QT入门第十四天 串口通信协议+收发数据+波特率+数据位+停止位+奇偶校验+串口识别射频RFID的卡号

第一章 常见的硬件通信接口协议

【1】硬件通信接口协议

很多硬件传感器需要用到如下的通信协议
串口(上层应用的串口代码编写，不是底层的串口代码编写)
SPI（外设串口通信，没有直接跟CPU通信，效果好）
IIC
CAN
USB
Uart
I2C

【2】使用串口的传感器

串口蓝牙，串口wifi
开发板跟电脑

第二章 串口通信的代码实现

常见的硬件校验算法有哪些？算法原理是怎么样？

CRC校验 --》循环冗余校验
哈希校验 

【1】QT和Linux串口通信的比较

QT中的串口编程(既可以在window上运行，也能在ARM平台，linux平台都能运行)
linux中的串口编程(只能在ARM平台，linux平台运行)

波特率: 串口传输数据的速度  115200表示每一秒钟传输115200个比特位
数据位：串口传输一帧数据的位数
奇偶校验：校验--》检查数据收发是否发生了错误
奇校验
偶校验
停止位：标记数据的结尾
流控: 当数据的接收端无法收到数据的时候，会通知发送端停止发送

【2】QT中的串口编程

类和方法

添加的库：  serialport
QSerialPortInfo      //获取当前系统中所有的串口信息
QSerialPort           //表示串口

(1)代码思路

第一步：获取当前系统所有的串口信息

[static] QList<QSerialPortInfo> QSerialPortInfo::availablePorts()
返回值：  QList存放的就是所有的串口信息
QString QSerialPortInfo::description() const
返回：串口的描述信息
QString QSerialPortInfo::portName() const
返回：串口的名字

第二步：创建QSerialPort 串口对象，配置串口的参数

QSerialPort::QSerialPort(const QString &name)
参数：name --》串口的名字
bool setBaudRate(qint32 baudRate)
参数：baudRate --》你要设置的波特率  QSerialPort::Baud115200
bool setDataBits(QSerialPort::DataBits dataBits)
参数：dataBits --》QSerialPort::Data8   8位数据位
bool setParity(QSerialPort::Parity parity)
参数：parity --》QSerialPort::NoParity  无奇偶校验
QSerialPort::EvenParity   偶校验
QSerialPort::OddParity    奇校验
bool setStopBits(QSerialPort::StopBits stopBits)
参数：stopBits --》QSerialPort::OneStop   1位停止位
QSerialPort::OneAndHalfStop   1.5位停止位
bool setFlowControl(QSerialPort::FlowControl flowControl)
参数：flowControl --》QSerialPort::NoFlowControl   无流控
QSerialPort::HardwareControl   硬件流控 
QSerialPort::SoftwareControl    软件流控

第三步：打开串口

bool QSerialPort::open(QIODevice::OpenMode mode)

第四步：读写串口数据

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读串口--》接收对方从串口发送过来的数据
[signal] void QIODevice::readyRead()  //关联这个信号，在槽函数中读取数据
read/readAll
写串口--》你把数据从串口发送给对方
write

第五步：关闭串口

void QSerialPort::close()

【3】实际开发使用串口的时候，参数究竟配置成什么样？？

答案：认真阅读传感器厂家提供的使用说明书–》清楚地告诉你串口该如何配置

第三章 linux中串口编程

【1】重要的结构体

struct termios
{
    
    
   //里面都是标志位，用来设置串口参数
   c_cflag   //控制模式标志位

}

【2】思路和方法【打开串口的驱动、配置串口】

第一步：打开串口的驱动

连接电脑        --》/dev/ttySAC0
右上角第一排 --》/dev/ttySAC1
右上角第二排 --》/dev/ttySAC2
右上角第三排 --》/dev/ttySAC3
open()

第二步：配置串口

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);   //获取当前串口的配置信息
参数:  fd  --》串口的文件描述符
         termios_p --》结构体指针，用来保存串口配置信息

(1)设置串口工作在原始模式(串口只用于数据的收发，不用做其它功能)

struct termios  myios;
bzero(&myios,sizeof(myios));
myios.c_cflag |=  CLOCAL | CREAD; 
void cfmakeraw(struct termios *termios_p);

(2)设置波特率，数据位，停止位，奇偶校验…

波特率：

int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
        参数：speed --》你要设置的波特率B115200      B数字(就是波特率)
数据位：
myios.c_cflag &= ~CSIZE; /* 用数据位掩码清空数据位设置 */
myios.c_cflag |= CS8;  //CS5    CS6    CS7    CS8

奇偶校验：
奇校验

myios.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
myios.c_iflag |= INPCK; 

偶校验

myios.c_cflag |= PARENB;
myios.c_cflag &= ~PARODD;	/* 清除奇校验标志，则配置为偶校验*/ 
myios.c_iflag |= INPCK;

无校验

myios.c_cflag &= ~PARENB;  //使能 --》开启    失能 --》关闭

停止位

myios.c_cflag &= ~CSTOPB;      1位停止位
myios.c_cflag |= CSTOPB;           2位停止位
设置最少读取的字符数量和最长等待时间
myiosc_cc[VTIME] = 0;
myios.c_cc[VMIN]   = 4;
让刚才的设置生效(激活配置)
int tcflush(int fd, int queue_selector);]
          参数:  fd --》串口的文件描述符 
                    queue_selector --》TCIOFLUSH  刷新串口的输入输出缓冲区
tcsetattr(int fd, int optional_actions, const struct termios*termios_p);
          参数:  fd --》串口的文件描述符 
                    optional_actions --》TCSANOW  设置立即生效

第三步：收发数据

发送 write()
接收 read()

第四步：关闭串口

close()

第四章 串口的应用–》通过串口读写获取RFID的卡号

【1】分析RFID的通信协议

通信协议：硬件传感器依照什么样的数据格式去发送/接收数据

 类似于tcp通信发送字符串/发送表情包

【2】分析ISO14443A命令

A命令(请求): 激活RFID读卡模块，使之能够对外发射电磁场，当有卡靠近模块的时候，模块能够感应到卡的存在

char  abuf[7];
abuf[0]=0x07;  //帧长
abuf[1]=0x02;  //ISO14443A
abuf[2]='A'；  // A命令
abuf[3]=0x01; //信息长度
abuf[4]=0x52; //ALL模式
abuf[5]=校验和;
abuf[6]=0x03;  //帧结束标记
//发送A命令给模块
write(fd,abuf,7);  //串口发送A命令给RFID读卡模块       主机--》从机    命令
//接收模块回复的应答信息
char rbuf[8]；
read(fd,rbuf,8);                                                               从机--》主机    状态
//判断接收的应答信息是否正确        
if(rbuf[2]==0x00)  //应答成功
        printf("A命令发送成功了!\n");
else  
        printf("A命令没有发送成功了!\n");
B命令(防碰撞):  防止多张卡同时进入磁场范围，出现读写冲突的问题(只会挑选其中一张来读写)
char  bbuf[8];
bbuf[0]=0x08;  //帧长
bbuf[1]=0x02;  //ISO14443A
bbuf[2]='B'；  // B命令
bbuf[3]=0x02; //信息长度
bbuf[4]=0x93; //一级防碰撞
bbuf[5]=0x00; 
bbuf[6]=校验和;
bbuf[7]=0x03;  //帧结束标记
//发送B命令给模块
write(fd,bbuf,8);  //串口发送B命令给RFID读卡模块       主机--》从机    命令
//接收模块回复的应答信息
char rbuf[10]；
read(fd,rbuf,10);                                                               从机--》主机    状态
//判断接收的应答信息是否正确        
if(rbuf[2]==0x00)  //应答成功
        printf("B命令发送成功了,同时得到了序列号!\n"); //卡的序列号 rbuf[4]rbuf[5]rbuf[6]rbuf[7]
else  
        printf("B命令没有发送成功了!\n");

参考代码:
第一个：以非阻塞的方式打开串口(无论串口是否有数据可读，read去读取串口数据的时候都不会阻塞)
fd = open("/dev/ttySAC1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
第二个：使用了多路复用监测串口是否有数据可读(可读就调用read去读取模块的响应信息)
第三个：延时–》while(1)执行速度太快了，串口的读写速度跟不上，所以适当延时一下

第五章 跟我一起学写代码

【1】QT实现串口编写

main.cpp

#include "mainwindow.h"

#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    
    
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>
QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
    
     class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    
    
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

private slots:
    void on_openbt_clicked();

    void on_portbox_activated(const QString &arg1);

    void on_bardbox_activated(const QString &arg1);

    void on_databox_activated(const QString &arg1);

    void on_jobox_activated(const QString &arg1);

    void on_stopbox_activated(const QString &arg1);

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QString portstr;  //端口名称
    QString bardstr; //波特率
    QString datastr;  //数据位
    QString jostr;    //奇偶校验
    QString stopstr; //停止位
    QSerialPort *myport;
};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QList>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    
    
    ui->setupUi(this);
    //获取当前系统所有可以使用的串口信息
    QList<QSerialPortInfo> mylist=QSerialPortInfo::availablePorts();
    for(auto &x:mylist)
        ui->portbox->addItem(x.portName());

    //初始化波特率
    ui->bardbox->addItem("9600");
    ui->bardbox->addItem("115200");

    //初始化数据位
    ui->databox->addItem("5");
    ui->databox->addItem("6");
    ui->databox->addItem("7");
    ui->databox->addItem("8");

    //初始化停止位
    ui->stopbox->addItem("1");
    ui->stopbox->addItem("1.5");
    ui->stopbox->addItem("2");

    //初始化奇偶校验
    ui->jobox->addItem("none");
    ui->jobox->addItem("odd");
    ui->jobox->addItem("even");

}

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

//打开串口
void MainWindow::on_openbt_clicked()
{
    
    
    //初始化串口对象
    myport=new QSerialPort(portstr);
    //获取串口配置信息
    if(bardstr=="115200")
        myport->setBaudRate(QSerialPort::Baud115200);
    if(datastr=="8")
        myport->setDataBits(QSerialPort::Data8);
    if(jostr=="none")
        myport->setParity(QSerialPort::NoParity);
    if(stopstr=="1")
        myport->setStopBits(QSerialPort::OneStop);

    myport->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);

    //打开串口
    myport->open(QIODevice::ReadWrite);
}

void MainWindow::on_portbox_activated(const QString &arg1)
{
    
    
    portstr=arg1;
}

void MainWindow::on_bardbox_activated(const QString &arg1)
{
    
    
    bardstr=arg1;
}

void MainWindow::on_databox_activated(const QString &arg1)
{
    
    
    datastr=arg1;
}

void MainWindow::on_jobox_activated(const QString &arg1)
{
    
    
    jostr=arg1;
}

void MainWindow::on_stopbox_activated(const QString &arg1)
{
    
    
    stopstr=arg1;
}

mainwindow.ui

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ui version="4.0">
 <class>MainWindow</class>
 <widget class="QMainWindow" name="MainWindow">
  <property name="geometry">
   <rect>
    <x>0</x>
    <y>0</y>
    <width>800</width>
    <height>600</height>
   </rect>
  </property>
  <property name="windowTitle">
   <string>MainWindow</string>
  </property>
  <widget class="QWidget" name="centralwidget">
   <widget class="QComboBox" name="portbox">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>100</x>
      <y>30</y>
      <width>161</width>
      <height>31</height>
     </rect>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QLabel" name="label">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>20</x>
      <y>40</y>
      <width>31</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>端口</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QLabel" name="label_2">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>20</x>
      <y>76</y>
      <width>51</width>
      <height>20</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>波特率</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QComboBox" name="bardbox">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>100</x>
      <y>70</y>
      <width>161</width>
      <height>31</height>
     </rect>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QComboBox" name="databox">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>100</x>
      <y>120</y>
      <width>161</width>
      <height>31</height>
     </rect>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QComboBox" name="jobox">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>100</x>
      <y>170</y>
      <width>161</width>
      <height>31</height>
     </rect>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QLabel" name="label_3">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>20</x>
      <y>180</y>
      <width>81</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>奇偶校验</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QLabel" name="label_4">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>20</x>
      <y>230</y>
      <width>61</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>停止位</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QComboBox" name="stopbox">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>100</x>
      <y>220</y>
      <width>161</width>
      <height>31</height>
     </rect>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QLabel" name="label_5">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>20</x>
      <y>130</y>
      <width>51</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>数据位</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QCheckBox" name="checkBox">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>370</x>
      <y>50</y>
      <width>71</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>DTR/DSR</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QLabel" name="label_6">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>370</x>
      <y>20</y>
      <width>31</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>流控</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QCheckBox" name="checkBox_2">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>370</x>
      <y>80</y>
      <width>71</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>RTS/CTS</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QCheckBox" name="checkBox_3">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>370</x>
      <y>110</y>
      <width>71</width>
      <height>16</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>XON/XOFF</string>
    </property>
   </widget>
   <widget class="QPushButton" name="openbt">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>20</x>
      <y>280</y>
      <width>241</width>
      <height>41</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="text">
     <string>打开串口</string>
    </property>
   </widget>
  </widget>
  <widget class="QMenuBar" name="menubar">
   <property name="geometry">
    <rect>
     <x>0</x>
     <y>0</y>
     <width>800</width>
     <height>22</height>
    </rect>
   </property>
  </widget>
  <widget class="QStatusBar" name="statusbar"/>
 </widget>
 <resources/>
 <connections/>
</ui>

界面设计：

【2】串口通信应用领域

串口概述
常见的数据通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种。

并行通信是指：利用多条数据传输线将一个字数据的各比特位同时传送。
它的特点是传输速度快，适用于传输距离短且传输速度较高的通信。

串行通信是指：利用一条传输线将数据以比特位为单位顺序传送。
特点是通信 线路简单，利用简单的线缆就可实现通信，降低成本，适用于传输距离长且传输速度较慢的通信。

串口设置详解
串口参数的配置读者在配置SecurCRT也已经接触过，一般包括波特率、起始位比特数、数据位比特数、停止位比特数和流控模式。在此，可以将其配置 为波特率 115200、起始位 1b、数据位 8b、停止位 1b 和无流控模式。
串口的设置主要是设置 struct termios 结构体的各成员值

＃include<termios.h> 
struct termios
{
    
    
	unsigned short	c_iflag;		/* 输入模式标志 */ 
	unsigned short	c_oflag;		/* 输出模式标志 */
	unsigned short	c_cflag;		/* 控制模式标志*/
	unsigned short	c_lflag;		/* 本地模式标志 */
	 unsigned char	c_line;		/* 线路规程 */ 
	unsigned char	c_cc[NCC];	/* 控制特性 */
	speed_t	c_ispeed;			/* 输入速度 */
	speed_t	c_ospeed;		/* 输出速度 */
};

termios 是在 POSIX 规范中定义的标准接口，表示终端设备（包括虚拟终端、串 口等）。口是一种终端设备，一般通过终端编程接口对其进行配置和控制。在具体讲 解串口相关编程之前，先了解一下终端相关知识。
终端 有 3  种 工 作 模 式 ，分 别为 规 范模 式 （ canonical  mode ）、 非规 范模 式
（non-canonical mode）和原始模式（raw mode）。


在 非规 范模 式 下， 对 参 数 MIN （ c_cc[VMIN] ）和 TIME
（c_cc[VTIME]）的设置决定 read()函数的调用方式。设置可以有 4 种不同的情况。
	MIN = 0 和 TIME = 0：read()函数立即返回。若有可读数据，则读取数据并 返回被读取的字节数，否则读取失败并返回 0。
	MIN > 0 和 TIME = 0：read()函数会被阻塞直到 MIN 个字节数据可被读取。
	MIN = 0 和 TIME > 0：只要有数据可读或者经过 TIME 个十分之一秒的时间， read()函数则立即返回，返回值为被读取的字节数。如果超时并且未读到数 据，则 read()函数返回 0。
	MIN > 0 和 TIME > 0：当有 MIN 个字节可读或者两个输入字符之间的时间 间隔超过 TIME 个十分之一秒时，read()函数才返回。因为在输入第一个字符 之后系统才会启动定时器，所以在这种情况下，read()函数至少读取一个字 节之后才返回。

按照严格意义来讲，原始模式是一种特殊的非规范模式。在原始模式下，所有的 输入数据以字节为单位被处理。在这个模式下，终端是不可回显的，而且所有特定的 终端输入/输出控制处理不可用。通过调用 cfmakeraw()函数可以将终端设置为原始模 式

第六章 往期内容你复习了吗？

第一期 QT上位机安装与新建项目教程

第二期 QT平台使用规则和代码逻辑学习

第三期 QT中信号与槽和字符串QString的使用

第四期 QT组件布局管理器和多界面传参跳转

第五期 QT消息盒子-对话框-定时器-日期和时间

第六期 QTmplayer视频播放器+列表框+交叉编译QT程序+QT控制硬件+多进程

第七期 QTwindows打包QT工程+多线程QThread+菜单栏+打包QT程序

第八期 QT网络编程TCP/IP/UDP+Http和JSON解析+qt事件软键盘

第九期 QT音视频Linux中的V4L2摄像头编程

第十期 QT容器及摄像头配合多线程、定时器显示jpeg图片

第十一期 QT安装和使用alsa库和jpeg库实现音视频录制

第十二期 QT实现计划及函数指针+指针函数+函数数组指针+笔试题分析+软键盘的隐藏和显示

第十三期 QT嵌入式数据库sqlite3介绍移植教程和使用SQL语句【插入，查询，删除，修改】

第十四期 QT QSqlite3数据库操作【增删改查精髓】