在我的工作中,可能打交道最多的就是串口通信了,与单片机进行数据通信,串口无疑是最简单的方式,今天我们使用 Qt 实现一个自己的串口调试助手。

 

实现目标

自己编写一个基于 Qt 的串口调试软件,可以实现本软件与串口助手之间的通讯。

 

软件发送的数据,经虚拟串口转发,能够在串口助手中正确接收;

 

串口助手发送的数据可以在本软件的接收文本框中显示,进而实现串口数据双向通信。

 

所需工具及环境

  • 虚拟串口软件(用于创建一对虚拟串口)Qt Creator 4.10.1Qt 5.13.1XCOM V2.0 串口助手本人电脑 Windows 10 64bit [版本 10.0.19041.329]

 

本文源码

 

 

后台回复关键字“Qt-COM”,获取本文涉及到的虚拟串口软件及 Qt 工程源码。

 

界面设计

利用 Qt Creator 新建一个 Project,模板选择 Application--> Qt Widgets Application , 向导中 Class Information 页面中,Base class 选择 QMainWindow 、 QWidget 、QDialog 都可以。

 

工程创建完毕,.ui 文件具体设计如下:

 

 

具体实现

导入串口通信模块

从 Qt 5.1 版本开始,Qt 就有了自己的串口通讯类,之前版本需要使用第三方的串口通信类才行。

 

要想使用串口通信类,需要在 .pro 文件中添加 QT += serialport

 

 

显示系统中所有串口号

显示串口号列表的是一个 QComboBox 控件。

 

 

我们调用 QSerialPortInfo::availablePorts() 可以获得一个 QList ,List 中的每一项 QSerialPortInfo 代表一个串口实例,该类中保存了系统中已有串口的端口名称、系统位置、描述和供应商等信息。

 

 

遍历系统中所有串口名的实现代码如下:

 

QStringList MainWindow::getPortNameList()
{
    QStringList m_serialPortName;
    foreach(const QSerialPortInfo &info,QSerialPortInfo::availablePorts())
    {
        m_serialPortName << info.portName();
        qDebug()<<"serialPortName:"<    }
    return m_serialPortName;
}

 

遍历上面的 QList,将串口名称保存至 m_serialPortName 变量中,这个变量的类型是 QStringList , 将最终结果显示在 QComboBox 中:

 

m_portNameList = getPortNameList();
    
ui->comboBoxPortName->addItems(m_portNameList);

 

打开串口

串口的打开涉及到如下函数:

 

// 判断串口是否已打开
bool QIODevice::isOpen() const     
// 清空缓冲区
bool QSerialPort::clear(QSerialPort::Directions directions = AllDirections) 
// 串口关闭
[override virtual] void QSerialPort::close()
// 设置要打开的串口名
void QSerialPort::setPortName(const QString &name)
// 设置串口通信的波特率
bool QSerialPort::setBaudRate(qint32 baudRate, QSerialPort::Directions directions = AllDirections)
// 设置串口通信的数据位,数据位一般为 8 位
bool QSerialPort::setDataBits(QSerialPort::DataBits dataBits)
// 设置串口通信的流控制,一般无需流控制
bool QSerialPort::setFlowControl(QSerialPort::FlowControl flowControl)
// 设置串口通信的奇偶校验,一般选择“无”
bool QSerialPort::setParity(QSerialPort::Parity parity)
// 设置串口通信的停止位,停止位一般为 1
bool QSerialPort::setStopBits(QSerialPort::StopBits stopBits)

 

在“打开串口”按钮上右键弹出菜单中,选择 转到槽 ... ,在按键的 clicked() 事件中,添加串口打开的对应代码。

 

 

串口通信类库通信过程基本需要以下步骤,即:打开串口 --> 配置串口参数(波特率、数据位、停止位、奇偶校验、流控等) --> 收发数据。

 

串口打开的具体实现如下:

 

void MainWindow::on_btnOpenCOM_clicked()
{
    if (ui->btnOpenCOM->text()=="打开串口")
    {
        if(m_serialPort->isOpen())
        {
            m_serialPort->clear();
            m_serialPort->close();
        }

        m_serialPort->setPortName(m_portNameList[ui->comboBoxPortName->currentIndex()]);

        if(!m_serialPort->open(QIODevice::ReadWrite))
        {
            qDebug()<comboBoxPortName->currentIndex()]<<"打开失败!";
            return;
        }

        // 打开成功
        m_serialPort->setBaudRate(ui->comboBoxBaudRate->currentText().toInt(),QSerialPort::AllDirections);// 设置波特率和读写方向
        m_serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data8);              // 数据位为 8 位
        m_serialPort->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);   // 无流控制
        m_serialPort->setParity(QSerialPort::NoParity);             // 无校验位
        m_serialPort->setStopBits(QSerialPort::OneStop);            // 一位停止位

        connect(m_serialPort,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(receiveInfo()));

        ui->btnOpenCOM->setText("关闭串口");
    } else
    {
        m_serialPort->close();
        ui->btnOpenCOM->setText("打开串口");
    }
}

 

串口发送数据

串口发送数据的函数为:

 

qint64 QIODevice::write(const char *data)

 

这个函数是将以‘/0’结尾的字符串中的数据写入设备(‘\0’以后的数据都丢掉了)。返回实际写入的字节数,如果发生错误则返回 -1。

 

我们根据界面中,Hex 发送复选框是否勾选,判断发送的字符串是否将其转为十六进制,然后调用 qint64 QIODevice::write(const char *data) 函数,将 QByteArray 数组发送至设备端。

 

发送按钮点击后的事件具体实现如下:

 

void MainWindow::on_btnSendData_clicked()
{
    QString m_strSendData = ui->txtSend->text();

    if(ui->checkBoxHexSend->isChecked())
    {
        if (m_strSendData.contains(" "))
        {
            m_strSendData.replace(QString(" "),QString(""));    // 把空格去掉
        }

        QByteArray sendBuf;

        convertStringToHex(m_strSendData, sendBuf);             // 把 QString 转换 为 hex

        m_serialPort->write(sendBuf);
    }
    else
    {
        m_serialPort->write(m_strSendData.toLocal8Bit());
    }
}

 

串口接收数据

当缓冲区中收到串口数据的时候,readyRead() 信号将被发射,我们定义个槽 void receiveInfo() 来解析收到的数据。

 

connect(m_serialPort,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(receiveInfo()));

 

下面就是接收函数的完整实现,如果想要解析下位机发送来的数据,就在此函数中实现数据包的解析。

 

void MainWindow::receiveInfo()
{
    qDebug()<<"receiveInfo()";
    QByteArray info = m_serialPort->readAll();

    QString strReceiveData = "";
    if(ui->checkBoxHexReceive->isChecked())
    {
        QByteArray hexData = info.toHex();
        strReceiveData = hexData.toUpper();

        qDebug()<<"接收到串口数据: "<
        for(int i=0; i            strReceiveData.insert(i, QLatin1String(" "));
        strReceiveData.remove(0, 1);

        qDebug()<<"处理后的串口数据: "<
        ui->txtReceiveData->append(strReceiveData);
    }
    else
    {
        strReceiveData = info;

        // 避免中文乱码
        QTextCodec *tc = QTextCodec::codecForName("GBK");
        QString tmpQStr = tc->toUnicode(info);

        ui->txtReceiveData->append(tmpQStr);
    }

    //ui->txtReceiveData->append("\r\n");
}

 

详细源码请参考 Qt 工程文件。

 

创建虚拟串口

要想测试咱们的串口助手是否正确,可以使用一个 USB 转 TTL 模块,然后短接其发送和接收引脚,自发自收,看看发送的内容是否能够正确接收。

 

或者使用 VSPD.exe 软件创建几对虚拟串口,成对的虚拟串口从一个串口发出的数据另外一个串口能够收到,反之一样。

 

 

结果展示

 

 

Qt 小知识

查看在线帮助文档

右键某一个 Qt 自带类,然后右键菜单中选择:上下文相关帮助 F1,Qt Creator 右侧即会弹出此类的帮助文档。