QT串口通信

Qt串口通信專題教程

前言

去年我使用Qt編寫串口通信程序時，將自己的學習過程寫成了教程（Qt編寫串口通信程序全程圖文講解），但是由於時間等原因，我只實現了Windows下的串口通信，並沒有去做Linux下的。自從教程發佈到網上後，就不斷有人提出相關的問題，而其中問的最多的就是，怎樣在Linux下實現串口通信。因爲有計劃安排，而且沒有開發板，所以一直沒能去研究，也就沒能給出很好的解決辦法。前些天，網友hqwfreefly 用Qt寫了一個叫linucom的Linux下串口調試程序，實現了Linux的串口通信。而且，正好現在我有幾天假期，所以就和hqwfreefly合作，將linucom更新爲Lincom，並且推出了Windows下的Wincom，然後完成了這篇Qt編寫串口通信程序的專題教程，也算完成了我的一個心願。

查看以前的教程：Qt編寫串口通信程序全程圖文講解

查看Wincom和Lincom介紹：Qt跨平臺串口通信軟件Wincom與Lincom

下載軟件，文檔和源碼：資源下載

教程概述

該教程分三部分講述，第一部分講解qextserialport類的一些東東；第二部分講解在Windows下使用qextserialport類實現串口通信的方法，這裏將講述兩種不同的方法；第三部分講解在Linux下利用qextserialport類實現串口通信的方法。

在這個教程中我們更注重知識的講解，而不是界面的設計。關於界面和其他應用問題，你可以查看以前的串口通信教程或者查看一下Wincom軟件的源碼。

第一部分 Qextserialport類介紹

在Qt中並沒有特定的串口控制類，現在大部分人使用的是第三方寫的qextserialport類，我們這裏也使用了該類。

一、文件下載

文件下載地址：

http://sourceforge.net/projects/qextserialport/files/

也可以下載我上傳到網盤上的：

http://good.gd/494307.htm

二、文件內容介紹

1.下載到的文件爲qextserialport-1.2win-alpha ，解壓並打開後其內容如下。

（點擊圖片可以查看清晰大圖）

下面分別介紹：

（1）doc文件夾中的文件內容是QextSerialPort類和QextBaseType的簡單的說明，我們可以使用記事本程序將它們打開。

（2）examples文件夾中是幾個例子程序，可以看一下它的源碼，不過想運行它們好像會出很多問題啊。

（3）html文件夾中是QextSerialPort類的使用文檔。

（4）然後就是剩下的幾個文件了。其中qextserialenumerator.cpp及qextserialenumerator.h文件中定義的QextSerialEnumerator類是用來獲取平臺上可用的串口信息的。不過，這個類好像並不怎麼好用，而且它不是我們關注的重點，所以下面就不再介紹它了。

（5）qextserialbase.cpp和qextserialbase.h文件定義了一個QextSerialBase類，win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h文件定義了一個Win_QextSerialPort類，posix_qextserialport.cpp和posix_qextserialport.h文件定義了一個Posix_QextSerialPort類，qextserialport.cpp和qextserialport.h文件定義了一個QextSerialPort類。這個QextSerialPort類就是我們上面所說的那個，它是所有這些類的子類，是最高的抽象，它屏蔽了平臺特徵，使得在任何平臺上都可以使用它。

2.幾個類的簡單介紹。

下面是這幾個類的關係圖。

可以看到它們都繼承自QIODevice類，所以該類的一些函數我們也可以直接來使用。圖中還有一個QextBaseType類，其實它只是一個標識，沒有具體的內容，它用來表示Win_QextSerialPort或Posix_QextSerialPort 中的一個類，因爲在QextSerialPort類中使用了條件編譯，所以QextSerialPort類既可以繼承自Win_QextSerialPort類，也可以繼承自Posix_QextSerialPort類，所以使用了QextBaseType來表示。這一點我們可以在qextserialport.h文件中看到。再說QextSerialPort類，其實它只是爲了方便程序的跨平臺編譯，使用它可以在不同的平臺上，根據不同的條件編譯繼承不同的類。所以它只是一個抽象，提供了幾個構造函數而已，並沒有具體的內容。在qextserialport.h文件中的條件編譯內容如下：

/*POSIX CODE*/

#ifdef _TTY_POSIX_

#include “posix_qextserialport.h”

#define QextBaseType Posix_QextSerialPort

/*MS WINDOWS CODE*/

#else

#include “win_qextserialport.h”

#define QextBaseType Win_QextSerialPort

#endif

所以，其實我們沒有必要使用這個類，直接使用Win_QextSerialPort或Posix_QextSerialPort就可以了。當然如果你想使用這個類，實現同樣的源程序可以直接在Windows和Linux下編譯運行，那麼一定要注意在Linux下這裏需要添加 #define _TTY_POSIX_ 。而我們這裏爲了使得程序更明瞭，所以沒有使用該類，下面也就不再介紹它了。

QextSerialBase類繼承自QIODevice類，它提供了操作串口所必需的一些變量和函數等，而Win_QextSerialPort和Posix_QextSerialPort均繼承自QextSerialBase類，Win_QextSerialPort類添加了Windows平臺下操作串口的一些功能，Posix_QextSerialPort類添加了Linux平臺下操作串口的一些功能。所以說，在Windows下我們使用Win_QextSerialPort類，在Linux下我們使用Posix_QextSerialPort類。

3.在QextSerialBase類中還涉及到了一個枚舉變量QueryMode。

它有兩個值Polling和EventDriven 。QueryMode指的是讀取串口的方式，下面我們稱爲查詢模式，我們將Polling稱爲查詢方式Polling，將EventDriven稱爲事件驅動方式。

事件驅動方式EventDriven就是使用事件處理串口的讀取，一旦有數據到來，就會發出readyRead()信號，我們可以關聯該信號來讀取串口的數據。在事件驅動的方式下，串口的讀寫是異步的，調用讀寫函數會立即返回，它們不會凍結調用線程。

而查詢方式Polling則不同，讀寫函數是同步執行的，信號不能工作在這種模式下，而且有些功能也無法實現。但是這種模式下的開銷較小。我們需要自己建立定時器來讀取串口的數據。

在Windows下支持以上兩種模式，而在Linux下只支持Polling模式。

三、小結。

這裏講了這麼多，最後要說的只是，我們在Qt中使用這個類編寫串口程序，根據平臺的不同只需要分別使用四個文件。

在Windows下是：

qextserialbase.cpp和qextserialbase.h 以及win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h

在Linux下是：

qextserialbase.cpp和qextserialbase.h 以及posix_qextserialport.cpp和posix_qextserialport.h

而在Windows下我們可以使用事件驅動EventDriven方式，也可以使用查詢Polling方式，但是在Linux下我們只能使用查詢Polling方式。

第二部分在Windows下編寫串口通信程序

我們的環境是Windows xp，Qt4.6.3及Qt Creator2.0。

第一，下面我們首先使用事件驅動來實現串口通信。

1.新建工程。

我們在Qt Creator中新建Qt Gui工程，命名爲myCom，Base Class選擇QWidget。

2.添加文件。

我們將那四個文件添加到工程文件夾中。如下圖。

然後我們將這四個文件添加到工程中，在Qt Creator的工程列表中的工程文件夾上點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇“Add Existing Files”菜單。如下圖。

我們在彈出的對話框中選中四個文件，按下“打開”按鈕即可，如下圖。

最終工程文件列表如下圖。

3.更改界面。

我們將界面設計如下。

其中的Text Browser 部件用來顯示接收到的數據，Line Edit部件用來輸入要發送的數據，Push Button按鈕用來發送數據。我們保持各部件的屬性爲默認值即可。

4. 我們在widget.h文件中進行對象及函數聲明。

添加頭文件包含：#include “win_qextserialport.h”

然後在private中聲明對象：Win_QextSerialPort *myCom;

聲明私有槽函數：

private slots:

void on_pushButton_clicked(); //”發送數據”按鈕槽函數

void readMyCom(); //讀取串口

5.在widget.cpp文件中進行更改。

在構造函數中添加代碼，完成後，構造函數內容如下：

Widget::Widget(QWidget *parent) :

QWidget(parent),

ui(new Ui::Widget)

{

ui->setupUi(this);

myCom = new Win_QextSerialPort(“COM1″,QextSerialBase::EventDriven);

//定義串口對象，指定串口名和查詢模式，這裏使用事件驅動EventDriven

myCom ->open(QIODevice::ReadWrite);

//以讀寫方式打開串口

myCom->setBaudRate(BAUD9600);

//波特率設置，我們設置爲9600

myCom->setDataBits(DATA_8);

//數據位設置，我們設置爲8位數據位

myCom->setParity(PAR_NONE);

//奇偶校驗設置，我們設置爲無校驗

myCom->setStopBits(STOP_1);

//停止位設置，我們設置爲1位停止位

myCom->setFlowControl(FLOW_OFF);

//數據流控制設置，我們設置爲無數據流控制

myCom->setTimeout(500);

//延時設置，我們設置爲延時500ms,這個在Windows下好像不起作用

connect(myCom,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(readMyCom()));

//信號和槽函數關聯，當串口緩衝區有數據時，進行讀串口操作

}

實現槽函數：

void Widget::readMyCom() //讀取串口數據並顯示出來

{

QByteArray temp = myCom->readAll();

//讀取串口緩衝區的所有數據給臨時變量temp

ui->textBrowser->insertPlainText(temp);

//將串口的數據顯示在窗口的文本瀏覽器中

}

void Widget::on_pushButton_clicked() //發送數據

{

myCom->write(ui->lineEdit->text().toAscii());

//以ASCII碼形式將數據寫入串口

}

6.此時，我們運行程序，效果如下。

可以看到，已經成功完成通信了。

（注：我們這裏下位機使用的是單片機，它使用串口與計算機的COM1相連。單片機上運行的程序的功能是，接收到一個字符便向上位機發送一個字符串然後發送接收到的字符。）

兩個重要問題的講解：

一、關於數據接收。

我們想在程序中對接收的數據進行控制，但是readyRead()信號是一旦有數據到來就發射的，不過我們可以使用bytesAvailable()函數來檢查已經獲得的字節數，從而對數據接收進行控制。

（1）我們在widget.cpp中添加頭文件包含：#include <QDebug>

然後在讀串口函數中添加一行代碼，如下：

void Widget::readMyCom() //讀取串口數據並顯示出來

{

qDebug() << “read: “<<myCom->bytesAvailable()<<”bytes”;

//我們輸出每次獲得的字節數

QByteArray temp = myCom->readAll();

ui->textBrowser->insertPlainText(temp);

}

運行程序，效果如下：

可以看到，我們獲取的數據並不是一次獲得的。

（2）利用上面的結論，我們可以讓串口緩衝區擁有了一定的數據後再讀取。

void Widget::readMyCom()

{

if(myCom->bytesAvailable() >=8 )

//如果可用數據大於或等於8字節再讀取

{

qDebug() << “read: “<<myCom->bytesAvailable()<<”bytes”;

QByteArray temp = myCom->readAll();

ui->textBrowser->insertPlainText(temp);

}

運行程序，效果如下：

我們發送了兩次數據，可以看到，這樣實現了每8個字節讀取一次，而最後剩餘的不夠8個字節的數據將會和後面的數據一起讀出。

然後我們將8改爲3，發送一次數據，效果如下：

改爲7，發送兩次數據，效果如下：

改爲11，發送兩次數據，效果如下：

改爲17，發送三次數據，效果如下：

重要結論：我們發送一次數據，應該獲得37字節的數據，然後我們對比上面的結果，發現了什麼？是的，其實串口每次讀取8字節的數據放到緩衝區，只有數據總數小於8字節時，纔會讀取小於8字節的數據。爲了再次驗證我們的結論，我們可以將上面程序中的“>=”改爲“==”，那麼只有8的倍數才能讀取數據（當然這裏37也可以），你可以測試一下。

關於接收數據方面，可以根據你自己的需要再去進行研究和改進，這裏只是拋磚引玉。

二、關於發送數據。

我們也可以使用函數獲取要發送的數據的大小，這裏有個bytesToWrite()可以獲取要發送的字節數。例如將發送數據更改如下：

void Widget::on_pushButton_clicked() //發送數據

{

myCom->write(ui->lineEdit->text().toAscii());

qDebug() << “write: “<<myCom->bytesToWrite()<<”bytes”;

//輸出要發送的字節數

}

運行後效果如下：

當然，對於要發送的數據的大小我們不是很關心，而且它還有很多方法可以實現，這個還有個bytesWritten()信號函數來獲取已經發送的數據的大小，不過好像它不是很好用。這裏將它們提出來，只是供大家參考而已。

第二，使用查詢方式Polling來實現串口通信。

這裏再次說明，Polling方式是不能使用readyRead()信號的，所以我們需要自己設置定時器，來不斷地讀取緩衝區的數據。

1.我們在widget.h中聲明一個定時器對象。

添加頭文件包含：#include <QTimer>

添加private變量：QTimer *readTimer;

2.我們在widget.cpp文件中的構造函數中更改。

（1）將串口定義更改爲：

myCom = new Win_QextSerialPort(“COM1″,QextSerialBase::Polling);

//定義串口對象，指定串口名和查詢模式，這裏使用Polling

（2）定義定時器，並將以前的關聯更改爲定時器的關聯。

readTimer = new QTimer(this);

readTimer->start(100);

//設置延時爲100ms

connect(readTimer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(readMyCom()));

//信號和槽函數關聯，延時一段時間，進行讀串口操作

3.此時運行程序，便可以正常收發數據了。

重點：關於延時問題。

上面的程序中可以進行數據的接收了，但是好像中間的延時有點長，要等一會兒才能收到數據，而且即便我們將定時器改爲10ms 也不行。問題在哪裏呢？其實真正控制串口讀寫時間的不是我們的定時器，而是延時timeout。我們在構造函數中設置了延時：

myCom->setTimeout(500);

//延時設置，我們設置爲延時500ms

我們前面說延時並不起作用，那是因爲是在事件驅動的情況下，一旦有數據到來就會觸發readyRead()信號，所以延時不起作用。但是現在，真正控制串口讀寫數據間隔的就是這個函數。這裏值得注意，我們現在所說的串口讀寫是指底層的串口讀寫，從上面的程序中我們也可以看到，我們每隔100ms去讀串口，確切地說，應該是去讀串口緩衝區。而timeout纔是正真的讀取串口數據，將讀到的數據放入串口緩衝區。所以如果timeout時間很長，即便我們的定時器時間再短，也是讀不到數據的。所以我們這裏需要將timeout設置爲較小的值，比如10。我們更改代碼：

myCom->setTimeout(10);

這樣再運行程序，我們就可以很快地獲得數據了。

關於數據接收：事件驅動那裏的結論依然有用，不過這裏更多的是靠讀取的時間間隔來控制。

關於發送數據：這時bytesToWrite()函數就不再那麼好用了。

第三部分在Linux下編寫串口通信程序

我這裏的環境是Ubuntu 10.04，Qt 4.6.3和Qt Creator2.0 。上面已經提到，在Linux下只能使用Polling的方式讀取串口數據，所以我們將上面Windows下的應用Polling的程序在Linux下重新編譯。我們使用Qt Creator打開該工程，然後進行下面的操作。

1.文件替換。

將工程中的win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h文件替換成posix_qextserialport.cpp和posix_qextserialport.h文件。

（1）我們先刪除工程中的win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h文件。

在工程列表中用鼠標右擊win_qextserialport.h，然後選擇“Remove File”選項。如下圖。