目录
(1).参考资料
(2).QT界面布局实现
(3).数据和操作逻辑
在上一章我们实现了下位机的协议制定,并通过串口通讯工具完成了对设备内外设(LED)的状态修改,下面就要进行上位机软件的实现了(事实上这部分不属于嵌入式Linux的内容,所以只在本章节讲述下上位机实现的流程和思路,后续维护更新不在进行详细说明,不过下位机界面实现肯定还会涉及这些技术),上位机的界面方案一般指在Windows平台的软件界面开发,如UWP,WINFORM/C#, WPF/C#, QT/C++等,如果说我的个人倾向的话,当然更喜欢的WINFORM/C#技术,一方面C#相对于C++更简单,不会因为复杂的模板和继承机制,导致出问题的报错比代码都长,另一方面网上的资料也多,遇到问题很容易找到解决办法,在我之前实现的应用中,也都是使用WINFORM技术,再加上对于QT/C++根本没有了解过,算是第一次接触(之前接触的都是无界面应用或者使用的Android/Java),不过对于嵌入式Linux来说,QT/C++是也是十分需要掌握的,既然都要学习,那么上位机选择QT/C++先来熟悉语法和基础,完成上位机QT界面和通讯协议的实现,这也是这篇文章耽误一段时间的原因,在QT还没有熟悉之前,参考例程写应用还可以,清晰的讲清楚还是很困难的,在应用接近大半个月后,也算有些心得,可以进行后续的进度了,下面开始本节的实现吧。
参考资料
1. 开源QT例程项目
2. 《QT5开发和实例》 -- 参考这本书不是因为写的有深度,而是因为里面全是例程,适合初学者了解
3. 《C++ Primer Plus》
QT界面布局实现
基于从Winform的界面开发经验,QT界面的布局也是类似,参考上面的例程项目,主要涉及的的窗体有:
QFrame:基本控件的基类,用于将功能类似的结构整理在一起
QLabel:标签控件,用于显示文字说明
QPushButton:按键控件,执行按键动作
QTextEdit:编辑文本框控件,用于输入或者显示文本
QComboBox:选择框控件,支持下拉菜单的选择
QLineEdit:行编辑框,用于行输入和显示文本
在掌握基础的基本的布局编辑框后,就可以使用设计栏左边的控件框中,拖出如下的编辑框。
在构建完成上述编辑框后,下面就要实现界面内容的填充,主要包含页面布局的显示,下拉框的完善,代码如下:
1 //添加COM口
2 QStringList comList;
3 for (int i = 1; i <= 20; i++) {
4 comList << QString("COM%1").arg(i);
5 }
6 ui->combo_box_com->addItems(comList);
7
8 //波特率选项
9 QStringList BaudList;
10 BaudList <<"9600"<<"38400"<<"76800"<<"115200"<<"230400";
11 ui->combo_box_baud->addItems(BaudList);
12 ui->combo_box_baud->setCurrentIndex(3);
13
14 //数据位选项
15 QStringList dataBitsList;
16 dataBitsList <<"6" << "7" << "8"<<"9";
17 ui->combo_box_data->addItems(dataBitsList);
18 ui->combo_box_data->setCurrentIndex(2);
19
20 //停止位选项
21 QStringList StopBitsList;
22 StopBitsList<<"1"<<"2";
23 ui->combo_box_stop->addItems(StopBitsList);
24 ui->combo_box_stop->setCurrentIndex(0);
25
26 //校验位
27 QStringList ParityList;
28 ParityList<<"N"<<"Odd"<<"Even";
29 ui->combo_box_parity->addItems(ParityList);
30 ui->combo_box_parity->setCurrentIndex(0);
31
32 //设置协议类型
33 QStringList SocketTypeList;
34 SocketTypeList<<"TCP"<<"UDP";
35 ui->combo_box_socket_type->addItems(SocketTypeList);
36 ui->combo_box_parity->setCurrentIndex(0);
37
38 // //正则限制部分输入需要为数据
39 // QRegExp regx("[0-9]+$");
40 // QValidator *validator_time = new QRegExpValidator(regx, ui->line_edit_time);
41 // ui->line_edit_time->setValidator( validator_time );
42 // QValidator *validator_id = new QRegExpValidator(regx, ui->line_edit_dev_id);
43 // ui->line_edit_dev_id->setValidator( validator_id );
44
45 //默认按键配置不可操作
46 init_btn_disable(ui);
47 ui->btn_uart_close->setDisabled(true);
48 ui->btn_socket_close->setDisabled(true);
View Code
至此,我们就完成了布局相关的代码。
数据和操作逻辑
对于无界面的软件或者方案实现,我们主要关注的是数据在整个逻辑模型之间的流通,转移和处理,对于有界面的软件实现,其实这套逻辑也是存在的。除了涉及界面的处理,其它部分其实也是这套逻辑,不过是将部分数据的源头来自于界面的动作,并且将最后的输出结果从命令行转移到界面的窗口中,如果理解了这一点,就会发现其实带界面的应用实现并没有太困难,这也是我接触QT/C++很短时间就能将Winform和下位机经验快速转换的原因。对于这个项目来说,主要实现的背后数据逻辑包含以下三个方面:
1.按键动作的信号和界面的输入信息处理
2.硬件通讯相关的串口知识,socket通讯以及涉及的TCP和UDP协议传输
3.协议相关的硬件实现和数据处理
4.处理结果的界面输出显示
其中按键部分的动作和界面输出显示都是QT界面背后的逻辑,包含信号槽的绑定和界面变量的操作方法,如下所示
1 //获取设备ID信息
2 pMainUartProtocolThreadInfo->SetId(ui->line_edit_dev_id->text().toShort());
3
4 //界面显示的操作
5 if(ui->text_edit_test->document()->lineCount() > 20)
6 {
7 qDebug()<<"lines do";
8 ui->text_edit_test->setText(s);
9 }
10 else
11 {
12 ui->text_edit_test->append(s);
13 }
View Code
这部分是涉及QT的基础知识,主要都是积累的技巧,难度不高,建议参考《QT5开发和实例》实例去学习。
硬件串口知识和Socket知识就是应用实现需要的其它能力,包含对QextSerialPort和Socket接口的应用,此外为了满足多接口应用同时操作的需求,需要实现多线程的编程,其中串口的应用初始化配置主要包含的有
flush:清空缓存区
setBaudRate:设置波特率
setDataBits:设置数据位
setParity:设置奇偶校验位
setStopBits:设置停止位
setFlowControl:设置流量控制
setTimeout:设置接收和发送超时时间
1 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom = new QextSerialPort(ui->combo_box_com->currentText(), QextSerialPort::Polling);
2 pMainUartProtocolThreadInfo->m_bComStatus = pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom->open(QIODevice::ReadWrite);
3
4 if(pMainUartProtocolThreadInfo->m_bComStatus)
5 {
6 //清除缓存区
7 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom ->flush();
8 //设置波特率
9 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom ->setBaudRate((BaudRateType)ui->combo_box_baud->currentText().toInt());
10 //设置数据位
11 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom->setDataBits((DataBitsType)ui->combo_box_data->currentText().toInt());
12 //设置校验位
13 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom->setParity((ParityType)ui->combo_box_parity->currentText().toInt());
14 //设置停止位
15 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom->setStopBits((StopBitsType)ui->combo_box_stop->currentText().toInt());
16 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom->setFlowControl(FLOW_OFF);
17 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom ->setTimeout(10);
18 init_btn_enable(ui);
19 pMainUartProtocolThreadInfo->SetId(ui->line_edit_dev_id->text().toShort());
20 ui->btn_uart_close->setEnabled(true);
21 ui->btn_uart_open->setDisabled(true);
22 ui->btn_socket_open->setDisabled(true);
23 ui->btn_socket_close->setDisabled(true);
24 ui->combo_box_com->setDisabled(true);
25 ui->combo_box_baud->setDisabled(true);
26 ui->combo_box_data->setDisabled(true);
27 ui->combo_box_stop->setDisabled(true);
28 ui->combo_box_parity->setDisabled(true);
29 append_text_edit_test(QString::fromLocal8Bit("serial open success!"));
30 protocol_flag = PROTOCOL_UART;
31 }
32 else
33 {
34 pMainUartProtocolThreadInfo->m_pSerialPortCom->deleteLater();
35 pMainUartProtocolThreadInfo->m_bComStatus = false;
36 append_text_edit_test(QString::fromLocal8Bit("serial open failed!"));
37 }
View Code
串口的通讯读写接口主要包含
Write:数据发送接口
Read:数据读取接口
1 //设备写数据
2 int CUartProtocolThreadInfo::DeviceWrite(uint8_t *pStart, uint16_t nSize)
3 {
4 m_pSerialPortCom->write((char *)pStart, nSize);
5 return nSize;
6 }
7
8 //设备读数据
9 int CUartProtocolThreadInfo::DeviceRead(uint8_t *pStart, uint16_t nMaxSize)
10 {
11 return m_pSerialPortCom->read((char *)pStart, nMaxSize);
12 }
View Code
socket通讯的的初始化配置包含
abort:中断当前的所有连接
connectToHost:指定连接到指定的IP地址和端口
waitForConnect:等待服务器的连接
waitForBytesWritten:等待数据发送完成
waitForReadyRead:等待数据可以接收
此外,还包含和Socket通讯相关的
信号:connect <-> 槽函数:slotConnected
信号:diconnect <-> 槽函数:slotDisConnected
信号:readyRead <-> 槽函数:dataReceived
具体代码实现如下:
1 void CTcpSocketThreadInfo::run()
2 {
3 bool is_connect;
4 int nLen;
5 int nStatus;
6
7 m_pTcpSocket = new QTcpSocket();
8 m_pServerIp = new QHostAddress();
9 connect(m_pTcpSocket, SIGNAL(connected()), this, SLOT(slotConnected()));
10 connect(m_pTcpSocket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(slotDisconnected()));
11 connect(m_pTcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(dataReceived()));
12
13 for(;;)
14 {
15 if(m_nIsStop)
16 return;
17
18 nStatus = m_pQueue->QueuePend(&SendBufferInfo);
19 if(nStatus == QUEUE_INFO_OK)
20 {
21 m_pTcpSocket->abort();
22 m_pTcpSocket->connectToHost(*m_pServerIp, m_nPort);
23 nLen = this->CreateSendBuffer(this->GetId(), SendBufferInfo.m_nSize,
24 SendBufferInfo.m_pBuffer, SendBufferInfo.m_IsWriteThrough);
25 is_connect = m_pTcpSocket->waitForConnected(300);
26 if(is_connect)
27 {
28 emit send_edit_test(QString("socket client ok"));
29 this->DeviceWrite(tx_buffer, nLen);
30
31 //通知主线程更新窗口
32 emit send_edit_test(byteArrayToHexString("Sendbuf:", tx_buffer, nLen, "\n"));
33
34 //等待发送和接收完成
35 m_pTcpSocket->waitForBytesWritten();
36 m_pTcpSocket->waitForReadyRead();
37
38 }
39 else
40 {
41 emit send_edit_test(QString("socket client fail\n"));
42 }
43 qDebug()<<"thread queue test OK\n";
44 }
45 }
46 }
View Code
完成上述接口应用的实现,后续的逻辑就是涉及协议实现的部分,这部分的实现与协议相关的章节实现一致,具体如下,包含
CreateSendBuffer:生成发送数据
DeviceRead:数据接收
DeviceWrite:数据发送
CheckReceiveData:接收数据,并校验
ExecuteCommand:执行指令的处理
如此变完整实现了整个数据逻辑的框架,完成了从按键数据发送触发,协议数据发送和接收处理,接收界面显示的完整流程,最后实现如图所示的功能:
至此,我们对于QT上位机界面的基本应用框架已经实现完毕,后续就是在该平台的基础上构建新的接口实现,满足不同应用的需求,因为本身这个系列是学习嵌入式Linux开发的,虽然后续肯定会在这份代码的基础上区完善上位机的应用,但对于上位机的说明目前就浅尝辄止了(毕竟本系列的实现并非嵌入式开发),不过在应用开发中,我对曾经学到的类的继承和派生,模板,lambda表达式都有了进一步的实践和应用,加深了相关的理解,也算是意义非凡了,至于代码的地址,参考第一章节的github开源地址中upper_app的内容,包含全部的代码实现。