Qt編寫可視化大屏電子看板系統21-數據轉曲線

一、前言

數據轉曲線，這個用的非常多，比如串口或者網絡收到的數據，對特定的字節數據繪製實時的曲線，或者對歷史記錄存儲的數據進行曲線繪製，按照約定的規則，數據轉曲線繪製必須提供規則，沒有規則只能對所有數據繪製，那樣的話肯定很難看，一般下位機傳過來的數據都是有楨頭幀尾校驗碼的，需要剔除無關的數據，一般需要指定哪個字節或者哪幾個字節屬於需要繪製曲線的數據，如果是多個數據，可能還需要合併，比如2個字節合併成一個無符號ushort數據，4個字節合併成一個uint數據，合併轉換的規則還有高低字節位置的區分，有些是高字節在前面，有些是高字節在後面，都必須在規約中體現出來，否則很可能繪製出來的曲線不正確。

開源的QCustomPlot曲線圖表控件，支持的數據量還是挺大的，能到百萬級別，十幾萬幾十萬的數據一次性繪製，都還可以，繪製這塊已經優化到了極致，主要的速度佔用應該是計算，繪製倒都是很快的，數據量很大的情況下一般不建議頻繁的繪製，會把UI卡主，任何開發工具和語言，UI都是在主線程，所以繪製這塊一旦太頻繁很可能導致卡主，如果數據量確實很多可以把運算這塊移到其他線程，運算好以後再一次性繪製。對於大數據量的繪製，還有個算法就是過濾掉取平均值數據，因爲一個像素上繪製幾十上百個數據點是沒有意義的，都擠在一塊，人眼觀看都是一個問題，所以不如用算法將這些數據點經過一個規則運算合併成一個點數據，可以非常大的減少數據量，等到縮放的時候再自動還原之前的數據。

二、功能特點

1. 採用分層設計，整體總共分三級界面，一級界面是整體佈局，二級界面是單個功能模塊，三級界面是單個控件。
2. 子控件包括餅圖、圓環圖、曲線圖、柱狀圖、柱狀分組圖、橫向柱狀圖、橫向柱狀分組圖、合格率控件、百分比控件、進度控件、設備狀態面板、表格數據、地圖控件、視頻控件等。
3. 二級界面可以自由拖動懸浮，支持最小化隱藏、最大化關閉、響應雙擊自定義標題欄。
4. 數據源支持模擬數據（默認）、數據庫採集、串口通信（需定製）、網絡通信（需定製）、網絡請求等，可自由設定每個子界面的採集間隔即數據刷新頻率。
5. 採用純QWidget編寫，親測Qt4.6到Qt6.2任意版本，理論上支持後續其他Qt版本。
6. 超強跨平臺，親測windows、linux、mac、國產uos、國產銀河麒麟kylin等系統，效果完美，同時還支持嵌入式linux比如樹莓派、香橙派、全志、imx6等。
7. 同時集成了自定義控件、qchart餅圖、echart地圖等功能。
8. 內置多套配色風格樣式（紫色、藍色、深藍、黑色），默認紫色，自適應任意分辨率。
9. 可設置系統標題、目標分辨率、佈局方案，啓動立即應用。
10. 可設置主背景顏色、面板顏色、十字線遊標顏色等各種顏色。
11. 可設置多條曲線不同顏色，沒有設置顏色的情況下內置多套精美顏色隨機應用。
12. 可設置標題欄背景顏色、文字顏色。
13. 可設置曲線圖表背景顏色、文字顏色、網格顏色。
14. 可設置正常顏色、警戒顏色、報警顏色、禁用顏色、百分比進度顏色。
15. 可分別設置各種字體大小，比如全局字體、軟件名稱、標題欄、子標題欄、加粗標籤等。
16. 可設置標題欄高度、表頭高度、行高度。
17. 曲線支持遊標、定位線、懸停高亮數據點、懸停顯示值。
18. 柱狀圖支持頂部（可設置頂端、上部、中間、底部）顯示數據，全部自適應計算位置。
19. 支持平滑曲線，內置多種平滑曲線算法，還支持面積圖平滑。
20. 面積圖填充顏色可選多種規則比如單色透明度填充、透明度漸變填充等。
21. 數據庫支持sqlite、mysql、postgresql、oracle、國產人大金倉等數據庫。
22. 主界面直接鼠標右鍵切換佈局、配色方案、關閉開啓某個二級窗體。
23. 自動記憶所有子窗口的大小和位置，下次啓動立即應用。
24. 動態加載佈局方案菜單，可以動態新建佈局、恢復佈局、保存佈局、另存佈局等，用戶可以製造任意佈局。
25. 二級窗體，雙擊從主窗體分離出來浮動，可以自由調整大小。再次雙擊標題欄最大化，再次雙擊還原。
26. 子模塊也可以全屏顯示作爲一個大屏，這樣就可以一個大屏拓展出多個子大屏，放大查看子模塊的數據詳情，適用多屏展示。
27. 每個模塊都可以自定義採集速度，如果是數據庫採集會自動排隊處理，後期還可以拓展每個子模塊都獨立的數據庫採集。
28. 提供系統設置模塊進行整體的配置參數設置，效果立即應用。
29. 提供精美炫酷的大屏地圖模塊，包括靜態圖片、閃爍效果、遷徙效果、世界地圖、區域地圖等，可指定點的經緯度座標，識別單擊響應，可以做地圖跳轉等，每個點都可以不同的顏色和提示信息。
30. 除了提供大屏系統外，還將每個模塊都做了獨立的模塊示例界面，每個模塊都可以獨立學習使用，裏面用到的控件也單獨做了控件示例界面，方便學習每個控件如何使用。
31. 非常詳細的開發和使用手冊，其中包括數據庫說明、模塊對照圖、控件對照圖、項目結構、代碼說明（精確到每個類）、演示demo、使用方法等。

三、體驗地址

1. 體驗地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取碼：01jf 文件名：bin_bigscreen.zip。
2. 國內站點：https://gitee.com/feiyangqingyun
3. 國際站點：https://github.com/feiyangqingyun
4. 個人主頁：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun
5. 知乎主頁：https://www.zhihu.com/people/feiyangqingyun/
6. 在線文檔：https://feiyangqingyun.gitee.io/qwidgetdemo/bigscreen/

四、效果圖

五、核心代碼

#include "frmplotdata.h"
#include "ui_frmplotdata.h"
#include "quihelper.h"

frmPlotData::frmPlotData(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::frmPlotData)
{
    ui->setupUi(this);
    this->initForm();
    this->loadPlot();
}

frmPlotData::~frmPlotData()
{
    delete ui;
}

void frmPlotData::initForm()
{
    //添加畫布
    ui->customPlot->addGraph(1);
    //設置拖動縮放模式
    ui->customPlot->setInteractions(3);
    //設置邊距
    ui->customPlot->setPadding(15);
    //設置數據點的大小
    ui->customPlot->setPointSize(0);
    //設置文本顏色
    ui->customPlot->setTextColor(Qt::white);
    //設置XY軸範圍值
    ui->customPlot->setRangeX(0, 1000, 15);
    ui->customPlot->setRangeY(0, 1000, 15);

    //綁定雙擊重新加載數據
    connect(ui->customPlot->getPlot(), SIGNAL(mouseDoubleClick(QMouseEvent *)), this, SLOT(loadPlot()));
}

void frmPlotData::loadPlot()
{
    //從文本文件讀取數據 具體格式可以自行打開文件查看
    QString fileName = QString(":/image/data%1.txt").arg(rand() % 3);
    QFile file(fileName);
    if (file.open(QFile::ReadOnly | QIODevice::Text)) {
        QString value = file.readAll();
        file.close();

        vdouble keys, values;
        QStringList list = value.split(" ");
        int len = list.length();

        //如果不是2的倍數則長度要減去1
        if (len % 2 != 0) {
            len = (len - 1);
        }

        for (int i = 0; i < len / 2; i++) {
            keys.append(i);
        }

        //每兩個16進制數字組合成一個數字
        for (int i = 0; i < len; i = i + 2) {
            qint16 value = CustomPlotHelper::strHexToShort(QString("%1%2").arg(list.at(i)).arg(list.at(i + 1)));
            values.append(value);
        }

        LineData data;
        data.index = 0;
        data.name = "角度值";
        data.key = keys;
        data.value = values;
        //設置線條顏色,可以指定顏色也可以隨機顏色
        data.lineColor = CustomPlotHelper::getRandColor();
        data.scatterShape = 0;
        data.fillColor = 1;
        data.autoScale = true;
        ui->customPlot->setDataLine(data);
        ui->customPlot->replot();
    }
}