Java上位机 fx 上位机程序编写

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锦绣前程未央 2024-07-30 10:05:51

文章标签 Java上位机 fx 串口数据 #include 文章分类 Java 后端开发

QT5串口编程——编写简单的上位机

首先，QT5是自带QSerialPort这个类的，使用时需要在pro文件里面添加一行：

QT       += serialport

然后直接引用头文件就可以了。

#include <QSerialPort>        //提供访问串口的功能 
#include <QSerialPortInfo>    //提供系统中存在的串口的信息

在QT5中，串口通信是借助一个QSerialPort的对象来实现的，在设置QSerialPort对象对串口的名称、波特率、数据位、校验位、停止位等参数后，方能对串口进行读写。下面，我总结了一下借助QSerailPort对串口进行设置、打开、读、写和关闭的过程。

一、设置和打开串口

//创建串口对象
QSerialPort serial;
//设置串口名
serial.setPortName("COM3");
//设置波特率
serial.setBaudRate(QSerialPort::Baud9600);
//设置数据位数
serial.setDataBits(QSerialPort::Data8);
//设置奇偶校验
serial.setParity(QSerialPort::NoParity); 
//设置停止位
serial.setStopBits(QSerialPort::OneStop);
//设置流控制
serial.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);
//打开串口
serial.open(QIODevice::ReadWrite);

以上代码是QSerialPort对象的设置示例，作用是：

设置串口名为 COM3
设置波特率为9600
设置数据位为8位
设置没有奇偶校验位
设置停止位为1位
设置没有流控制
以可读写的方式打开串口

设置完这些就能进行读写操作了。如果遇到不理解的地方，可以选择QT的类或函数，然后按F1查阅手册。举个例子，如果我们想查看QSerialPort的其它的属性，可以选择QSerialPort的类名或成员函数，然后按F1。

二、读取数据

//从接收缓冲区中读取数据
QByteArray buffer = serial.readAll();

串口在收到数据后，会将数据存入接收缓冲区。此时，我们可以通过readAll()函数将接收缓冲区的数据读出来。当串口的接收缓冲区有数据时，QSerilaPort对象会发出一个readyRead()的信号。因此，我们可以编写一个槽函数来读数据，例如：

//连接信号和槽
QObject::connect(&serial, &QSerialPort::readyRead, this, &MainWindow::serialPort_readyRead);
 
……
 
//编写的槽函数
void MainWindow::serialPort_readyRead()
{
    //从接收缓冲区中读取数据
    QByteArray buffer = serial.readAll();
    
    //处理数据
    //……
}

三、发送数据

serial->write(data);

使用write函数便可以把字节数组中的字节发送出去。

四、关闭串口

serial->close();

串口不用时，可通过close()函数将其关闭。

接下来是一个实例

1、创建一个新的Widgets Appliaction工程

2、使用QtCreator的ui文件来设计上位机的界面，设计如下：

Java上位机 fx 上位机程序编写_数据

3、mainwindow.h文件内容如下：

//mainwindow.h
 
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
 
#include <QMainWindow>
#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>
 
namespace Ui {
class MainWindow;
}
 
class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
 
public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();
 
private slots:
    void serialPort_readyRead();
 
    void on_searchButton_clicked();
 
    void on_openButton_clicked();
 
    void on_sendButton_clicked();
 
    void on_clearButton_clicked();
 
private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QSerialPort serial;
};

 
#endif // MAINWINDOW_H

4、mainwindow.cpp文件内容如下：

//mainwindow.cpp
 
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QMessageBox>
 
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
 
    //连接信号和槽
    QObject::connect(&serial, &QSerialPort::readyRead, this, &MainWindow::serialPort_readyRead);
 
    //发送按键失能
    ui->sendButton->setEnabled(false);
    //波特率默认选择下拉第三项：9600
    ui->baudrateBox->setCurrentIndex(3);
}
 
MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}
 
void MainWindow::serialPort_readyRead()
{
    //从接收缓冲区中读取数据
    QByteArray buffer = serial.readAll();
    //从界面中读取以前收到的数据
    QString recv = ui->recvTextEdit->toPlainText();
    recv += QString(buffer);
    //清空以前的显示
    ui->recvTextEdit->clear();
    //重新显示
    ui->recvTextEdit->append(recv);
}
 
 
void MainWindow::on_searchButton_clicked()
{
    ui->portNameBox->clear();
    //通过QSerialPortInfo查找可用串口
    foreach(const QSerialPortInfo &info, QSerialPortInfo::availablePorts())
    {
        ui->portNameBox->addItem(info.portName());
    }
}
 
void MainWindow::on_openButton_clicked()
{
    if(ui->openButton->text()==QString("打开串口"))
    {
        //设置串口名
        serial.setPortName(ui->portNameBox->currentText());
        //设置波特率
        serial.setBaudRate(ui->baudrateBox->currentText().toInt());
        //设置数据位数
        switch(ui->dataBitsBox->currentIndex())
        {
        case 8: serial.setDataBits(QSerialPort::Data8); break;
        default: break;
        }
        //设置奇偶校验
        switch(ui->ParityBox->currentIndex())
        {
        case 0: serial.setParity(QSerialPort::NoParity); break;
        default: break;
        }
        //设置停止位
        switch(ui->stopBitsBox->currentIndex())
        {
        case 1: serial.setStopBits(QSerialPort::OneStop); break;
        case 2: serial.setStopBits(QSerialPort::TwoStop); break;
        default: break;
        }
        //设置流控制
        serial.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);
 
        //打开串口
        if(!serial.open(QIODevice::ReadWrite))
        {
            QMessageBox::about(NULL, "提示", "无法打开串口！");
            return;
        }
 
        //下拉菜单控件失能
        ui->portNam

eBox->setEnabled(false);
        ui->baudrateBox->setEnabled(false);
        ui->dataBitsBox->setEnabled(false);
        ui->ParityBox->setEnabled(false);
        ui->stopBitsBox->setEnabled(false);


    ui->openButton->setText(QString("关闭串口"));
    //发送按键使能
    ui->sendButton->setEnabled(true);
}
else
{
    //关闭串口
    serial.close();

    //下拉菜单控件使能
    ui->portNameBox->setEnabled(true);
    ui->baudrateBox->setEnabled(true);
    ui->dataBitsBox->setEnabled(true);
    ui->ParityBox->setEnabled(true);
    ui->stopBitsBox->setEnabled(true);

    ui->openButton->setText(QString("打开串口"));
    //发送按键失能
    ui->sendButton->setEnabled(false);
}
}
 
void MainWindow::on_sendButton_clicked()
{
    //获取界面上的数据并转换成utf8格式的字节流
    QByteArray data = ui->sendTextEdit->toPlainText().toUtf8();
    serial.write(data);
}
 
void MainWindow::on_clearButton_clicked()
{
    ui->recvTextEdit->clear();
}

5、main.cpp文件内容如下：

#include "mainwindow.h"
#include <QApplication>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
 
    return a.exec();
}

4、测试（将USB转TTL模块发送和接收引脚短接，自己发自己收）

Java上位机 fx 上位机程序编写_数据_02

做一个最简单的上位机

准备工作

我安装的是QT5.8，QTcreater 4.1.0。由于在官网下载比较麻烦，所以可以再这个镜像网站上下到适合自己版本的QT。

可能用到的软件1.串口调试助手 2虚拟串口。

然后先制作一个最简单可以查看接收数据的上位机（上面的教程）

关于Qt5 QtSerialPort串口通信：

Qt5实现串口通信：

串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

在低版本QT中是没有QSerialPort的串口类的，制作上位机会复杂许多。QT5是自带QSerialPort这个类的，但是在使用时，我们需要在.Pro文件中添加一行才可以使用。在之后Debug过程中如果会再报错的话，再添加到.pro文件中

QT+= core gui//使用GUI界面
QT+= serialport//使用自带串口类

打开界面文件下的.ui文件可以对我们上位机的界面进行编辑

从左侧工具栏中选择要用的工具拖到

添加textEdit 作为数据接收显示框，combobox作为串口选择框 pushubutton作为打开串口按钮，这样最基本的界面就完成了！

Java上位机 fx 上位机程序编写_#include_03

双击combox对串口进行编辑，右键点击 open port 按钮转到槽，可以对单击按钮后的事件进行编辑。

接下来就是函数部分

在QT中我们用到了哪个函数需要在.h文件开始处声明，自定义函数以及自定义变量都需要在头文件.h文件中事先声明，在这里声明的变量为全局变量。

首先在文件开始处添加

#include <QtSerialPort/QSerialPort>
#include <QtSerialPort/QSerialPortInfo>

QSerialPort：提供访问串口的功能

QSerialPortInfo：提供系统中存在的串口的信息

1.设置串口

对串口设置如下

void weite::on_openportbutton_clicked()
{   if(ui->portnamebox->isEnabled())
    {
        ui->openportbutton->setText("ClosePort");		//按下“OpenPort”后，按键显示为“ClosePort”
        ui->portnamebox->setDisabled(true);	//按下“OpenPort”后，禁止再修改COM口
        serial1.setPortName(ui->portnamebox->currentText());	//设置COM口
        serial1.setBaudRate(QSerialPort::Baud115200,QSerialPort::AllDirections);//设置波特率和读写方向
        serial1.open(QIODevice::ReadWrite);
      //  connect(&serial1,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(read_com()));	//把串口的readyRead()信号绑定到read_Com()这个槽函数上
 
    }
    else
    {
        ui->openportbutton->setText("OpenPort");		//按下“ClosePort”后，按键显示为“OpenPort”
        ui->portnamebox->setEnabled(true);		//按下“ClosePort”后，COM口可被修改
        serial1.close();					//关串口
    }
}

2.接收数据

当串口收到数据并且接收完毕后，会发出一个readyRead()的信号，因此只需要编写一个槽函数read_com()，设置信号槽，并在槽函数中使用readAll()把收到的数据读到requestData中。

3.数据显示

这里我们用了自带的append 函数来显示收到的数据，使用toHex（）函数来将收到的8位ascii码转换为16进制字符型显示

（在使用QT过程中在使用某个函数前，可以上网搜索其功能，QT中也自带帮助功能，按下F1可以查看某个函数功能及示例）

2和3部分代码如下

void weite::read_com()
{
    QByteArray requestData;
    requestData= serial1.readAll();
// qDebug()<<"---hsy--test--showtable---1";
  QString buf ;
   // requestData.clear();
   ui->textEdit->append(requestData.toHex());
}

到这里我们最简单的上位机制作便完成了，可以连接上不需要启动信息的（串口设备）传感器来测试我们上位机效果。

IMU传感器的上位机

和最简单的上位机比起来，我们需要增加一个数据解析部分，也就是将接受到的传感器信息进行译码，得到我们可以直接读取的信息。我们可以从传感器的说明书上得到数据的通讯协议比如这个

Java上位机 fx 上位机程序编写_数据_04

那么从这里我们可以知道以A5 5A为头 AA为尾的这样一组数据就是我们要进行译码的数据。

我们利用readall（）函数读到的的内容是一存到了requestData中，数据类型为Qbytearry（数组类型Qbytearry为QT中独特的数据类型，既可以存储字符串，又可以存储数）我们可以转化为整型（int类型）再进行进一步解算。（对于计算机来说0x01和1没有区别）

这里先将requestData存入缓冲区然后进行转存到str（string字符串类型存入其中数据以字符串形式存入）中，由于每一段的数据帧的长度为20个字节所以识别头0xaa到尾0xa2的长度应该为20字节然后这二十个字节的数据分别存到了record[1]到record[20]中，令尾部0xaa为k那么距离他21个字节处便是0xa2，record1[k-19]和record1[k-19]便分别为加速度数据的高8位和低8位，高8位乘上256（2的8次方）加上低8位=t1.t1便是带符号的最终数据，最后将t1与0x8000做与运算判断最高位符号位，并做处理。

最终显示在面板上的数据加速x.对其他数据依次做这样处理,依次显示在面板上.效果图如下。

Java上位机 fx 上位机程序编写_#include_05

ACX.sprintf("%f",t1*(9.8)/4089);


 if(!requestData1.isEmpty())
 {  long len,k;
     QBuffer buffer(&requestData1);
     //只写模式打开缓冲区
      buffer.open(QIODevice::ReadWrite);
 buffer.write(requestData1);
  if(!requestData1.isEmpty())
  {
 //qDebug()<<"1";
      static quint8 record[2048];
      static quint8 record1[2048];
      const char*str =buffer.data();
      const char*str1 =buffer.data();
      len =buffer.size();
     for(k=0;k<len;k++)
     {
        // qDebug()<<"2";
        record1[k]=(quint8)str1[k];
        if (record1[k]== 0xAA)
        { if(record1[k-20]== 0xA2)
            {  //qDebug()<<"2";
                int t1=record1[k-19]*256+record1[k-18];
                if(t1&0x8000)
                   {
                    t1 = 0-(t1&0x7fff);
                   } else
                t1 = (t1&0x7fff);
                ACX.sprintf("%f",t1*(9.8)/4089);
                ui->AX->setText(ACX);

激光雷达部分

阅读说明书可以看到雷达基本通讯模式“与 RPLIDAR 进行的通讯采用非文本形式的二进制数据报文进行，且每个数据报文均具有统一的报头数据格式。外部系统在发送开始扫描的请求后，RPLIDAR 将开始连续的扫描测距。在每次测距操作完成后，对应的测距采样点的信息（距离、角度等）将通过一个独立应答包的形式发送至外部系统。在这个模式下，外部系统只需要发送单次的请求，并开始连续接受来自 RPLIDAR 的多个应答数据文报。”

请求报文格式

Java上位机 fx 上位机程序编写_#include_06

常用请求报文

Java上位机 fx 上位机程序编写_Java上位机 fx_07

开始扫描采样(SCAN)命令请求与回应数据格式：

Java上位机 fx 上位机程序编写_#include_08

PLIDAR 工作在空闲状态时，在外部系统发送了该请求后，将开始进入测距采样。每个测距采样点将使用数据应答报文发送至外部系统。如果 RPLIDAR先前已经工作在测距采样状态，则 RPLIDAR 首先将停止正在进行的测距采样功能，并重新开始新一轮的测距采样操作。

![在这里插入图片描述]()

在收到起始应答回复之后雷达开始不断返回采集的数据。每五个字节为一组，第一个字节第一位是标志位，第二位是取标志位的反，他们两个在任何时刻一个为0，另一个必为1，第二个字节第一位是校验位，通过这三个字节我们可以验证编写的是否有错误。第一字节的第三位到第8位是信号质量。第二个字节的第二位到第8位为角度angel的低7位，第3个字节为第8位到第14位。

第四个字节和第五个字节分别为距离distance的低8位与高8位。

Java上位机 fx 上位机程序编写_#include_09

Java上位机 fx 上位机程序编写_#include_10

Java上位机 fx 上位机程序编写_数据_11

数据的存储

按下界面上的开始采集按钮，同时开始IMU与激光雷达数据采集，IMU数据的采集，采集的面板数据，采用定时器Qtimer定时，每20ms向IMU数据中写入换行符进行换行。每行

激光雷达则是将换行符写入了存储数据的循环内，每行为512个采样点，约为0.25s。

激光雷达数据

void Widget::on_kscj_clicked()
{//在c盘下创建以开始采集时间命名的激光雷达数据文档
    serial.open(QIODevice::ReadWrite);
    QDateTime time = QDateTime::currentDateTime();
    QString date = time.toString("yyyy-MM-dd hh-mm-ss "); //设置显示格式
    fileName = "C:/" + date + ".txt";
    file.setFileName(fileName);
    if(!file.open(QIODevice::ReadWrite | QIODevice::Text))
              serial.write(StringToHex("A5 25"));
              serial.write(StringToHex("A5 20"));
              ui->stateLab->setText("当前状态 : 普通扫描指令已经发送");
//在d盘下创建以开始采集时间命名的IMU数据文档
    fileName1 = "D:/" + date + ".txt";//
file1.setFileName(fileName1);
    }

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