Qt中的串口编程
- 格式：pdf
- 大小：143.23 KB
- 文档页数：2
Qt中的串⼝编程
串⾏接⼝简称串⼝，也称串⾏通信接⼝或串⾏通讯接⼝（通常指COM接⼝），是采⽤串⾏通信⽅式的扩展接⼝。串⾏接⼝(Serial Interface) 是指数据⼀位⼀位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要⼀对传输线就可以实现双向通信，⼤⼤降低了成本，特别适⽤于远距离通信，但传送速度较慢。根据信息的传送⽅向，串⾏通讯可以进⼀步分为单⼯、半双⼯和全双⼯三种。串⾏接⼝按电⽓标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。
异步串⾏是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通⽤异步接收/发送。UART包含TTL电平的串⼝和RS232电平的串⼝。 TTL电平是3.3V的，⽽RS232是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，⽽-12~-5V为⾼电平。UART作为异步串⼝通信协议的⼀种，⼯作原理是将传输数据的每个字符⼀位接⼀位地传输，其中各位的意义如下：
起始位：先发出⼀个逻辑”0”的信号，表⽰传输字符的开始。数据位：紧接在起始位之后，数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成⼀个字符，从最低位开始传送，靠时钟定位。奇偶校验位：数据位加上这⼀位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性。停⽌位：它是⼀个字符数据的结束标志，可以是1位、1.5位、2位的⾼电平。 由于数据是在传输线上定时的，并且每⼀个设备有其⾃⼰的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了⼩⼩的不同步。因此停⽌位不仅仅是表⽰传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适⽤于停⽌位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越⼤，但是数据传输率同时也越慢。空闲位：处于逻辑“1”状态，表⽰当前线路上没有数据传送。
此外，在异步通信中还有⼀个重要的参数，即波特率，它是衡量数据传送速率的指标，表⽰每秒钟传送的符号数（symbol）。收发双⽅的波特率必须保持⼀致，才能保证数据的正常通信。
在通信程序中，⼀般来说如何获取收到的信息是⼀个问题。因为接收是被动的，即不知道对⽅什么时候会发送信息来，所以需要⼀直对接收端进⾏侦听，看是否有信息到来，这样就需要CPU反复地进⾏查询，会消耗过多的资源。所以，在硬件层⾯⼀般会使⽤中断⽅式来进⾏接收侦听，⽽不会采⽤查询⽅式。同样，在基于操作系统的编程中，对于接收也有查询和事件两种⽅式。查询⽅式同样需要反复地对接收进⾏读取，看是否收到了信息，同样会消耗过多的系统资源，⼀般会把它放在⼀个线程中来进⾏，以保证系统资源不会被过度地消耗掉。另⼀种是事件⽅式，即当接收端收到信息时，会采⽤事件的⽅式来通知主程序，以对收到的信息进⾏相应地处理。事件⽅式有点类似硬件上的中断⽅式，效率较⾼。
在基于Qt的串⼝编程中，有多种实现的⽅式。⽐如可以使⽤Qt⾃⼰带的串⼝模块（如QSerialPort），也可以使⽤其他第三⽅的控件（如qextserialport等），还可以使⽤操作系统中直接编写的串⼝程序。各种⽅式都有⾃⼰的特点，但对于Qt⾃带的QSerialPort模块，虽然兼容性较好，但⽬前只有Qt5.0以上的版本才⽀持该模块。对于第三⽅控件qextserialport，虽然在Qt4.0的版本就可以使⽤，但⽬前对于Linux系统⽽⾔，仅⽀持查询⽅式，⽽不⽀持事件⽅式，所以在Linux中⼀般只能把它放到⼀个新建的线程中去运⾏。对于在操作系统中直接编程处理串⼝通信的⽅式，需要⼀定的程序开发能⼒，但适⽤性更⼴泛⼀些，执⾏的效率也要⾼⼀些。
在Qt4.0及以上的版本中，新增加了⼀个名为QSocketNotifier的模块，它⽤来监听系统⽂件的操作，把操作转换为Qt事件进⼊系统的消息循环队列，并调⽤预先设置的事件接受函数来处理事件。QSocketNotifier⼀共设置了三类事件：read、write、exception，具体如下表所⽰。
在使⽤QSocketNotifier来处理串⼝时，只需要设置为Read属性即可。每个QSocketNotifie对象监听⼀个事件，在使⽤open⽅法打开串⼝并设置好属性后,就可以使⽤Qt的类 QSocketNotifier来监听串⼝是否有数据可读，它是事件驱动的，配合Qt的信号/槽机制，当有数据可读时，QSocketNotifier就会发射ativated信号，只需要创建⼀个槽连接到该信号即可，然后在槽函数中处理串⼝读到的数据。这样⼀来，读取串⼝的任务就不⽤新开辟线程来处理了，这也是Qt官⽅给出的建议。
在Linux系统中，⼀切设备都可以按⽂件来处理，这⼀机制也正好符合QSocketNotifie监听系统⽂件变化的机制。因此，在Linux系统中使⽤QSocketNotifie来处理串⼝接收数据，可谓相得益彰。因此，下⾯讨论的就是在Linux系统中，基于Qt4.8.7的版本，结合Linux的串⼝模块编程，然后在Qt中使⽤QSocketNotifie来实现串⼝信息的读取。下⾯给出具体步骤。
⾸先，在Linux系统中，所有的设备⽂件都位于/dev⽬录下，以tty为前缀的⽂件，是终端设备。以tty加⼤写S开头的即为串⼝设备⽂件，如ttyS0即为串⼝0（即COM0）。但在嵌⼊式Linux中，串⼝是以ttySAC为前缀的，如ttySAC0即代表串⼝0。
其次，在Linux系统中，要对⽂件进⾏相应地操作，必须先打开它，对串⼝设备⽂件也不例外，所以需要调⽤open函数来打开对应的串⼝端⼝。另外在打开的同时，还需要设置打开⽂件的合适属性（如可读可写、不将设备分配为控制终端、⽆延时模式等）。 ⽐如，可执⾏语句“open("/dev/ttySAC0", O_RDWR |O_NOCTTY | O_NDELAY);”。
接下来，需要对打开的串⼝进⾏配置，其中的重要参数有：波特率、数据位数、停⽌位位数、奇偶校验、硬件流量控制等。在Linux中，这些配置项⽬由⼀个名为termios 结构体实现，结合前⾯的打开串⼝，可以⼀起写在⼀个串⼝初始化函数中，如下 。
int MainWindow::UART_Init(void)
{
struct termios opt;
fdUart = open("/dev/ttySAC1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
tcgetattr(fdUart, &opt); //获取当前打开的串⼝参数到termios型结构体mycom中
opt.c_cflag &= ~(PARENB | CSTOPB | CSIZE | OPOST);//⽆奇偶校验、1位停⽌位、原始模式
opt.c_cflag |= (CS8 | CLOCAL | CREAD); //8位数据位
cfsetispeed(&opt, B9600);
cfsetospeed(&opt, B9600); //波特率为9600
opt.c_cc[VMIN] = 0;
opt.c_cc[VTIME] = 0;
tcflush(fdUart,TCIOFLUSH); //清除输出输⼊缓冲
if (tcsetattr(fdUart, TCSANOW, &opt) < 0) //使⽤mycom中的参数设置当前已打开的串⼝，不等数据传输完毕就⽴即改变
{
return -1;
}
return fdUart;
}
接下来需要在Qt的主程序中，加⼊串⼝初始化，创建⼀个QSocketNotifier类的对象并将其实例化，建⽴信号与槽的连接函数，如下。MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
QMainWindow(parent),
ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
UART_Init();
QSocketNotifier *com0_notifier;
com0_notifier = new QSocketNotifier(fdUart, QSocketNotifier::Read, this);
connect(com0_notifier, SIGNAL(activated(int)), this, SLOT(SerialIncoming(void)));
}
最后，还要写⼀个槽函数来读取串⼝数据，如下。
void MainWindow::SerialIncoming(void)
{
char buff[8];
read(fdUart,buff,8);
}
在上述程序中，⽂件描述符fdUart应定义为全局变量。程序运⾏后，只要串⼝接收到数据，就会触发SerialIncoming函数，然后把收到的数据存⼊buff数组中，以供后续处理之⽤。当然，若要向串⼝发送数据，直接写fdUart即可，⽐如执⾏“write(fdUart,buff,8);”即可把buff中的8个字节数据及时发送出去。
为了让上述程序能够正常运⾏，还需要包含下⾯的三个头⽂件。
#include
#include
#include
本例给出的只是⼀个最⼩框架，在具体应⽤时，还要根据实际的项⽬进⾏适当的修改。
