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单片机点灯小能手 · 2020年08月19日

Qt小项目之串口助手控制LED

嵌入式系统
作者：王超
首发：电子电路开发学习

Qt小项目之串口助手控制LED

前言

最近刚学了一点Qt开发上位机，尝试着做个小软件练练手。查找了很多资料，做了一个简单的串口助手，可以实现串口基本发送和接收功能，支持中文显示，还可以控制STM32开发板上的两个LED。

1.软件界面

2.主要功能：

  • 启动自动搜索本机串口，或者手动点击搜索键扫描串口
  • 自定义波特率
  • 支持中文显示
  • 支持发送新行

3.实际效果：

花了大概3天时间吧，找了很多资料，功能很简单， 但想着是自己一点一点开发的，还是挺有成就感的哈！

写这篇文章是为了总结一下开发的过程和一些知识点，主要包括两部分，上位机的实现和STM32端程序的实现。

Qt上位机的实现

0.新建一个Dialog项目

新建一个Dialog项目，这3种基类的区别可以根据你的程序来确定。

  • 如果需要嵌入到其他窗体中，则基于QWidget创建。
  • 如果是主窗体，则基于QMainWindow创建，有菜单栏，状态栏，工具栏等。
  • 如果是顶级对话框，则基于QDialog创建。

1.软件UI界面的设计

使用Qt Designer添加所需要的控件，并进行合理布局，尽量每一个控件，起一个合理易懂的名字。

2.串口库的添加

pro文件添加一行：

QT += serialport

对应的头文件包含：

#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>

3.串口自动搜索功能的实现

自动搜索本机串口，并在ComboBox中添加串口号

ui->cbb_com->clear();
//运行开始查找可用串口
foreach(const QSerialPortInfo &info, QSerialPortInfo::availablePorts())
{
    ui->cbb_com->addItem(info.portName());  //串口号下拉菜单，增加一个条目，为串口号COM4
    qDebug() << "串口搜索完成";
}

4.串口的配置和打开关闭

//打开串口按钮
void Dialog::on_btn_uart_Ctrl_clicked()
{
//    static bool flag;   //也可以用标志位实现
    if(this->ui->btn_uart_Ctrl->text() == "打开串口")   //初始状态，配置串口参数
    {
        serial.setPortName(ui->cbb_com->currentText());     //设置串口号、
        serial.setBaudRate(ui->cbb_baud->currentText().toInt());    //设置波特率
        serial.setDataBits(QSerialPort::Data8);     //设置串口数据位8
        serial.setParity(QSerialPort::NoParity);    //无校验位
        serial.setStopBits(QSerialPort::OneStop);   //1位停止位
        serial.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);
        //打开串口
        if(!serial.open(QIODevice::ReadWrite))
        {
            QMessageBox::critical(NULL, "提示", "串口打开失败");
            return;
        }
        qDebug() << "串口打开成功";
        this->ui->btn_uart_Ctrl->setText("关闭串口");
    }
    else
    {
        //关闭串口
        serial.close();
        this->ui->btn_uart_Ctrl->setText("打开串口");
    }
}

5.串口发送数据

serial.write("A1\n");     //串口发送A1

6.串口数据的接收和显示，支持中文

QT默认的编码是unicode，不能显示中文的，windows默认使用（GBK/GB2312/GB18030），使用了fromLocal8Bit()函数，实现了从Unicode到本地字符集GBK的转换，用于处理汉语显示乱码等问题

槽函数的实现：

//串口数据接收并显示
void Dialog::serialPort_readyRead()
{
    QByteArray rx_buf = serial.readAll();   //读取串口接收的数据
    if(rx_buf.endsWith("\r\n")) //判断接收最后是否是回车换行，即接收完成标志
    {

    }
    QString rx_buf_tmp = QString::fromLocal8Bit(rx_buf);    //转换为中文格式
    qDebug() << rx_buf_tmp;         //控制台输出

    ui->tb_rx_buf->append(rx_buf_tmp);

    rx_buf_tmp.clear();
    rx_buf.clear();
}

connect语句：

connect(&serial, & QSerialPort::readyRead, this, &Dialog::serialPort_readyRead);

7.下拉框自定义波特率的实现

//自定义波特率
void Dialog::on_cbb_baud_currentIndexChanged(const QString &arg1)
{
    if(this->ui->cbb_baud->currentIndex() == 3)
    {
        this->ui->cbb_baud->setItemText(3, ""); //调成自定义波特率时，内容设置为空，准备接收输入
        this->ui->cbb_baud->setEditable(true);
    }
    else
    {
        this->ui->cbb_baud->setItemText(3, "自定义"); //调成自定义波特率时，内容设置为空，准备接收输入
        this->ui->cbb_baud->setEditable(false);
    }
    serial.setBaudRate(ui->cbb_baud->currentText().toInt());    //即使打开串口后，仍然可以设置波特率
}

8.发送新行功能的实现

通过一个全局变量实现，发送新行按钮勾选时，标志位置1，然后发送按钮功能里，根据标志位决定是否在末尾添加换行符。

对应的槽函数实现：

//是否发送新行
void Dialog::on_cb_send_enter_clicked()
{
    if(ui->cb_send_enter->isChecked())
    {
        send_enter_flag = true;
        qDebug() << "发送新行";
    }
    else
    {
        send_enter_flag = false;
        qDebug() << "不发送新行";
    }
}
//发送按钮被按下
void Dialog::on_btn_send_clicked()
{
    //获取多行输入框的数据并转换为UTF8格式
    QByteArray tx_buf = ui->te_tx_buf->toPlainText().toUtf8();

    if(send_enter_flag == true)
        tx_buf += "\n";

    serial.write(tx_buf);     //把数据通过串口发送出去
    tx_buf.clear();
}

9.只改变标签颜色

本来想着通过改变样式表的方式改变颜色

this->ui->lbe_blue->setStyleSheet("color: rgb(255, 0, 0);");

但是，实际运行时，连字体和大小都改成了默认的，有没有一种只改变颜色其他的格式不变的方法呢？还真有，如下，不过好像只支持标准颜色？

QPalette colr;
    colr.setColor(QPalette::WindowText,Qt::red);    //设置标签颜色红色
    this->ui->lbe_red->setPalette(colr);

10.按钮的使能失能控制

以下两行语句效果相同，都是失能按钮功能：

this->ui->btn_led1_Ctrl->setDisabled(true); //LED控制按钮不可用
this->ui->btn_led1_Ctrl->setEnabled(false); //LED控制按钮不可用

11.文本显示框设置最大显示行数

this->ui->tb_rx_buf->document()->setMaximumBlockCount(10);

程序的图标、标题设置和打包发布

你不希望窗口的标题是“Dialog”吧，所以添加一个标题和一个好看的图标还是很有必要的。

1.添加标题

添加窗口标题还是很简单的，一行代码：

this->setWindowTitle("串口控制LED - By wcc ");

2.添加icon图标

  • 找一个好看的图标，格式一定要是.ico，像素大小推荐128*128
  • 命名为my\_app.ico，名字无所谓，不要有中文就好了，放在工程目录下，即和.pro文件和.cpp文件同一个目录。
  • 打开.pro文件，最底下添加一行：RC\_ICONS = my\_app.ico

重新编译就可以看到这种效果了。

3.程序文件的生成

构建选项改成Release版本，编译完成后，会在Release目录下生成一个.exe文件，把这个文件单独拷出来放在一个空白的文件夹里，如D:\QT_Prj\Export\UART_Demo.exe，可以运行试一下，会提示缺少运行所需要的dll组件

而且，这个文件如果单独拷贝到其他没有安装Qt环境的电脑上，也是不能运行的。

所以我们需要添加一些当前程序运行所需要的组件才能正常运行，但是需要添加哪些文件呢？不用担心，Qt早已经想好了，运行MinGW工具：

先进入到exe文件所在的文件夹中：cd /d D:\QT_Prj\Export

然后输入命令：windeployqt UART_Demo.exe

此时，打开exe文件所在的文件夹，可以看到Qt已经为我们添加好了，当前程序运行所需要的组件了。

这个时候，如果想给别人分享你开发好的上位机软件，就可以直接把这个文件夹拷贝给他。当然也可以安装一个Enigma Virtual Box软件，把当前目录下的所有文件打包成一个exe文件。

STM32端程序的实现

连接串口模块，发送接收短接，可以看出Qt上位机的的收发都是正常的。下一步就是编写STM32端的程序了，很简单，当接收到字符串"A1"时，点亮红灯；当接收到字符串“A2”时，熄灭红灯；当接收到字符串“B1”时，点亮蓝灯；当接收到字符串“B2”时，熄灭蓝灯，每个字符串结尾都有换行符“\n”，

实现思路也很简单，即把接收到的字符存入一个字符数组，当接收到“\n”换行标志时，意味着接收完成，判断此时数组的内容，分别和命令比较，如果一致，执行相应的操作，串口1中断服务函数：

void USART1_IRQHandler(void)
{
    char dat;
    char flag = 0;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收中断
    {
        dat = USART1->DR;
        if(usart1Len >= 64)                                 //防止数据过多，导致内存溢出
            usart1Len = 0;
        if(dat == 0x0D || dat == 0x0A)      //回车换行，接收完成，此时的buf不含回车换行
        {
            if(strcmp(usart1Buf, "A2") == 0)    //字符串比较
            {
                UsartPrintf(USART1, "红灯熄灭\r\n");
                GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);
            }
            else if(strcmp(usart1Buf, "A1") == 0)
            {
                UsartPrintf(USART1, "红灯点亮\r\n");
                GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);          
            }
            else if(strcmp(usart1Buf, "B2") == 0)
            {
                UsartPrintf(USART1, "蓝灯熄灭\r\n");
                GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6);            
            }           
            else if(strcmp(usart1Buf, "B1") == 0)
            {
                UsartPrintf(USART1, "蓝灯点亮\r\n");
                GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6);          
            }   
            usart1Len = 0;
            memset(usart1Buf,0,64);
        }
        else
        {
            usart1Buf[usart1Len++] = dat;
        }
        USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE);
    }
}

程序还是很简单。板子是用的中移的麒麟座Mini板，基于F103C8T6的，串口1连接上位机，波特率115200，PB9-红灯，PB6-绿灯，都是低电平点亮。

改进和优化的地方

  • 按钮发送字符可自定义
  • 界面UI的设计优化
  • 数据波形的显示
  • 发送和接收，16进制和字符模式的切换
  • 定时发送功能
  • 接收内容保存成文件
  • 一个小Bug，不支持多个串口的自动搜索。

Qt工程和STM32工程下载

由于国内Github下载速度实在令人着急，Qt工程文件和STM32工程文件，还包括Enigma\_Virtual\_Box的安装包，我都已经上传到国内的码云Gitee上了，有需要的朋友可以在Git中使用以下命令下载：

git clone https://gitee.com/whik/qt_uart_demo.git

或者是在公众号后台回复【串口助手】，我会把下载链接发送给你。

当然，如果有朋友也在学习Qt开发上位机，欢迎互相交流学习。



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