value')} returns selected item from ppbandrate

global rate;

val=get(hObject,'value');

switch val

case 1

rate=9600;

case 2

rate=19200;

case 3

rate=38400;

case 4

rate=115200;

end

打开串口：

function activityReco_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

% This function has no output args, see OutputFcn.

% hObject handle to figure

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% varargin command line arguments to activityReco (see VARARGIN)

global COM;

global rate;

global act a;

global count;

global act_data t;

global p x;

count=1;x=-15;

act=zeros(12,1);

t=0;

p = plot(t,act,...

'EraseMode','background','MarkerSize',5);

% axis([x x+20 -200 200]);

% grid(handles.axplotact,'on');

set(handles.axplotact,'XLim',[x x+20],'YLim',[-200 200]);

set(handles.axplotact,'XTickLabel',[]);

legendaxes=legend(handles.axplotact,{'Yaw','Pitch','Roll','Accx','Accy','Accz','GYROx','GYROy','GYROz','Magx','Magy','Magz'},1);

set(legendaxes,'Location','northeastoutside');

act_data=[]; a=[];

COM='COM5'

rate = 115200;

set(handles.ppcom,'value', 5);

set(handles.ppbandrate,'value',4);

set(handles.pbcloseserial,'Enable','off');

% Choose default command line output for activityReco

handles.output = hObject;

% Update handles structure

guidata(hObject, handles);

关闭串口：

function pbcloseserial_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to pbcloseserial (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

global s;

fclose(s);

delete(s);

set(handles.pbcloseserial,'Enable','on');

set(handles.pbopenserial,'Enable','off');

fprintf('close com');

串口参数设置部分基本与上一篇博客一致，有问题可以对照理解。

姿态数据动态显示

姿态和传感器数据总共12位。具有不同的单位，为了显示效果，特地将各个数据归一在[-200,200]的范围显示，整体实现单线程串行显示。这里实现动态显示的方法是背景擦除方法。

6f22c8d35961

姿态gui2.png

【源方法】

t=[0]

m=[sin(t);cos(t)]

p = plot(t,m,...

'EraseMode','background','MarkerSize',5);%%定义数据种类，因此t和m不能为空

x=-1.5*pi; %坐标初始设置小于数据起始位置，任意设置

axis([x x+2*pi -1.5 1.5]); %绘图坐标设置，横坐标设置为x的参数

grid on;

for i=1:1000

t=[t 0.1*i]; %Matrix 1*(i+1)

m=[m [sin(0.1*i);cos(0.1*i)]]; %Matrix 2*(i+1)

set(p(1),'XData',t,'YData',m(1,:))

set(p(2),'XData',t,'YData',m(2,:))

drawnow

x=x+0.1;

axis([x x+2*pi -1.5 1.5]);

pause(0.5);

end

这里我用的是采用背景擦除的方法，显示动态的曲线，并且动态改变坐标系。整体思路是显示的横坐标t和纵坐标act_data只存储400个数据，当大于400 ，则删除前端数据保持整体为400个。然后每次解算则显示一次。

function ReceiveCallback( obj,event,handles) %创建中断响应函数

global s a fid;

global count;

global act;

global act_data;

global t x p;

str = fread(s,100,'uint8');%读取数据

hex=dec2hex(str);

IMU_data = [];Motion_data=[];

sign_head1=hex2dec('A5');sign_head2 = hex2dec('5A');

sign_finish=hex2dec('AA');sign_IMU=hex2dec('A1');sign_Motion=hex2dec('A2');

a= [a;str];

j=1;

while (~isempty(a))

if j>size(a,1)

break;

end

if a(j)==sign_head1 && a(j+1) == sign_head2

if (j+a(j+2)+1) > size(a,1)

break;

end

index_start = j+2;

index_finish= index_start + a(j+2)-1;

pack = a(index_start:index_finish);

if ~isempty(pack) &&pack(pack(1))== sign_finish

if pack(2) == sign_IMU

IMU_data(1,:) = Get_IMU(pack);

j = index_finish;

continue;

end

if pack(2) ==sign_Motion

Motion_data(1,:) = Get_Motion(pack);

j = index_finish;

end

if ~isempty(IMU_data) && ~isempty(Motion_data)

count=count+1;

act_data = [IMU_data,Motion_data]';

% fprintf(fid,'%8.1f%8.1f%8.1f%8.1f%8.1f%8.1f%8d%8d%8d%8d%8d%8d%8d%8d%8d\n',act_data);

t=[t 0.1*count];

act=[act,[act_data(1:3);act_data(7:9)*100/16384;act_data(10:12)*pi/180;act_data(13:15)]];%%绘图数据归一化-200-200

set(handles.edshowdata,'string',num2str(act_data));

axis(handles.axplotact);

if ~get(handles.rbpause,'Value')

if get(handles.rbshowangles,'Value')

set(p(1),'XData',t,'YData',act(1,:));

set(p(2),'XData',t,'YData',act(2,:));

set(p(3),'XData',t,'YData',act(3,:));

end

if get(handles.rbshowacc,'Value')

set(p(4),'XData',t,'YData',act(4,:));

set(p(5),'XData',t,'YData',act(5,:));

set(p(6),'XData',t,'YData',act(6,:));

end

if get(handles.rbshowgyro,'Value')

set(p(7),'XData',t,'YData',act(7,:));

set(p(8),'XData',t,'YData',act(8,:));

set(p(9),'XData',t,'YData',act(9,:));

end

if get(handles.rbshowmag,'Value')

set(p(10),'XData',t,'YData',act(10,:));

set(p(11),'XData',t,'YData',act(11,:));

set(p(12),'XData',t,'YData',act(12,:));

end

drawnow

x=x+0.1;

set(handles.axplotact,'ytick',-200:50:200);

axis(handles.axplotact,[x x+20 -200 200]);

% set(handles.axplotact,'xtick',x:x+20);

if size(t,2) >400

t(1)=[];

act(:,1)=[];

end

end

end

% set(handles.edshowdata,'String',num2str(act));

Motion_data=[];IMU_data=[];

a(1:index_finish)=[];

j=1;

% pause(0.005);

end

else

j=j+1;

end

end

需要注意axes 和axis的区别，axes 是GUI控件名，axis用来设置figure的坐标。这里

axis(handles.axplotact);

是用来锁定后面操作的对象，即后面几个set函数都是对handles.axplotact进行设置，就不必要每个set前面都添加handles.axplotact了。drawnow用来绘制，使整个过程更流畅。下面留了两个axes控件，用来实现三维传感器空间位置显示和相对坐标系解算的显示。

【源代码】上传到github

总结

整体来说MATLAB GUI设计还是挺好入手，了解一点callback就能入手了。基本需要注意的函数为hObject 和handles，get和set(属性获取和设置)。暂时只是显示数据，但是存在一点延时，还不确定是中断和fread的问题还是单线程串行显示的问题。后面打算实现三维空间显示和地球三维坐标解算和显示。

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