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QStringQString 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

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