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前言
STM32MP157串口调试助手
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前言

本篇分享：

为STM32MP157开发板设计一个QT版的串口调试助手。

环境介绍：

系统：Linux
硬件：正点原子STM32MP157开发板

STM32MP157串口调试助手

widget.ui

设计的ui界面如下图所示：

在这里插入图片描述

该界面可分为发送区（上半部分）和接收区 （下半部分），整体为垂直布局。

发送区

左边为文本框，用于显示串口接收的数据。
右边为串口的配置和打开、关闭串口、清空接收区的按钮。
端口等文字描述使用QLabel控件，下拉框使用QComboBox控件，按钮使用QPushButton控件。
发送区整体为水平布局，右半部分整体为垂直布局，局部为水平布局。

接收区

左边为文本框，用于输入要发送的数据。
右边为发送、清空按钮以及发送的相关配置。
按钮使用QPushButton控件，自动发送周期编辑框使用QLineEdit控件，发送新行、自动发送单选框使用QCheckBox控件。
接收区整体为水平布局，右半部分整体为垂直布局，局部为水平布局。

pro文件

QT       += core gui serialport

这行代码是在使用Qt框架中的pro项目文件中使用的，它指定了在构建这个项目时需要链接哪些Qt模块。具体来说，它指定了需要链接core、gui和serialport三个模块。

core：Qt核心模块，提供了Qt基础库和一些基本的非GUI功能，如信号槽机制、容器、文件操作等。
gui：Qt图形用户界面模块，提供了Qt图形库和一些GUI相关的类，如窗口、按钮、标签、列表框等。
serialport：Qt串口通信模块，提供了串口通信相关的类。

在编写Qt程序时，我们需要使用这些模块提供的类和函数，而在构建程序时，需要链接这些模块才能使程序正确运行。因此，在.pro文件中使用QT关键字来指定需要链接的模块是很重要的一步。

widget.h

头文件

#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>
#include <QTimer>

<QSerialPort>：Qt提供的串口通信相关的头文件，包含了QSerialPort类的定义。QSerialPort类提供了与串口进行通信的功能，如打开、关闭串口、读取、写入数据等。
<QSerialPortInfo>：Qt提供的串口信息相关的头文件，包含了QSerialPortInfo类的定义。QSerialPortInfo类提供了获取串口信息的功能，如获取当前系统上所有可用的串口列表、获取每个串口的名称、描述、制造商、产品ID等信息。
<QTimer>：Qt提供的定时器相关的头文件，包含了QTimer类的定义。QTimer类提供了在一定时间间隔后触发某些事件的功能，如一定时间后执行一段代码、周期性地执行一段代码等。通过使用QTimer，可以方便地实现定时执行某些操作的功能，如定时发送串口数据、定时检测串口状态等。

槽函数

在Qt框架中，信号（signal）和槽（slot）是一种重要的机制，用于在对象之间进行通信。信号是在对象中定义的特殊函数，用于通知其他对象发生了某个事件。而槽是另一个对象中定义的特殊函数，用于响应信号并执行相应的操作。

QT槽函数就是被信号连接的特殊函数，它会在接收到信号时被自动调用。通过将信号与槽函数相关联，可以实现对象之间的通信和交互。在Qt中，可以使用connect函数将信号和槽函数连接起来。connect函数有两种方式：

1.使用函数指针连接信号和槽函数

函数原型：
connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot);

参数：
sender -- 发送信号的对象
signal -- 表示Sender类中名为signal的信号函数的指针
receiver -- 接收信号的对象
slot -- 表示Receiver类中名为slot的槽函数的指针

2.使用信号和槽函数的字符串连接信号和槽函数

函数原型：
connect(sender, SIGNAL(signal()), receiver, SLOT(slot()));

参数：
sender -- 发送信号的对象
signal -- 表示信号函数的名称
receiver -- 接收信号的对象
slot -- 表示槽函数的名称

无论使用哪种方式连接信号和槽函数，都必须保证信号和槽函数的参数类型和参数个数一致。当发送信号时，所有连接的槽函数都会被自动调用，并按照连接的顺序执行。

总之，QT槽函数是一种特殊函数，用于响应与之连接的信号并执行相应的操作。通过将信号与槽函数相关联，可以实现对象之间的通信和交互。

/*槽函数*/
private slots:
	/*按键点击*/
    void on_btn_open_clicked();//开关串口
    void on_btn_cleanR_clicked();//清空读取区数据
    void on_btn_send_clicked();//发送数据
    void on_btn_cleanS_clicked();//清空发送区数据
	/*串口数据读取*/
    void read_Data();//读取串口数据
	/*单选框状态改变*/
    void on_cb_newLine_stateChanged(int arg1);//发送新行
    void on_cb_auto_stateChanged(int arg1);//自动发送

成员声明

/*成员变量*/
private:
    Ui::Widget *ui;
    QSerialPort *serialPort;//指向QSerialPort类的指针
    QTimer *auto_Timer;//定时器
    bool cb_new_select = 0;//发送新行标志位
    bool cb_auto_select = 0;//自动发送标志位

widget.cpp

头文件

#include <QDebug>
#include <QMessageBox>
#include <QTimer>

<QDebug>: 这是Qt框架中的一个调试工具，允许程序员在代码中插入打印调试信息的语句，以帮助调试程序。
<QMessageBox>: 这也是Qt框架中的一个类，用于创建弹出对话框，通常用于提示用户或请求用户进行操作。
<QTimer>: 这是Qt框架中的一个类，用于创建定时器，可以在指定时间间隔内执行某些操作，例如更新UI界面或执行后台任务等。

这些头文件是在Qt应用程序中使用的，可能会在类的定义或者实现中包含这些头文件。例如，可以使用 qDebug() 函数打印调试信息，使用 QMessageBox 类创建一个消息对话框，使用 QTimer 类创建一个定时器来执行某些操作。

扫描串口并添加到下拉列表

/*扫描本机的串口并且添加到下拉列表*/
foreach (const QSerialPortInfo &info, QSerialPortInfo::availablePorts()) {
    
    
    ui->cmb_port->addItem(info.portName());
}

foreach是一个关键字，可以起到循环作用，这里用于遍历当前计算机可用的串口。QSerialPortInfo::availablePorts()是一个静态函数，返回一个列表，包含计算机上可用的所有串口信息。该循环在每次中将可用串口的信息保存在info变量中。

ui->cmb_port是一个指向下拉列表控件的指针。addItem()函数用于将串口的名称添加到下拉列表控件中，结合以上即可循环将可用的串口名称添加到下拉控件中。

串口配置

参数获取

在串口配置时，需要获取用户在串口调试助手选择的参数。调用控件的currentText()方法即可获取控件的文本内容。例：

ui->cmb_port->currentText()

该行代码可以获取控件当前的文本内容。

如波特率、数据位、停止位则还可以将文本转为数字再进行判断。例：

ui->cmb_rate->currentText().toInt()

该行代码可以获取控件的波特率并将其转换为数字。

配置参数

函数：

/*配置串口名称*/
函数原型：
void QSerialPort::setPortName(const QString &name);
参数：
name -- 串口名称

/*配置波特率*/
函数原型：
void QSerialPort::setBaudRate(qint32 baudRate, QSerialPort::Directions directions = QSerialPort::AllDirections);    
参数：
baudRate -- 波特率
directions -- 不传入默认为QSerialPort::AllDirections，即双向通讯

/*配置数据位*/
函数原型：
void QSerialPort::setDataBits(QSerialPort::DataBits dataBits);
参数：
dataBits -- 数据位数

/*配置停止位*/
函数原型：
void QSerialPort::setStopBits(QSerialPort::StopBits stopBits);
参数：
stopBits -- 停止位数

/*配置奇偶校验位*/
函数原型：
void QSerialPort::setParity(QSerialPort::Parity parity);
参数：
parity -- 奇偶校验位

/*配置流控制*/
函数原型：
void QSerialPort::setFlowControl(QSerialPort::FlowControl flowControl);
参数：
flowControl -- 是否设置流控制

代码：

/*串口名、波特率配置*/
serialPort->setPortName(ui->cmb_port->currentText());
serialPort->setBaudRate(ui->cmb_rate->currentText().toInt());

/*数据位配置*/
switch (ui->cmb_data->currentText().toInt()) {
    
    
    case 5:
        serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data5);
        break;
    case 6:
        serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data6);
        break;
    case 7:
        serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data7);
        break;
    case 8:
        serialPort->setDataBits(QSerialPort::Data8);
        break;
}

/*停止位配置*/
switch (ui->cmb_stop->currentText().toInt()) {
    
    
    case 1:
        serialPort->setStopBits(QSerialPort::OneStop);
        break;
    case 2:
        serialPort->setStopBits(QSerialPort::TwoStop);
        break;
}

/*校验位配置*/
if(ui->cmb_check->currentText()=="无")
    serialPort->setParity(QSerialPort::NoParity);
else if(ui->cmb_check->currentText()=="奇")
    serialPort->setParity(QSerialPort::OddParity);
else if(ui->cmb_check->currentText()=="偶")
    serialPort->setParity(QSerialPort::EvenParity);

/*关闭流控制*/
serialPort->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);

打开、关闭串口

使用open()、close() 函数实现串口的打开和关闭。

/*打开串口*/
函数原型：
bool open(QIODevice::OpenMode mode = QIODevice::ReadWrite);
参数：
mode -- 串口打开模式,不传入默认为QIODevice::ReadWrite，即读写模式

/*关闭串口*/
serialPort->close();

读取数据

信号

当串口接收到数据时，会触发 serialPort 对象的 readyRead 信号，当该信号被触发时，表示串口已准备好接收数据，接下来可以进行数据的读取操作。

读数据函数

函数原型：
QByteArray readAll();

使用：
void Widget::read_Data()
{
    
    
    /*读取串口所有数据并显示到文本框*/
    ui->text_receive->insertPlainText(serialPort->readAll());
}

代码

/*检测到有数据可读时自动执行数据读取*/
connect(serialPort, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(read_Data()));

发送数据

当点击发送按键或自动发送时，槽函数on_btn_send_clicked被执行，函数调用 write() 函数，实现通过当前打开的串口发送发送区的数据。

函数原型：
qint64 write(const QByteArray &data);
参数：
data -- 要发送的数据

/*发送数据串口数据*/
void Widget::on_btn_send_clicked()
{
    
    
    serialPort->write(ui->text_send->toPlainText().toUtf8());
}

清空接收、发送区

当点击清空接收、发送区按键时，槽函数on_btn_cleanR_clicked（清空接收区）、on_btn_cleanS_clicked（清空发送区）被执行，函数中调用文本框的 clear() 函数清空文本框数据。

/*清空接收区数据*/
void Widget::on_btn_cleanR_clicked()
{
    
    
    ui->text_receive->clear();
}

/*清空发送区数据*/
void Widget::on_btn_cleanS_clicked()
{
    
    
    ui->text_send->clear();
}

发送新行

勾选或取消勾选发送新行单选框时，槽函数on_cb_newLine_stateChanged被执行，若当前为勾选状态（参数arg1为2）则将发送新行标志位cb_new_select置1，否则将发送新行标志位cb_new_select清零，在数据发送函数on_btn_send_clicked中判断当前是否为自动换行，若是则在数据末尾添加换行符。

/*发送新行单选框状态改变*/
void Widget::on_cb_newLine_stateChanged(int arg1)
{
    
    
    if(arg1 == 2)//选中
    {
    
    
        cb_new_select = 1;//发送新行标志位置1
    }
    else if(arg1 == 0)//未选中
    {
    
    
        cb_new_select = 0;//发送新行标志位清零
    }
}

/*串口数据发送*/
void Widget::on_btn_send_clicked()
{
    
    
    if(cb_new_select)//勾选发送新行
        serialPort->write((ui->text_send->toPlainText()+"\n").toUtf8());
    else//未勾选发送新行
        serialPort->write(ui->text_send->toPlainText().toUtf8());
}

定时发送

勾选或取消勾选定时发送单选框时，槽函数on_cb_auto_stateChanged被执行，若当前为勾选状态（参数arg1为2）则开启定时器，否则关闭定时器。定时结束时（用户自己设定时长）自动执行数据发送函数on_btn_send_clicked。

/*创建定时器对象*/
auto_Timer = new QTimer();
/*设置定时器为精确地定时，毫秒级精度*/
auto_Timer->setTimerType(Qt::PreciseTimer);
/*定时结束自动执行发送数据*/
connect(auto_Timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(on_btn_send_clicked()));

/*自动发送单选框状态改变*/
void Widget::on_cb_auto_stateChanged(int arg1)
{
    
    
    if(arg1 == 2)//选中
    {
    
    
        cb_auto_select = 1;//自动发送标志位置1
        auto_Timer->start(ui->text_ms->text().toInt());//定时器启动
    }
    else if(arg1 == 0)//未选中
    {
    
    
        cb_auto_select = 0;//自动发送标志位清零
        auto_Timer->stop();//定时器停止
    }
}

/*串口数据发送*/
void Widget::on_btn_send_clicked()
{
    
    
    if(cb_new_select)//勾选发送新行
        serialPort->write((ui->text_send->toPlainText()+"\n").toUtf8());
    else//未勾选发送新行
        serialPort->write(ui->text_send->toPlainText().toUtf8());
}

移植

安装含编译 Qt 应用程序的交叉编译工具链

在虚拟机上成功运行该项目后，接下来开始进行交叉编译，将该串口调试助手移植到开发板上。首先，需要安装含编译Qt应用程序的交叉编译工具链。

在这里插入图片描述

图片源于文档 【正点原子】STM32MP157快速体验。该项目使用正点原子提供的交叉编译器，详情请看该文档6.2章节安装含编译 Qt 应用程序的交叉编译工具链相关内容。上面提到的.sh文件已放置文末百度云盘。

编译及运行 Qt 应用程序

安装完后，使能交叉编译工具链的环境变量

source /opt/st/stm32mp1/3.1-snapshot/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

然后，使用终端进入该项目目录执行如下命令

将之前用Qt编译的档案清除：
make clean

使用qmake生成Makefile文件：
qmake

编译工程：
make

编译完成后会生成一个可执行文件Serial，可以用file命令查看该可执行文件的详细信息

在这里插入图片描述

文件传输

可选择使用scp方式传输，格式：scp 文件名用户名@ip地址:存储路径

scp Serial [email protected]:/home/root/

STM32MP157-QT-串口调试助手设计

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前言

STM32MP157串口调试助手

widget.ui

pro文件

widget.h

头文件

槽函数

成员声明

widget.cpp

头文件

扫描串口并添加到下拉列表

串口配置

参数获取

配置参数

打开、关闭串口

读取数据

信号

读数据函数

代码

发送数据

清空接收、发送区

发送新行

定时发送

移植

安装含编译 Qt 应用程序的交叉编译工具链

编译及运行 Qt 应用程序

文件传输

运行效果

虚拟机运行效果

开发板运行效果

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