1 摘要

本文主要讲述如何使用QT从零开始实现一个串口助手的基本功能，功能如标题所示，文末附有源码供大家参考。文中若有纰漏，烦请读者斧正。

2 环境

QT 5.14.1
Window 11

3 功能

串口打开/关闭
- 启动软件时识别串口号
- 打开按键随串口打开状态而改变文字
- 打开失败弹窗提示
串口发送/接收
- 字符和十六进制
清除发送/接收

4 创建工程

下载QT
安装QT
创建工程

在这里插入图片描述

5 界面布局

5.1 用到的控件

Buttons
- Push Button：即最常见的按键：打开串口、发送、清除接收、清除发送，都是用了这个控件
- Check Box：即用于打钩的小方框，16进制显示和16进制接收用到了此控件
Input Widgets
- Combo Box：点击有下拉菜单的控件，串口、波特率、停止位、数据位、奇偶校验的选择用到此控件
- Text Edit：输入文本框，串口的发送内容的编辑用到此控件，串口接收内容的显示也用到此控件（此时该控件为只读）
Display Widgets
- Label：串口、波特率、停止位、数据位、奇偶校验，这些文字的显示用到此控件
Layouts
- Vertical Layout：垂直布局，在此布局框内的空间按垂直等间距排列
- Horizontal Layout：水平布局，在此布局框内的控件按水平等间距排列
- Form Layout：在此布局框内的控件按垂直两列等间距排列

5.2 摆放控件

将控件从左侧拖拽到窗口编辑处
在这里插入图片描述

5.3 控件编辑及布局

修改Label/Push Button/Check Box控件的文本内容（双击控件即可修改）
在Combo Box中添加菜单内容（双击控件即可添加）
- 串口：不加，后面通过串口号识别，在代码里添加
- 波特率：本文只添加9600/19200/38400/57600/115200
- 停止位：1/1.5/2
- 数据位：5/6/7/8
- 校验位：无/奇校验/偶校验
控件布局：调整控件位置，通过布局菜单对选中的控件进行布局
修改控件名：按控件的实际用途修改控件名

控件布局：在这里插入图片描述

修改控件名：
在这里插入图片描述

6 添加库及头文件

本文的串口助手基于QT自带的QSerialPort类实现，故需要添加该类相关的宏和头文件，除此之外，本文用到的头文件也在此一并添加。

添加宏serialport：
在这里插入图片描述

添加头文件：
在这里插入图片描述
其中QSerialPort即QT自带的串口类，QSerialPortInfo用于获取串口号，QMessageBox用于实现弹窗提示，QDebug用于输出调试信息。

7 打开串口

7.1 槽函数

打开串口这个动作是在按下“打开串口”这个按键后进行的，因此必须建立按键跟动作之间的联系，在QT中，这种联系是通过“信号和槽”这样的机制来实现的，简单来说，“信号”就是按下按键这个事件，可以理解为一个标志，“槽”是指对这个事件所做的响应，可以理解为一个函数。

从控件转到槽函数（此处转到“按下时”的槽函数，即此函数是在按键按下时被调用）：
在这里插入图片描述

选择clicked()后，QT将在cpp文件中生成槽函数（显然，函数里的内容是要程序员手写的，不是QT生成的）：
在这里插入图片描述

槽函数所调用的子函数applySerialPortConfig（此函数实现获取combobox中的输入并设置到串口）：
在这里插入图片描述

槽函数所调用的子函数setEnableSerialPortConfig（此函数实现combobox的屏蔽与打开）：
在这里插入图片描述

“打开按键”的槽函数主要做这几件事情：

根据当前串口的打开状态，选择是要打开串口还是关闭串口
- 通过自定义成员变量mIsOpen实现
若要打开串口，则从combobox中获取配置并打开串口
- 先通过QComboBox的currentText方法获取当前输入，再把输入通过QSerialPort类的setXXX方法进行设置，再调open方法
若要关闭串口，则调用关闭串口函数
- 调QSerialPort类的close方法
串口打开失败时，弹窗提示
- 调QMessageBox类的warning方法
串口打开状态改变后，修改按键的文本内容
- 调QPushButton的setText方法
串口打开状态改变后，修改combobox的激活状态
- 调QComboBox的setText方法

注意：相关成员变量需先在头文件中定义好

7.2 串口列表的获取

前文中并没有在combobox中写死串口列表，是为了动态获取串口列表。本文只在软件打开的时候获取串口列表（更完善的做法是在点击combobox后更新，后面有时间会实现这个功能），只需在构造函数中添加以下代码。
在这里插入图片描述

foreach是QT中的一个关键字，其作用是对第二个参数中的对象进行遍历，把遍历过程中的每个对象依次赋给第一个参数，并执行花括号中的内容。在这里，就是把可获取的串口列表availablePorts()中的串口，逐个将其串口号添加到combobox中。

8 串口发送/接收

8.1 字符的收发

对于发送来说，其实现过程如下：

给发送按键创建槽函数
在槽函数中获取发送文本框中的数据
对获取到的数据进类型和格式的转换（如需）
发送数据到串口

代码实现：

void MainWindow::on_pushButtonSend_clicked()
{if(mIsOpen == true) {//mSerialPort.write(ui->textEditSend->toPlainText().toStdString().c_str());   //ENTER键：0A（即\n）mSerialPort.write(ui->textEditSend->toPlainText().replace("\n", "\r\n").toStdString().c_str()); //ENTER键：0D 0A（即\r\n）}
}

对于接收来说，由于不存在接收按键，其实现跟发送有些许不同，但本质还是一样的，都是QT中的信号和槽的机制：

通过connect方法，连接接收完成信号readyRead和自定义槽函数on_serialPort_readyRead（函数名字自定义）
在槽函数中读串口
对读到的串口数据进行类型和格式的转换（如需）
把数据显示在接收文本框中

代码实现：

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);//此处省略中间内容....//连接接收完成信号readyRead和自定义槽函数on_serialPort_readyReadconnect(&mSerialPort, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(on_serialPort_readyRead()));
}void MainWindow::on_serialPort_readyRead()
{if(mIsOpen == true) {QByteArray rxData = mSerialPort.readAll();ui->textEditReceive->insertPlainText(rxData);   //用append会多一个换行ui->textEditReceive->moveCursor(QTextCursor::End);  //调整光标位置到最新接收的尾部，避免看不到最新接收的数据}
}

8.2 十六进制收发

在实现了上面字符的收发基础上，再实现十六进制的收发，其实不难，无非多了显示方式的判断，以及相应格式和类型的转换罢了。这些格式和类型的转换通常都有现成的轮子，不需要再造轮子，这样节省了大量时间。

首先是checkbox控件的槽函数实现，无论是接收还是发送的16进制checkbox，其实现的都是以下两件事情：

根据当前checkbox状态，对文本框的数据进行字符和十六进制数之间的格式转换
记录当前checkbox状态（用于接收和发送函数的格式转换）

16进制接收显示checkbox的stateChanged槽函数：

void MainWindow::on_checkBoxHexDisplay_stateChanged(int arg1)
{if(arg1 == Qt::Checked) {QString *strHex = new QString;*strHex = ui->textEditReceive->toPlainText().replace("\n", "\r\n"); //QT中ENTER键为：\n（即0A），将其替换为Windows中的\r\n（即0D 0A）ui->textEditReceive->clear();ui->textEditReceive->insertPlainText(strHex->toUtf8().toHex(' ').append(' '));  //QString转QByteArray，QByteArray中的字符转16进制并追加空格，toHex在每个16进制数后加空格，append在最后加空格ui->textEditReceive->moveCursor(QTextCursor::End);delete strHex;mHexDisplay = true;} else {QString *strChar = new QString;*strChar = ui->textEditReceive->toPlainText().remove(QRegExp("\\s"));   //删除空格，空格的正则表达式为\sui->textEditReceive->clear();ui->textEditReceive->insertPlainText(QByteArray::fromHex(strChar->toLatin1())); //toLatin1:按照ASCII编码把String转成ByteArray，fromHex:对ByteArray做16进制解码ui->textEditReceive->moveCursor(QTextCursor::End);delete strChar;mHexDisplay = false;}
}

16进制发送显示checkbox的stateChanged槽函数：

void MainWindow::on_checkBoxHexSend_stateChanged(int arg1)
{if(arg1 == Qt::Checked) {QString *strHex = new QString;*strHex = ui->textEditSend->toPlainText().replace("\n", "\r\n");ui->textEditSend->clear();ui->textEditSend->insertPlainText(strHex->toUtf8().toHex(' ').append(' '));ui->textEditSend->moveCursor(QTextCursor::End);delete strHex;mHexSend = true;} else {QString *strChar = new QString;*strChar = ui->textEditSend->toPlainText().remove(QRegExp("\\s"));ui->textEditSend->clear();ui->textEditSend->insertPlainText(QByteArray::fromHex(strChar->toLatin1()));ui->textEditSend->moveCursor(QTextCursor::End);delete strChar;mHexSend = false;}
}

而收发槽函数中也要相应加入格式转换的逻辑。

接收槽函数：

void MainWindow::on_serialPort_readyRead()
{if(mIsOpen == true) {QByteArray rxData = mSerialPort.readAll();if(ui->checkBoxHexDisplay->isChecked()) {ui->textEditReceive->insertPlainText(rxData.toHex(' ').append(' '));  //把ByteArray按16进制编码，toHex在每个16进制数后加空格，append在最后加空格} else {ui->textEditReceive->insertPlainText(rxData);}ui->textEditReceive->moveCursor(QTextCursor::End);  //调整光标位置到最新接收的尾部，避免看不到最新接收的数据}
}

发送槽函数：

void MainWindow::on_pushButtonSend_clicked()
{if(mIsOpen == true) {if(ui->checkBoxHexSend->isChecked()) {QByteArray* arrayTxData = new QByteArray;*arrayTxData = ui->textEditSend->toPlainText().remove(QRegExp("\\s")).toUtf8();mSerialPort.write(QByteArray::fromHex(*arrayTxData));delete arrayTxData;} else {//mSerialPort.write(ui->textEditSend->toPlainText().replace("\n", "\r\n").toStdString().c_str());mSerialPort.write(ui->textEditSend->toPlainText().replace("\n", "\r\n").toUtf8()); //QT中ENTER键为：\n（即0A），将其替换为Windows中的\r\n（即0D 0A）}}
}