Qt 串行通讯161109.docx

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Qt串行通讯161109

Qt串行通讯

Hanford

2016年11月09日

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第1章Qt串行通讯1

1.1配置.pro文件1

1.2查询串口信息1

1.3配置、打开串口3

1.4setRequestToSend在Windows上的BUG5

1.5读取串口数据6

1.6发送串口数据7

1.7同步读取7

1.8本文示例代码8

1.9Qt示例代码10

第1章Qt串行通讯

最近要在Android手机上开发串行通讯程序，为此学习了一下Qt的串行通讯。

本文中，Qt的版本为5.7.0。

1.1配置.pro文件

使用Qt5.7.0创建“QtWidgetsApplication”类型的项目，然后修改.pro文件，如下图所示：

图1.1

给变量QT增加serialport，说明程序里将使用串行通讯相关的类。

1.2查询串口信息

本节将通过代码查找系统里的串口，然后填入下图所示的下拉列表框中。

图1.2

函数QSerialPortInfo:

:

availablePorts会返回系统所有的串口，它的使用请参考如下代码：

#include

#include

std:

:

mapmapPort;

QStringsPort;

intnPort;

foreach（constQSerialPortInfo&info,QSerialPortInfo:

:

availablePorts（））

{//foreach遍历QSerialPortInfo:

:

availablePorts（）的返回值

sPort=info.portName（）;//串口名称，如：

COM5

nPort=GetIntInStr（sPort）;//根据串口名称获取串口号，如：

5

if（nPort>=0）

{

mapPort[nPort]=sPort;//根据串口号排序，加入map

}

}

函数GetIntInStr根据串口名称（如COM5）获取串口号（如：

5），其代码如下：

/***************************************************************\

从字符串里提取整数

s[in]字符串

返回：

提取出来的整数，-1表示错误

\***************************************************************/

intGetIntInStr（constQString&s）

{

boolbOK=false;//是否发现了数字

intn=0;

intnLenS=s.length（）;//字符串长度

ushortc=0;

for（inti=0;i

{

c=s[i].unicode（）;

if（c>='0'&&c<='9'）

{

bOK=true;

n=n*10+（c-'0'）;

}

}

if（!

bOK）

{

n=-1;//没有数字，返回-1

}

returnn;

}

根据std:

:

mapmapPort填充下拉列表框QComboBoxcboPort的代码如下：

ui->cboPort->clear（）;

for（std:

:

map:

:

iteratorit=mapPort.begin（）;

it!

=mapPort.end（）;++it）

{

ui->cboPort->addItem（it->second）;

}

1.3配置、打开串口

配置、打开串口的代码如下：

#include

m_port=newQSerialPort（）;

m_port->setPortName（"COM1"）;//打开COM1

m_port->setBaudRate（9600）;//波特率：

9600

m_port->setParity（QSerialPort:

:

NoParity）;//校验法：

无

m_port->setDataBits（QSerialPort:

:

Data8）;//数据位：

8

m_port->setStopBits（QSerialPort:

:

OneStop）;//停止位：

1

m_port->setFlowControl（QSerialPort:

:

NoFlowControl）;//流控制：

无

if（m_port->open（QIODevice:

:

ReadWrite））

{//成功打开串口

m_port->setRequestToSend（true）;//设置RTS为高电平

m_port->setDataTerminalReady（true）;//设置DTR为高电平

}

首先new一个QSerialPort对象，然后设置该对象的串行通讯参数，最后调用QSerialPort:

:

open函数打开串口。

这里需要说明一下流控制。

通讯的双方A和B，假如A给B发送数据时，B反应过慢，A不管不顾的不停发送数据，结果会导致数据丢失。

为了防止这种情况发生，可使用流控制（也叫握手）。

软件流控制（XON/XOFF）：

通讯的一方（B）如果不能及时处理串口数据，会给对方（A）发送XOFF字符，对方接收到这个字符后，会停止发送数据；B不再忙的时候，会给A发送XON字符，A接收到这个字符后，会接着发送数据。

软件流控制最大的问题就是不能传输XON和XOFF。

硬件流控制（RTS/CTS）：

硬件流控制需要按下图连接两个串口设备的RTS和CTS。

图1.3

通讯的一方（B）如果不能及时处理串口数据，会设置自己的RTS为低电平，B的RTS连着对方（A）的CTS，A发现自己的CTS为低电平，将停止发送数据；B不再忙的时候，会设置自己的RTS为高电平，A发现自己的CTS为高电平，将接着发送数据。

上面的代码中，设置流控制为无，其含义为：

不管对方是否能够反应过来，这边只管发送数据。

当流控制为硬件时，系统会自动管理RTS和DTR的状态。

否则，应该设置RTS和DTR为高电平，通知对方可以发送串口数据了。

1.4setRequestToSend在Windows上的BUG

经测试，流控制为无时，调用m_port->setRequestToSend（true）;是没有任何效果的。

下面的Qt源代码节选自文件C:

\Qt\Qt5.7.0\5.7\Src\qtserialport\src\serialport\qserialport_win.cpp（C:

\Qt\Qt5.7.0是Qt的安装目录）

boolQSerialPortPrivate:

:

setRequestToSend（boolset）

{

if（!

:

:

EscapeCommFunction（handle,set?

SETRTS:

CLRRTS））{

setError（getSystemError（））;

returnfalse;

}

returntrue;

}

上面的代码调用EscapeCommFunction（handle,SETRTS）似乎没什么问题，但是请看下面的代码：

boolQSerialPortPrivate:

:

setFlowControl（QSerialPort:

:

FlowControlflowControl）

{

.........

dcb.fRtsControl=RTS_CONTROL_DISABLE;

switch（flowControl）{

caseQSerialPort:

:

NoFlowControl:

break;

caseQSerialPort:

:

SoftwareControl:

break;

caseQSerialPort:

:

HardwareControl:

dcb.fRtsControl=RTS_CONTROL_HANDSHAKE;

break;

.........

硬件流控制时dcb.fRtsControl为RTS_CONTROL_HANDSHAKE，这个没问题。

问题出在dcb.fRtsControl=RTS_CONTROL_DISABLE上，它直接禁用了RTS，所以EscapeCommFunction（handle,SETRTS）并不能设置RTS为高电平。

那么m_port->setDataTerminalReady（true）为什么又是正常的呢？

看代码：

boolQSerialPortPrivate:

:

setDataTerminalReady（boolset）

{

.........

dcb.fDtrControl=set?

DTR_CONTROL_ENABLE:

DTR_CONTROL_DISABLE;

.........

}

set为true时，dcb.fDtrControl为DTR_CONTROL_ENABLE，所以可以设置DTR为高电平。

1.5读取串口数据

m_port->readAll（QIODevice:

:

readAll）用来读取串口数据。

不过，它是异步执行的。

什么是异步呢？

那就是即使对方还没有发送串口数据，m_port->readAll也会立即返回，而不是傻傻的等着对方发送数据过来后再返回。

既然是异步的，那么何时读取串口数据就成为了关键。

Qt提供的方案就是使用信号、槽。

connect（m_port,SIGNAL（readyRead（））,this,SLOT（slotReadData（）））;

当对方发送串口数据后，将触发m_port的信号QIODevice:

:

readyRead。

上面的代码将信号readyRead与槽函数slotReadData连接了起来，因此槽函数slotReadData将被调用，其代码如下：

voidWidget:

:

slotReadData（）

{

QByteArraydata;

constintnMax=64*1024;

for（;;）

{

data=m_port->readAll（）;//读取串口数据

if（data.isEmpty（））

{//没有读取到串口数据就退出循环

break;

}

//读取到的串口数据，加入到QByteArraym_dataCom

m_dataCom.append（data）;

if（m_dataCom.size（）>nMax）

{//防止m_dataCom过长

m_dataCom=m_dataCom.right（nMax）;

}

}

ui->txtRecv->setText（m_dataCom）;//将m_dataCom显示到文本框

ui->txtRecv->moveCursor（QTextCursor:

:

End）;//移动文本框内的插入符

}

1.6发送串口数据

m_port->write（QIODevice:

:

write）用来发送串口数据，不过它也是异步的。

也就是说：

代码m_port->write（"123"）;会立即返回，至于数据"123"何时会发送给对方，那是操作系统的事情。

操作系统不忙的时候，才会做此项工作。

参考如下代码：

charszData[32];

strcpy（szData,"123"）;

m_port->write（szData）;

m_port->write（szData）;这行代码会立即返回。

操作系统在空闲时才会将szData里的数据发送给对方。

问题是：

m_port->write返回后，变量szData有可能已经被析构掉了，此时操作系统再访问szData所指向的内存，结果不可预料。

为此，需要改进上述代码，将异步通讯更改为同步通讯：

charszData[32];

strcpy（szData,"123"）;

m_port->write（szData）;

m_port->waitForBytesWritten（5000）;

就增加了一行代码m_port->waitForBytesWritten（5000）;其含义为：

操作系统把串口数据szData发送出去后，m_port->waitForBytesWritten才会返回。

不过，总不能无限制等下去吧？

5000就是等待时间的最大值，其单位为毫秒，5000毫秒就是5秒。

1.7同步读取

异步通讯的效率比较高，但是代码结构比较复杂。

有时，需要同步读取。

如：

给对方发送字符串Volt，对方回应电压值5。

代码会这么写：

m_port->write（"Volt"）;

m_port->waitForBytesWritten（5000）;

QByteArraydata;

for（;;）

{

data=m_port->readAll（）;//读取串口数据

if（!

data.isEmpty（））

{//读到数据了，退出循环

break;

}

}

通过一个无限循环，将异步读取变成了同步读取。

不过，上述代码运行时，CPU占用率将会达到100%（单核CPU）。

为此，需要改进代码：

m_port->write（"Volt"）;

m_port->waitForBytesWritten（5000）;

QByteArraydata;

while（m_port->waitForReadyRead（3000））

{

data=m_port->readAll（）;//读取串口数据

if（!

data.isEmpty（））

{//读到数据了，退出循环

break;

}

}

修改了一行代码m_port->waitForReadyRead（3000），其含义为等待对方发送串口数据过来。

如果对方发送串口数据过来了，它返回true，然后使用m_port->readAll读取串口数据；如果对方在3秒内都没有发送串口数据过来，它返回false，退出循环。

1.8本文示例代码

本文示例代码已上传至git服务器，具体如下：

为了便于测试，可使用VirtualSerialPortDriver7.1创建一个串口对COM100、COM200，如下图所示：

图1.4

上图的COM100、COM200是虚拟出来的。

COM100发送的数据将会被COM200接收到，反之亦然。

下图是测试界面：

图1.5

本文示例代码打开了COM100，另一个串行通讯程序打开了COM200。

两者可以相互发送数据。

1.9Qt示例代码

安装完Qt5.7.0后，Qt串行通讯的示例代码也被安装了，如下图所示：

图1.6

C:

\Qt\Qt5.7.0是笔者安装Qt5.7.0时的安装目录。

需要进一步了解Qt串行通讯的可查看这些示例。

如：

creaderasync表示异步读取；creadersync表示同步读取……更多信息查看Qt帮助。