【QT Creator学习记录】（一）上位机与下位机串口通信

QT实现串口通信步骤以及问题记录，小白文，大佬轻锤，欢迎指错。

【串口通信参考文章】这篇更为详细，部分代码是从这扒的

下面是UI界面，主要需求：通过串口或网口方式收发数据，读取下位机状态以及对其进行控制。

串口部分主要控件：两个QTextBrowser记录收发数据，串口开关，QLabel制作开关指示灯

（控制界面还未全部完成）

1. 工程文件及头文件添加代码

工程文件xxx.pro中添加：

#串口通信
QT       +=serialport

头文件xxx.h中添加：

//串口通信
#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>

2. 参数设置

    //串口变量↓QSerialPort     *serial;              //定义全局的串口对象QStringList     baudList;             //波特率QStringList     parityList;           //校验位QStringList     dataBitsList;         //数据位QStringList     stopBitsList;         //停止位QStringList     flowControlList;      //控制流

3. 串口初始化函数

void MainWindow::SerialPortInit()
{serial = new QSerialPort;                       //申请内存,并设置父对象// 获取计算机中有效的端口号，然后将端口号的名称给端口选择控件foreach(const QSerialPortInfo &info,QSerialPortInfo::availablePorts()){serial->setPort(info);                      // 在对象中设置串口if(serial->open(QIODevice::ReadWrite))      // 以读写方式打开串口{//ui->UI界面你添加的控件名->控件方法ui->PortBox->addItem(info.portName());  // 添加计算机中的端口qDebug() << "串口打开成功";serial->close();                        // 关闭} else{qDebug() << "串口打开失败，请重试";}}// 参数配置，波特率serial->setBaudRate(QSerialPort::Baud19200);// 校验位，校验默认选择无serial->setParity(QSerialPort::NoParity);// 数据位，数据位默认选择8位serial->setDataBits(QSerialPort::Data8);// 停止位，停止位默认选择1位serial->setStopBits(QSerialPort::OneStop);// 控制流，默认选择无serial->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);
}

这里的参数配置 (如波特率数值19200) 需要与下位机一致。

4.开关按钮以及显示灯

void MainWindow::on_OpenSerialButton_clicked()
{
//用不上这段代码
#if 0if(uSocket->isOpen()){//按钮被点击时，无论当前状态，如果开启则关闭uSocket->close();// 关闭状态，按钮显示“打开串口”ui->UDP_ConnectButton->setText("打开\n网口");// 关闭状态，颜色为绿色ui->UDP_ConnectButton->setStyleSheet("color: green;");// 关闭，显示灯为红色UDP_LEDChange(true);ui->OperatorLog->append("<b><font color=\"#B22222\">"+TimeStamp()+"UDP已关闭！</b>");ui->OperatorLog->append("<font color=\"#B22222\">原因：串口操作");}
#endifif(serial->isOpen())                                        // 如果串口打开，则将其关闭{serial->clear();serial->close();// 关闭状态，按钮显示“打开串口”ui->OpenSerialButton->setText("打开\n串口");// 关闭状态，字体颜色改为绿色ui->OpenSerialButton->setStyleSheet("color: green;");// 关闭，显示灯改为红色LED(true);ui->OperatorLog->append(TimeStamp()+"<b><font color=\"#B22222\">"+TimeStamp()+"串口已关闭 0</b>");ui->ControlBox->setEnabled(false);}else                                                        // 如果串口关闭，则将其打开{//当前选择的串口名字serial->setPortName(ui->PortBox->currentText());//用ReadWrite 的模式尝试打开串口，无法收发数据时，发出警告if(!serial->open(QIODevice::ReadWrite)){QMessageBox::warning(this,tr("提示"),tr("串口打开失败!"),QMessageBox::Ok);return;}// 打开状态，按钮显示“关闭串口”ui->OpenSerialButton->setText("关闭\n串口");// 打开状态，字体颜色改为红色ui->OpenSerialButton->setStyleSheet("color: red;");// 打开，显示灯改为绿色LED(false);ui->OperatorLog->append(TimeStamp()+"<b><font color=\"#32CD32\">"+TimeStamp()+"串口已开启</b>");ui->ControlBox->setEnabled(true);}
}


// 开关显示灯
void  MainWindow::LED(bool changeColor)
{if(changeColor == false){// 显示绿色ui->LED->setStyleSheet("background-color: qradialgradient(spread:pad, cx:0.5, cy:0.5, radius:0.5, fx:0.5, fy:0.5, stop:0 rgba(0, 229, 0, 255), stop:1 rgba(255, 255, 255, 255));border-radius:12px;");}else{// 显示红色ui->LED->setStyleSheet("background-color: qradialgradient(spread:pad, cx:0.5, cy:0.5, radius:0.5, fx:0.5, fy:0.5, stop:0 rgba(255, 0, 0, 255), stop:1 rgba(255, 255, 255, 255));border-radius:12px;");}
}

#if 1表示直到#endif之间的这段代码正常开启，#if 0表示关闭。可以理解为高效将此代码块注释掉。（文中的#if 到#endif内容可以忽略）
QMessageBox是提示窗口，需要在头文件或者源文件内添加#include <QMessageBox>
TimeStamp()是自写的时间戳函数，返回当前时间，精确小数点后两位。
SetStyleSheet字体样式设置，类似html中的格式，颜色可在rgb调色板中寻找。这是平时方找颜色时常用的网站
关于函数名on_OpenSerialButton_clicked()，这是个槽函数，前缀为on_，后缀为_clicked()，中间是控件的名称，这种格式写槽函数便可以省去写connect函数。

//时间戳
QString MainWindow::TimeStamp(){QString str;QTime time = QTime::currentTime();QString msec = QString::number(time.msec());//如果毫秒恰好为整数0，则添加个0，保持秒数为两位if(msec.size()==1){msec.append("0");}//msec.left(2)表示取毫秒数的前两位str.append("◆"+time.toString("hh:mm:ss:")+msec.left(2)+"◆→ ");return str;}

5. 串口数据接收

（1）接收函数

//串口接收
void MainWindow::Serial_DataReceived()
{QByteArray data;//下位机发送if(serial->bytesAvailable()>=  10 ) // 10为一次需要读取的字节数{data = serial->readAll();                      // 读取数据qDebug() << "initial data test"<< data;//将接收到的QByteArray数据转为16进制，DataRecevied_Hex为QString全局变量DataRecevied_Hex = data.toHex();//注释//ui->Serial_DataReceived->append( TimeStamp()+ DataFactory(DataRecevied_Hex));//注释//AngleCurrent();//这里可以直接将读取到的数据显示到你指定的控件，例如ui->控件名->append(内容);//注意内容类型，文中用的控件是QTextBrowser，append的内容需要是QString类型的//控件有两种方式，一种是代码生成，一种是ui界面绘制，文中多数采取的是ui界面绘制。}}

（2）窗口内调用串口初始化函数，并写上串口接收信号槽，便能读取数据。

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);SerialPortInit();/**********************************************
*
*                 ↓  信号槽  ↓
*
**********************************************//*   Serial   */// 串口接收数据//信号槽，connect(发送方，发送的信号，接收方，触发的函数)  //下面这段既串口为发送方，信号则是串口接收到数据，接收方this,触发Serial_DataReceived函数connect(serial,&QSerialPort::readyRead,this,&MainWindow::Serial_DataReceived);//上文提到的on_OpenSerialButton_clicked,如果写成connect的方式，则为//connect(OpenSerialButton,&QPushButton::clicked,this,&MainWindow::OpenSerialButton);//既(控件名，控件被点击时发送信号，接收方this，触发函数)，将触发函数写成on_控件名_clicked则可省略，方便许多。}

//串口接收
void MainWindow::Serial_DataReceived()
{QByteArray data;if(serial->bytesAvailable()>=  10 ) // 10为一次需要读取的字节数{data = serial->readAll();                      // 读取数据qDebug() << "initial data test"<< data;DataRecevied_Hex = data.toHex();ui->Serial_DataReceived->append( TimeStamp()+ DataFactory(DataRecevied_Hex));AngleCurrent();}}

接收数据方法有很多，但多数都存在一定问题，

或是数据读取不全，或是读取顺序不对、时快时慢。

最后在网上找到了这个办法，目前为止没出错。

问题记录：关于字节与 16进制（Hex）

之前一直没绕明白为什么1字节可以表示两个16进制数，饶了很久。

个人理解16进制是人类语言，需要转换成计算机能理解的0与1电信号。

1字节（Byte）= 8 比特（bit），既00000000。

想表示一个16进制数，需要至少16种（0~F）二进制组合来区分，

对应二进制就至少需要4个bit，即0000。

结论：1个16进制位=0.5个字节。

所以接收到的10字节内容，既80bit，每4位表示一个16进制，可以表示20位。

6. 串口数据发送

本文数据发送，需要将用户输入的高低角与方位角角度数值转为16进制QByteArray类型。

（1）角度更改按钮

void MainWindow::on_Control_AngleChange_clicked(){//读取输入控件接收到的数据QString SdecFW = ui->AngleFWC->currentText();QString SdecGD = ui->AngleGDC->currentText();//QString转Doubledouble decGD = SdecGD.toDouble();double decFW = SdecFW.toDouble();// 接口协议是用两个字节表示-180°至+180°，即0至65535表示度数，0000=FFFF=0°// 0~7FFF(0-32767)从小到大表示0~180°，// FFFF~8000(65535~32768)从大到小表示0至-180度，// 系数coefficientGD = 0.0054,coefficientFW = 0.0053if(decGD>=0){decGD = decGD/coefficientGD;}else{decGD = decGD/coefficientGD+65535;}if(decFW>=0){decFW = decFW/coefficientFW;}else{decFW = decFW/coefficientFW+65535;}//double转为int，再转为16进制表示的QStringQString hexGD =QString::number(int(decGD), 16);QString hexFW =QString::number(int(decFW), 16);//高低字节转换，因为下位机要求，发送字节要先发低位，后发高位，例如ff00，需要变为00ffhexGD=gdwChange(hexGD);hexFW=gdwChange(hexFW);#if 0//判断输入角度与当前角度是否一致if(hexGD!=DataSend_Hex.mid(12,4)){ui->OperatorLog->append(TimeStamp()+"指令：[俯仰]高低角变更为："+SdecGD+"°");}if(hexFW!=DataSend_Hex.mid(16,4)){ui->OperatorLog->append(TimeStamp()+"指令：[旋回]方位角变更为："+SdecFW+"°");}#endif//全局变量发送数据QString DataSend_Hex="ffb200000000000000000c000000";//将转换后的高低角和旋回角的字符串替换原字符串DataSend_Hex.replace(12,8,hexGD+hexFW);//角度数据截取覆盖//全局变量接收数据QString DataRecevied_Hex="00000000000000000000";QString ReceivedAngle =DataRecevied_Hex.left(12);if(ReceivedAngle==""){ReceivedAngle="ffb200000000";}//因为接收的数据和发送的数据前12位需要保持一致，都是表示报文头发送地址与当前角度值//将之前接收到的数据直接截取替换就可以DataSend_Hex.replace(0,12,ReceivedAngle);#if 0//判断使能是否已开启if(ui->EnableButton->isChecked()){}else{EnableButton_on();}#endif//计算发送数据校验位Parity_DataSend();//发送数据SendMode();#if 0//使能自动关闭->判断if(CountdownSwitch){Delay(10);if(ManualControlEnableButton){EnableButton_off();}}#endif}

（2）高低字节转换

QString MainWindow::gdwChange(QString s){//初始0°或为空字符串if(s=="0"||s==""){s="0000";} //10进制转为16进制的String类型后，需要补位，2位前面补00以此类推。 //即使是1°，转换后也是200左右，需要至少2位16进制表示，所以除0°外size不会为1。//append为添加至字符串末尾，prepend为添加至字符串开头，//remove为移除部分字符串，例如F123，remove(2,1)则代表从第2位开始，移除1位，移除后为F13if(s.size()==2){s.append("00"); //填充+高低位位置变化}else if(s.size()==3){s.prepend("0");QString ache;ache.append(s.at(2));ache.append(s.at(3));s.remove(2,2);s.prepend(ache);}else if(s.size()==4){QString ache;ache=s.at(2);ache.append(s.at(3));s.remove(2,2);s.prepend(ache);}return s;
}

（3）校验位


//校验位计算与转换
void MainWindow::Parity_DataSend(){//本文接口协议校验方式为校验和计算，既末尾校验字节等于除校验位的所有字节相加，然后取后两位//如ff b2 7f 02 d9 02 26 00 e1 14，则最后的14是通过ff + b2 + 7f + ...得出的。(414后两位)  int ache=0;//↓除去校验位本身的长度for(int i=0;i<DataSend_Hex.size()-2; i+=2){//全局变量QString DataSend_Hex="ffb200000000000000000c000000";//先将16进制QString转10进制QString，再转为int类型，最后根据基数和位权计算ache += HexToDec(DataSend_Hex.at(i)).toInt()*16 + HexToDec(DataSend_Hex.at(i+1)).toInt();//at是Qstring的方法，读取字符串某一位，效率高，但只限读取无法更改。//HexToDec是自定义函数，用于将16进制字符转为10进制}//最后得到的int数值再转为16进制的QString类型（转来转去只是为了计算，(╯▔皿▔)╯恼）QString Parity =QString::number(ache, 16);//判断校验位的位数，不足补0if(Parity.size()==1){Parity.prepend("000");}else if(Parity.size()==2){Parity.prepend("00");}else if(Parity.size()==3){Parity.prepend("0");}//将最后两位(最后一字节)替换。(协议规定发送时是发14字节，接收时接收10字节)//replace是自带的字符串替换函数，replace(从第26位开始，取两位，替换内容)Parity.remove(0,2);DataSend_Hex.replace(26,2,Parity);//qDebug可以理解为只显示于是控制台的cout，经常拿来测试运行后的数据值qDebug() << "校验位更改：" << DataSend_Hex;}

（4）进制转换

分别是16转2，16转10，2转16，只能一位一位的转，挺笨重的方法。

/* ↓     进制转换     */
QString MainWindow::HexToBinary(QString s){if(s=="0"){s="0000";}else if (s=="1") {s="0001";}else if (s=="2") {s="0010";}else if (s=="3") {s="0011";}else if (s=="4") {s="0100";}else if (s=="5") {s="0101";}else if (s=="6") {s="0110";}else if (s=="7") {s="0111";}else if (s=="8") {s="1000";}else if (s=="9") {s="1001";}else if (s=="a"||s=="A") {s="1010";}else if (s=="b"||s=="B") {s="1011";}else if (s=="c"||s=="C") {s="1100";}else if (s=="d"||s=="D") {s="1101";}else if (s=="e"||s=="E") {s="1110";}else if (s=="f"||s=="F") {s="1111";}return s;
}QString MainWindow::HexToDec(QString s){if(s=="0"){s="0";}else if (s=="1") {s="1";}else if (s=="2") {s="2";}else if (s=="3") {s="3";}else if (s=="4") {s="4";}else if (s=="5") {s="5";}else if (s=="6") {s="6";}else if (s=="7") {s="7";}else if (s=="8") {s="8";}else if (s=="9") {s="9";}else if (s=="a"||s=="A") {s="10";}else if (s=="b"||s=="B") {s="11";}else if (s=="c"||s=="C") {s="12";}else if (s=="d"||s=="D") {s="13";}else if (s=="e"||s=="E") {s="14";}else if (s=="f"||s=="F") {s="15";}return s;}QString MainWindow::BinaryToHex(QString s){if(s=="0000"){s="0";}else if (s=="0001") {s="1";}else if (s=="0010") {s="2";}else if (s=="0011") {s="3";}else if (s=="0100") {s="4";}else if (s=="0101") {s="5";}else if (s=="0110") {s="6";}else if (s=="0111") {s="7";}else if (s=="1000") {s="8";}else if (s=="1001") {s="9";}else if (s=="1010") {s="a";}else if (s=="1011") {s="b";}else if (s=="1100") {s="c";}else if (s=="1101") {s="d";}else if (s=="1110") {s="e";}else if (s=="1111") {s="f";}return s;}
/* ↑     进制转换     */

（5）发送方式


//最终数据发送[判断是 串口发送 or UDP发送]
void MainWindow::SendMode(){QByteArray dataByte =QByteArray::fromHex(DataSend_Hex.toLatin1());//发送方式判断，哪个端口打开了就用哪个发送，文中开关按钮设置了互斥，所以串口和网口不会同时打开。if(serial->isOpen()){//串口写入qDebug() << "串口发送数据："<< dataByte;//数据写入serial->write(dataByte);//全局变量行间距const QString Line75Percent="<p style='line-height:75%'>";ui->Serial_DataSend->append(Line75Percent+TimeStamp()+"<font color=\"#05BDFF\">"+DataFactory(DataSend_Hex)+"</font>"+"</p>");}
#if 0else if(uSocket->isOpen()){qDebug() << "UDP发送数据：";QString IPDestination = ui->IPDestination->text();quint16 PortDestination = ui->PortDestination->text().toInt();qDebug() << "IPDestination:"<<IPDestination;qDebug() << "PortDestination:"<<PortDestination;uSocket->writeDatagram(dataByte,QHostAddress(IPDestination),PortDestination);ui->UDP_DataSend->append(Line75Percent+TimeStamp()+"<font color=\"#05BDFF\">"+DataFactory(DataSend_Hex)+"</font>"+"</p>");}else{qDebug() << "请打开串口或UDP";}
#endif
};

（6）数据加工

DataFactory就是将内容加空格，并转为大写。

//数据加工[Data=DataReceived_Hex or DataSend_Hex]
QString MainWindow::DataFactory(QString Data){QString str=Data;//如果字符串不是20位或者28位，说明数据有误，直接打死。if(str.size()!=20 && str.size()!=28){qDebug() << "数据出错了";return 0;}//加空格，这里要注意每次添加后，添加的空格本身也占长度，所以coefficient每次加3，而不是加2int coefficient = 0;for(int i=0;i<Data.size()/2;i++){str.insert(coefficient," ");coefficient +=3;}//字符串转大写，toLower是转小写，QString自带函数str = str.toUpper();//测试[接通下位机时应注释]//str ="FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF";//str ="CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC";return str;
};

7. 总结

串口通信步骤：读取串口，设置参数，获得数据，数据类型转换，使用数据

感觉耗的大部分时间都在数据转换这一部分，真是把上学那会落得都补回来了