串口通信是我們經(jīng)常會遇到的問題。很多時候當我們設(shè)計一個串口應(yīng)用時，我們希望有一個簡便的、可視的方式來驗證它。這一篇中我們就來基于QT設(shè)計一個串口調(diào)試工具。

1、概述

??在開始軟件設(shè)計之前，我們來簡略地分析一下這樣一個小軟件其要包含的主要內(nèi)容有哪些。我們認為軟件需要如下幾個方面的內(nèi)容：

• 串口參數(shù)的配置，我們希望串口號能夠自動搜索，而相應(yīng)的配置參數(shù)我們可以選擇。

• 發(fā)送數(shù)據(jù)的輸入，對于本軟件我們需要輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)命令及消息的發(fā)送，所以我們需要設(shè)計數(shù)據(jù)的輸入?yún)^(qū)域以及發(fā)送交互按鈕等。

• 接收信息的顯示，作為調(diào)試工具，我們肯定希望能夠一目了然地看到接收到目標設(shè)備發(fā)送過來的消息，所以我們需要一個顯示區(qū)域來對接收的區(qū)域進行顯示。

• 運行狀態(tài)的顯示， 我們希望對操作的狀態(tài)進行反饋以指示操作的動作是否執(zhí)行，所以我們需要狀態(tài)欄來實現(xiàn)這一需求。

• 其它輔助功能， 還有如發(fā)送計數(shù)、接收計數(shù)、數(shù)據(jù)存儲等功能有時候也是需要的，所以我們一并考慮。

  ??對于串口工具其實網(wǎng)上就有不少，我們之所以要自己實現(xiàn)這么一個串口調(diào)試工具，主要的原因有兩點。一是，網(wǎng)上找到的相應(yīng)工具某一個單獨的工具有時候不能完全滿足我們的需求，所以我們根據(jù)自己的需求設(shè)計這個工具能更好的滿足我們串口調(diào)試的需要。二是，通過這樣一個工具的實現(xiàn)，我們能夠加深對串口通訊相關(guān)知識的理解。

2、界面設(shè)計

??根據(jù)上一節(jié)中分析的需求，我們先來設(shè)計軟件的界面。我們在QT中基于QMainWindow類生成一個操作界面，包括菜單欄、工具欄和狀態(tài)欄以滿足需求中對狀態(tài)顯示及操作命令的要求。

??而在中間顯示區(qū)域，我們將其劃分為3行2列。在左邊的一列從上到下設(shè)置：串口配置操作區(qū)域、接收配置區(qū)域以及發(fā)送配置區(qū)域。在右側(cè)的一列從上到下設(shè)置：動態(tài)曲線顯示區(qū)域、信息接收顯示區(qū)域以及信息發(fā)送輸入?yún)^(qū)域。具體的界面設(shè)置如下圖所示：

??完成如上圖的布局后，我們可以選擇在屬性中配置空間的參數(shù)，也可以在代碼中添加相關(guān)的參數(shù)，本人習慣于在代碼中完成。完成整個布局后我們先試著運行程序，正常運行則出現(xiàn)如下的界面：

??上圖就是完成布局后的運行界面，不過我們還沒有實現(xiàn)相應(yīng)的編碼，所以目前還不能實現(xiàn)我們第一節(jié)中所提出來的功能。

3、編碼實現(xiàn)

??接下來這一小節(jié)，我們將來編碼實現(xiàn)相應(yīng)的功能。我們主要將功能分為參數(shù)設(shè)置與操作功能、數(shù)據(jù)的輸入與發(fā)送功能以及數(shù)據(jù)的接收與顯示功能三個部分來實現(xiàn)。

3.1、參數(shù)設(shè)置與操作功能

??對于參數(shù)的配置除了串口號以外都可以直接使用ComboBox控件的相應(yīng)函數(shù)添加。串口號這塊，我們希望搜索電腦安裝的串口并添加到控件中。具體的實現(xiàn)方式如下：

//搜索可用的串口，并添加到串口組合框
void MainWindow::SearchSerialPorts()
{
    ui->comboBoxPort->clear();

    foreach(const QSerialPortInfo &info,QSerialPortInfo::availablePorts())
    {
        ui->comboBoxPort->addItem(info.portName());
    }
}

??配置好串口參數(shù)后，我們可以打開串口以建立連接。需要說明的是我們打開串口間離連接時，我們需要將該串口的數(shù)據(jù)接收與我們的數(shù)據(jù)接收和處理函數(shù)建立信號槽連接。具體實現(xiàn)如下：

//打開串口
void MainWindow::on_actionConnect_triggered()
{
    serialPort->setPortName(ui->comboBoxPort->currentText());

    if(serialPort->open(QIODevice::ReadWrite))              //打開串口成功
    {
        serialPort->setBaudRate(ui->comboBoxBaud->currentText().toInt());       //設(shè)置波特率

        switch(ui->comboBoxData->currentIndex())                   //設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)
        {
            case 1:serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data8);break;
            default: break;
        }

        switch(ui->comboBoxParity->currentIndex())                   //設(shè)置奇偶校驗
        {
            case 0: serialPort->setParity(QSerialPort::NoParity);break;
            default: break;
        }

        switch(ui->comboBoxStop->currentIndex())                     //設(shè)置停止位
        {
            case 1: serialPort->setStopBits(QSerialPort::OneStop);break;
            case 2: serialPort->setStopBits(QSerialPort::TwoStop);break;
            default: break;
        }

        serialPort->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);     //設(shè)置流控制

        //連接槽函數(shù)
        QObject::connect(serialPort, &QSerialPort::readyRead, this, &MainWindow::ReadSerialData);

        // 設(shè)置控件可否使用
        ui->actionConnect->setEnabled(false);
        ui->actionClose->setEnabled(true);
        ui->actionRefresh->setEnabled(false);
    }
    else    //打開失敗提示
    {

        QMessageBox::information(this,tr("錯誤"),tr("打開串口失敗！"),QMessageBox::Ok);
    }
}

??同樣的，我們除了要打開串口建立連接外，還需要關(guān)閉串口斷開連接，具體的代碼如下：

//關(guān)閉串口
void MainWindow::on_actionClose_triggered()
{
    serialPort->clear();
    serialPort->close();

    // 設(shè)置控件可否使用
    ui->actionConnect->setEnabled(true);
    ui->actionClose->setEnabled(false);
    ui->actionRefresh->setEnabled(true);
}

3.2、數(shù)據(jù)的輸入與發(fā)送功能

??數(shù)據(jù)的輸入與發(fā)送，我們設(shè)計了5條命令，每條命令可以通過后面的按鈕手動發(fā)送，也可以自動循環(huán)發(fā)送。自動循環(huán)發(fā)送時，將對每條選中的命令以設(shè)定的時間間隔輪詢發(fā)送。

??首先我們來看看定時周期發(fā)送的過程。我們定義了一個計時器，以我們設(shè)定的時間周期觸發(fā)發(fā)送命令，每次發(fā)送復(fù)選框被選中的命令一條，依次循環(huán)直到人為停止循環(huán)發(fā)送為止。具體的代碼如下：

//定時周期發(fā)送
void MainWindow::CycleSendData()
{
    QCheckBox* cbSend;

    while(true)
    {
        snIndex=snIndex>=6?1:snIndex;

        cbSend=ui->groupBoxMessage->findChild(QString("checkBoxSendEnable%1").arg(QString::number(snIndex)));

        if(cbSend->isChecked())
        {
            WriteSerialData(snIndex);
            snIndex++;
            break;
        }

        snIndex++;
    }
}

??手動單次發(fā)送則判斷是哪一個按鈕觸發(fā)的動作則操作對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入框，將其中的內(nèi)容以指定的格式發(fā)送出去。具體的操作代碼如下：

//按鈕觸發(fā)發(fā)送
void MainWindow::SingleSendData()
{
    // 判斷如果Sender是QPushButton就執(zhí)行
    if (QPushButton* btn = dynamic_cast(sender()))
    {
        QString senderName;
        int sn=0;

        senderName = btn->objectName();
        sn = senderName.replace("pushButtonSend", "").toInt();

        if((06))
        {
            WriteSerialData(sn);
        }
    }
}

3.3、數(shù)據(jù)的接收與現(xiàn)實功能

??在我們的設(shè)計中，數(shù)據(jù)的接收相對要簡單一些。當串口接收到數(shù)據(jù)后就會觸發(fā)我們的接收數(shù)據(jù)處理函數(shù)，并將以我們設(shè)定的格式顯示出來，具體的實現(xiàn)代碼如下：

//從串口接收數(shù)據(jù)
void MainWindow::ReadSerialData()
{
    QByteArray rxDatas;
    QString context;

    rxDatas=serialPort->readAll();

    if(!rxDatas.isNull())
    {
        if(ui->checkBoxRecieve->isChecked())    //十六進制顯示
        {
             context = rxDatas.toHex(' ');
             context=context.toUpper();
        }
        else    //ASCII顯示
        {
            context = rxDatas;
        }

        QString timeStrLine="["+QDateTime::currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss")+"][接收]: ";
        context = timeStrLine+context+"\\n\\r";

        QString content = ""+context+"";
        ui->textBrowser->append(content);

        receivedBytes=receivedBytes+rxDatas.size();
        ui->lcdNumberRecieve->display(receivedBytes);

        ui->statusbar->showMessage(tr("成功讀取%1字節(jié)數(shù)據(jù)").arg(rxDatas.size()));
    }

    rxDatas.clear();
}

4、小結(jié)

??完成了編碼調(diào)試后，我們來對開發(fā)的這一工具進行一些測試。首先我們安裝一個虛擬串口軟件用以虛擬我們用于測試的串口。如果有硬件接口最好，但是在我的電腦上沒有串口，所以我們使用虛擬串口來模擬一對串口。具體的配置如下圖所示：

??我們使用另一個串口工具來實現(xiàn)與我們開發(fā)的這一工具實現(xiàn)通訊驗證。我們使用access port來實現(xiàn)與這一工具的通訊。access port使用COM12，SerialMaster使用COM12，相應(yīng)的串口參數(shù)配置為一致。具體的配置如下圖所示：

??我們使用access port發(fā)送數(shù)據(jù)，SerialMaster接收到并在顯示區(qū)顯示為藍色字符。同樣我們通過SerialMaster手動發(fā)送一條信息，可以在access port看到相應(yīng)的數(shù)據(jù)并且在SerialMaster的顯示區(qū)域顯示為紅色字符。如下圖所示：

??接著我們試驗自動循環(huán)發(fā)送。我們將發(fā)送取得三條命令輸入，并將對應(yīng)的復(fù)選框選擇為選中。并將自動發(fā)送復(fù)選框選中，就會按設(shè)定的時間間隔發(fā)送相應(yīng)的命令。如下圖所示：

??到這里我們想要的串口調(diào)試工具就基本實現(xiàn)了，當然，后續(xù)我們還可以更具需要修改或添加一些功能以適應(yīng)不同的應(yīng)用尋求，甚至可以嵌入到一些應(yīng)用中以實現(xiàn)必要的測試功能。我們將代碼發(fā)布到Gitee，歡迎下載和交流。

完整代碼下載地址：https://gitee.com/ErichMoonan/serial-master