Qt中串口数据处理机制
在嵌入式项目或者工控项目中经常会用到串口通讯，用到串口通讯可能就涉及到串口私有协议（类似 包头 + 帧类型 + 帧长度 + 帧数据 + 校验和 的形式）的解析。在Qt中经常用到QSerialPort类来进行串口数据收发，QSerialPort在串口数据可读时会释放readyRead()信号，接到这个信号再调用readAll()将缓冲区的数据全部读出来（串口数据量比较大，这个过程一般都是在一个独立的接收线程中进行处理）。但是这个readyRead()信号释放时，缓冲区的数据长度是不固定的（一般是几十个字节会释放一次读信号），不过串口私有协议各个帧的长度基本都是固定的，这就导致处理串口数据时需要对readAll()中读出来的数据进行链接，然后进行数据解析。
记录一下最近调试Qt串口通讯时用到的方法，这个方法也适用于任何系统的串口数据接收，可以达到不错的处理速度，保证不丢帧的接收。该方法的处理机制比较简单，在槽函数中接收到串口数据后，释放信号将读到的数据传递出去，接收信号方逐字节的按照协议对这些数据进行处理，这样只要QSerialPort将串口上的数据都完整的读出来了，应该是不会出现丢帧的情况。
串口初始化及数据接收
- 串口类进行初始化后，转移到
thread线程中进行处理，在readSerialData()中将数据读取后将数据传递出去。
serialport.hserialport.cpp1
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27class SerialPort : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
explicit SerialPort(QObject *parent = nullptr);
~SerialPort();
public slots:
void startThread(const QString &port);
void closeSerialPort();
void writeSerialData(const QByteArray &data);
private slots:
void openSerialPort();
void readSerialData();
signals:
void serialStateChanged(bool state);
void dataReaded(const QByteArray &data);
private:
QString port;
qint32 baudrate;
QSerialPort *serial;
QThread *thread;
};1
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106#include "serialport.h"
/**
* @brief SerialPort::SerialPort
* @param parent
*/
SerialPort::SerialPort(QObject *parent) : QObject(parent)
{
serial = new QSerialPort;
thread = new QThread;
this->moveToThread(thread);
serial->moveToThread(thread);
connect(thread, &QThread::started, this, &SerialPort::openSerialPort);
}
/**
* @brief SerialPort::~SerialPort
*/
SerialPort::~SerialPort()
{
if (serial->isOpen())
{
serial->close();
}
serial->deleteLater();
thread->quit();
thread->wait();
thread->deleteLater();
}
/**
* @brief SerialPort::startThread
* @param port serial port name(QSerialPortInfo::name)
*/
void SerialPort::startThread(const QString &port)
{
this->port = port;
qDebug() << "current port is " << port;
if (!thread->isRunning())
{
thread->start();
qDebug() << "serialport thread start: " << QThread::currentThread();
}
}
/**
* @brief SerialPort::openSerialPort
*/
void SerialPort::openSerialPort()
{
if (serial->isOpen())
{
qDebug() << "serial is opened, return.";
return;
}
serial->setPortName(port);
serial->setBaudRate(115200);
serial->setDataBits(QSerialPort::Data8);
serial->setStopBits(QSerialPort::OneStop);
serial->setParity(QSerialPort::NoParity);
serial->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);
if (serial->open(QIODevice::ReadWrite))
{
qDebug() << "serial open success." << QThread::currentThread();
connect(serial, &QSerialPort::readyRead,
this, &SerialPort::readSerialData, Qt::QueuedConnection);
}
else
{
qDebug() << "serial open failed.";
}
}
/**
* @brief SerialPort::readSerialData
* read 16 bytes each time
*/
void SerialPort::readSerialData()
{
QByteArray buf = serial->readAll();
emit dataReaded(buf);
}
/**
* @brief SerialPort::writeSerialData
* @param data buff to write
*/
void SerialPort::writeSerialData(const QByteArray &data)
{
serial->write(data);
}
/**
* @brief SerialPort::closeSerialPort
*/
void SerialPort::closeSerialPort()
{
qDebug() << "close serialport.";
serial->clear();
serial->close();
if (thread->isRunning())
{
thread->quit();
thread->wait();
}
}
串口数据处理
- 数据处理类接收到串口类传递的数据后，按照协议逐字节的进行处理，帧头的处理比较麻烦，因为帧头一般是两个字节，可能被缓冲到前后两个数据缓冲区，所以需要对前后两个帧头的位置关系进行判断。
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112void uartRecvProcess(const QByteArray& data)
{
int index = 0;
static int firstHeadPos = -1;
static int step = 0;
static int frameLen = 0;
static int frameDataIndex = 0;
static int lastLen = 0;
static uint8_t frameData[MAX_FRAME_LEN] = {0};
for (int i = 0; i < data.size(); i++)
{
printf("0x%02x ", (uint8_t)data.at(i));
}
printf("\n");
while (index < data.size())
{
uint8_t temp = data.at(index);
switch (step)
{
// 查找第一个帧头
case 0:
if (temp == 0x55)
{
step = 1;
firstHeadPos = index;
frameData[frameDataIndex++] = temp;
lastLen = data.size();
}
break;
// 查找第二个帧头
case 1:
if ((temp == 0xAA) &&
((index == firstHeadPos + 1) ||
((firstHeadPos == lastLen -1) && index == 0)))
{
step = 2;
frameData[frameDataIndex++] = temp;
}
else
{
step = 0;
firstHeadPos = -1;
frameDataIndex = 0;
}
break;
// 帧类型判断
case 2:
if(temp == CMD_AD)
{
frameLen = FRAME_SIZE_AD;
frameData[frameDataIndex++] = temp;
step = 3;
}
else if(temp == CMD_IO)
{
frameLen = FRAME_SIZE_IO;
step = 3;
frameData[frameDataIndex++] = temp;
}
else
{
//去掉帧头，重新查找
printf("unknow uart frame type\n");
step = 0;
frameLen = 0;
firstHeadPos = -1;
frameDataIndex = 0;
}
break;
// 帧数据接收及解析
case 3:
if (frameDataIndex < frameLen)
frameData[frameDataIndex++] = temp;
if (frameDataIndex == frameLen)
{
if(frameData[frameLen - 1] != checkSum(frameData, frameLen - 1))
{
printf("type: %d, checksum error! received is 0x%02x, calculated is 0x%02x\n",
frameLen, frameData[frameLen - 1], checkSum(frameData, frameLen - 1));
step = 0;
frameLen = 0;
firstHeadPos = -1;
frameDataIndex = 0;
}
else
{
printf("type: %d, uart data handler\n", frameLen);
uartDataHandler(frameData, frameLen);
step = 0;
frameLen = 0;
firstHeadPos = -1;
frameDataIndex = 0;
}
}
break;
default:
break;
}
index ++;
}
}