Qt5-实现串口助手版“示波器”

一.前言

闲了好久没更新博客，偷懒的我就拿了去年暑假备战电赛时做的一个串口版“示波器”来充充水。抛砖引玉哈。
因为以前发过一篇主题一样的文章，所以就当该文就相当于上版的升级版（其实两者没啥关系，仅是主题一样，以前那篇是单纯为赛题弄的，这篇更有通用性）
是当时为电赛准备的（吐槽一下，原本我组准备的电源题，怎么想着也会用上adc、pwm啥的吧，结果19年的A题一出来真是让我一言难尽啊）
实现的功能有：自定义数据格式，多个数据图线显示，自动和手动两种模式，显示鼠标当前的位置
因为时间有点久，很多注释没写到还请谅解。

二.效果介绍

因为一直宅在家，又没带板子回来，所以就只能看看界面了，红色字体为说明

三.软件思路介绍

大概思路，串口接收数据，然后按照自定义格式解析数据，最后绘画波形图，因为总代码有点多，就不全贴出来，有空我上传到github上去，也可以评论发邮箱号我来发给你。
这里用到到绘画波形图的库是qcustomplot，不清楚的可以百度一下，它的官网介绍得挺详细的。
先是定义一个Handle类里有串口的自动检测，即如果检测有串口出现会自动加到串口端口的栏中，和串口数据的接收、数据解析和曲线图的绘画（放在一个线程里执行，防止界面显示卡死）代码如下，先是头文件：

#include <QObject>
#include <QtSerialPort/QSerialPort>
#include <QtSerialPort/QSerialPortInfo>
#include "qcustomplot.h"
#include <QVector>
#define MAX_COUNT       1500            // x轴可显示的最大范围
#define cout qDebug() << __LINE__ << ":"
class Handle : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit Handle(QCustomPlot *P,QObject *parent = nullptr);
signals:void finish();                      // 数据解析完成时发出信号
public slots:void getValidPort(QComboBox* p);    // 获取有效串口端口void getText(QString t);void analyData();                   // 解析数据void setFlag(QString b = "[",QString m=",",QString e="]"){begin = b;mid = m; end = e;}                                   // 自定义数据格式，分隔符void clear();                      // 数据清空void setAuto(bool e){                // 是否设置为自动模式isAuto = e;}void setRun(bool e){               // 是否设置为运行isRun = e;}void setOpen(bool e){             // 是否打开串口isPortOpen = e;}bool getOpen(){return isPortOpen;}    // 获取串口打开状态bool getRun(){return isRun;}     // 获取串口是否在运行bool getAuto(){return isAuto;}      // 获取是否为自动模式
private:QString begin,mid,end;              // 自定义数据格式QString text;bool isPortOpen;                    // 标识串口端口是否打开QStringList list;QCustomPlot *Plot;                  // 图层QVector <QCPItemTracer *>   trace;  // 曲线上的跟随点QVector <QCPItemText *  >   Ptext;  // 每条曲线上的显示的文字QVector <QVector<double>>   YData;  // Y轴数据，可具有多个数据曲线QVector <double>            XData;  // x轴数据QVector<QPen>               pen;    // 曲线颜色的区分int Clk,xMid;                       // x轴的刻度int countLine;                      // 曲线的数量int firstLine;bool isAuto,isRun;                  // 标识是否自动，是否在运行
};

再贴点串口数据解析函数的代码

/** 串口数据的解析*/
void Handle::analyData()
{// 进行数据提取，比如begin="[",mid=",",end="]",串口数据为,30][10,20,30][...// int _end = text.indexOf(begin);text.remove(0,_end+1);        // 移除前面多余的数据，比如移除,30][，还剩10,20,30][...if( _end < 0 || !isRun){return ;}// 将数据分段，比如分出10,20,30]和下一段[...QStringList _be = text.split(begin,QString::SkipEmptyParts);for(auto _b:_be){int _e = _b.indexOf(end);   // 找出数据段里的]的位置if(_e > 0){QStringList _list = _b.left(_e).split(mid,QString::SkipEmptyParts);    // 将数据10,20,30中的各个数据分离出来countLine = 0;         // 统计一段数据里的数据个数for(auto i:list){        // 分离出的数据放入各个曲线数据里YData[countLine].push_back(i.toDouble());if(YData[countLine].count() >= MAX_COUNT){YData[countLine].pop_front();}countLine ++;}XData.push_back(Clk++);if(XData.count() >= MAX_COUNT){XData.pop_front();}for(int _i = firstLine; _i < countLine && _i < 6; _i ++){firstLine = countLine;Plot->addGraph();Plot->graph(_i)->setPen(pen.at(_i));   // 给数据曲线上色Plot->graph(_i)->setVisible(true);      // 曲线显示trace[_i] = new QCPItemTracer(Plot);    // 生成一个跟随点trace[_i]->setPen(pen.at(_i));         // 设置点的颜色trace[_i]->setSize(10);                 // 设置点的大小trace[_i]->setBrush(QBrush(pen.at(_i).color()));trace[_i]->setGraph(Plot->graph(_i)); // 设置在该曲线显示trace[_i]->setStyle(QCPItemTracer::tsCircle); // 圆形点trace[_i]->setInterpolating(true);Ptext[_i] = new QCPItemText(Plot);  // 跟随点的文本信息Ptext[_i]->setPen(pen.at(_i));Ptext[_i]->setText(QString("Graph:%1").arg(_i));Ptext[_i]->setRotation(4);Ptext[_i]->setTextAlignment(Qt::AlignRight | Qt::AlignBottom|Qt::AlignJustify);Ptext[_i]->setPositionAlignment(Qt::AlignRight | Qt::AlignBottom|Qt::AlignJustify);Ptext[_i]->position->setType(QCPItemPosition::ptPlotCoords);Ptext[_i]->setFont(QFont("Helvetica [Cronyx]", 12));Ptext[_i]->setPadding(QMargins(8, 0, 0, 0));YData[_i].resize(MAX_COUNT);}for(int _i = 0; _i < countLine; _i ++){Plot->graph(_i)->setData(XData,YData[_i]);if(Clk <= xMid){Plot->xAxis->setRange(0,Clk);}else{Plot->xAxis->setRange(Clk-xMid,Clk);}Ptext[_i]->position->setCoords(Clk,YData[_i].last());   // 文本显示的位置Ptext[_i]->setText(QString("%1:(%2,%3)").arg(_i+1).arg(Clk).arg(YData[_i].last())); // 文本内容trace[_i]->setGraphKey(Clk);          // 跟随点的位置if(isAuto){                                // 是否自动适配缩放Plot->yAxis->rescale(true);}}}}Plot->replot();              // 图层更新if(text.length() > 200){  // 判断串口接收数据是否过多，过多久丢弃text.clear();}emit finish();
}

然后在widget类中，这里比较简单，开了个线程给Handle类，然后绑定各种信号与槽，先上头文件：

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QtSerialPort/QSerialPort>
#include <QtSerialPort/QSerialPortInfo>
#include <QWidget>
#include <QDebug>
#include <QMessageBox>
#include "qcustomplot.h"
#include <QVector>
#include <QTimer>
#include <QPen>
#include <QMouseEvent>
#include <QToolTip>
#include "handle.h"
#include <QThread>
namespace Ui {class Widget;
}
class Widget : public QWidget
{Q_OBJECT
public:explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();void goClear();                // 清除void autoHandle();         // 没用上
signals:void analy(QString t);      void clearT();void getValidP(QComboBox* p);void startA();
private slots:void on_pushOpen_clicked();void on_pushClear_clicked();void on_pushRun_clicked();void on_pushAuto_clicked();
private:Ui::Widget *ui;Handle *hand;QCustomPlot *Plot;QSerialPort *SerialPort;QThread *thread;
};
#endif // WIDGET_H

widget类构造函数里的各种信号与槽的绑定

Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);SerialPort = new QSerialPort(this);Plot = ui->widget;Plot->setMouseTracking(true);    // 使能图层鼠标跟随// 开启图层上的图层刻度可手动调动Plot->setInteractions(QCP::iRangeDrag | QCP::iRangeZoom | QCP::iSelectPlottables);connect(Plot->xAxis, SIGNAL(rangeChanged(QCPRange)), Plot->xAxis2, SLOT(setRange(QCPRange)));connect(Plot->yAxis, SIGNAL(rangeChanged(QCPRange)), Plot->yAxis2, SLOT(setRange(QCPRange)));connect(Plot,&QCustomPlot::mouseMove,[=](QMouseEvent *e){double _x = Plot->xAxis->pixelToCoord(e->x()),_y = Plot->yAxis->pixelToCoord(e->y());ui->labelWhere->setText(QString("(%1,%2)").arg(_x).arg(_y));});connect(Plot,&QCustomPlot::plottableClick,[=](QCPAbstractPlottable * plottable,int ,QMouseEvent * ){ui->labelGraph->setText(plottable->name());});ui->tabWidget->setTabText(0,"Gui");ui->tabWidget->setTabText(1,"Data");hand = new Handle(Plot);thread = new QThread(this);hand->moveToThread(thread);// 获取自定义数据hand->setFlag(ui->lineEditBegin->text(),ui->lineEditMid->text(),ui->lineEditEnd->text());// 绑定清除按键的响应connect(this,&Widget::clearT,hand,&Handle::clear,Qt::QueuedConnection);// 有串口信息时，将数据给Handle类处理connect(this,&Widget::analy,hand,&Handle::getText,Qt::QueuedConnection);// 绑定获取有效串口端口信息    connect(this,&Widget::getValidP,hand,&Handle::getValidPort,Qt::QueuedConnection);// 这个也没用上，还请注意    connect(hand,&Handle::finish,this,&Widget::autoHandle,Qt::QueuedConnection);connect(SerialPort,&QSerialPort::readyRead,[=](){emit analy(SerialPort->readAll());});connect(SerialPort,&QSerialPort::errorOccurred,[=](QSerialPort::SerialPortError e){cout << "error";if(e == QSerialPort::DeviceNotFoundError){SerialPort->close();hand->setOpen(false);on_pushClear_clicked();}});thread->start();       // 开启线程goClear();
}

四.完结

注：这个程序有个小问题，就是当窗口全屏时，就会发生数据丢失加剧的现象。当时的我本想试着再加一个线程来专门处理曲线绘画的，后来发现数据丢失的现象更严重，就没加那个线程了。数据丢失是由下位机发信息太过于频繁，比如频率大于1000HZ时，频率降低可解决。

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