一套qt c++的串口通信

news2025/6/2 5:17:38

实现了创建线程使用串口的功能

具备功能:
1.线程使用串口
2.定时发送队列内容，防止粘包
3.没处理接收粘包，根据你的需求来，handleReadyRead函数中，可以通过m_receiveBuffer来缓存接收，然后拆分数据来处理

源码

serialportmanager.h

#ifndef SERIALPORTMANAGER_H
#define SERIALPORTMANAGER_H

#include <QObject>
#include <QtSerialPort/QSerialPort>
#include <QtSerialPort/QSerialPortInfo>
#include <QObject>
#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>
#include <QThread> // 添加 QThread 头文件
#include <QMetaObject> // 添加 QMetaObject 头文件
#include <QQueue> // 添加 QQueue 头文件
#include <QTimer> // 添加 QTimer 头文件

class SerialPortManager : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit SerialPortManager(QObject *parent = nullptr);
    ~SerialPortManager();

    // 打开串口 (调用将在工作线程执行)
    Q_INVOKABLE bool openPort(const QString &portName, int baudRate, QSerialPort::DataBits dataBits = QSerialPort::Data8,
                              QSerialPort::Parity parity = QSerialPort::NoParity, QSerialPort::StopBits stopBits = QSerialPort::OneStop);
    // 关闭串口 (调用将在工作线程执行)
    Q_INVOKABLE void closePort();
    // 写入数据 (调用将在工作线程执行)
    Q_INVOKABLE qint64 writeData(const QByteArray &data);
    Q_INVOKABLE qint64 writeString(const QString &str);

    //带参数的
    Q_INVOKABLE qint64 writeCommnd(const QString &baseCommad,QStringList strParas);

    // 检查串口是否打开 (调用将在工作线程执行)
    Q_INVOKABLE bool isOpen();

    // 获取可用串口列表 (静态方法，主线程安全)
    static QStringList availablePorts();

signals:
    void dataReceived(const QByteArray &data);
    void portError(const QString &errorDescription);
    void portOpened();
    void portClosed();
    // 内部信号，用于触发工作线程中的初始化
    void initSerialPortSignal();

public slots:
    void _closePortSlot();
private slots:
    // 这些槽函数将在工作线程中执行
    void _openPortSlot(const QString &portName, int baudRate, QSerialPort::DataBits dataBits,
                       QSerialPort::Parity parity, QSerialPort::StopBits stopBits, bool *result);

    void _writeDataSlot(const QByteArray &data, qint64 *result);
    void _isOpenSlot(bool *result) const;

    void handleReadyRead();
    void handleError(QSerialPort::SerialPortError error);
    void _initSerialPort(); // 在工作线程中初始化串口对象
    void _cleanupSlot();    // 在工作线程退出前执行清理
    void sendDataFromQueue(); // 定时器超时槽函数，发送队列中的数据

private:
    QSerialPort *m_serialPort; // 将在工作线程中创建和使用
    QThread *m_workerThread;   // 串口操作的工作线程
    QQueue<QByteArray> m_dataQueue; // 数据发送队列
    QTimer *m_sendTimer; // 发送定时器
    QByteArray m_receiveBuffer; // 接收数据缓冲区
};

#endif // SERIALPORTMANAGER_H

serialportmanager.cpp

#include "serialportmanager.h"
#include <QDebug> // 用于调试

SerialPortManager::SerialPortManager(QObject *parent) : QObject(nullptr), // 关键: 初始化时设置父对象为nullptr，以允许moveToThread
    m_serialPort(nullptr), // 初始化为 nullptr，将在工作线程中创建
    m_workerThread(new QThread())  // m_workerThread 创建时不指定父对象，其生命周期将单独管理
{
    Q_UNUSED(parent); // 如果传递了parent，明确表示它在这里没有被使用来设置父子关系
    // 将 SerialPortManager 对象本身移动到工作线程
    this->moveToThread(m_workerThread);

    // 连接信号以在工作线程启动后初始化串口
    connect(m_workerThread, &QThread::started, this, &SerialPortManager::_initSerialPort);
    // 连接信号以在工作线程结束时自动删除 QThread 对象
    connect(m_workerThread, &QThread::finished, m_workerThread, &QObject::deleteLater);

    // 启动工作线程
    m_workerThread->start();
}

SerialPortManager::~SerialPortManager()
{
    if (m_workerThread->isRunning()) {
        // 连接 cleanupSlot 以在线程完成前执行清理
        // 使用 Qt::DirectConnection 确保 _cleanupSlot 在 m_workerThread 中执行
        connect(m_workerThread, &QThread::finished, this, &SerialPortManager::_cleanupSlot, Qt::DirectConnection);

        // 请求退出线程
        m_workerThread->quit();
        // 等待线程结束，m_workerThread 会通过之前连接的 deleteLater 自行删除
        if (!m_workerThread->wait(5000)) { // 增加等待时间以确保清理完成
            qWarning() << u8"SerialPortManager: 工作线程未及时完成，尝试终止。";
            m_workerThread->terminate(); // 强制终止作为最后手段
            m_workerThread->wait();      // 等待终止完成
        }
        qDebug() << u8"SerialPortManager: 工作线程已完成。";
    } else {
        // 如果线程没有运行，但 m_workerThread 对象仍然存在，也应该安排删除
        // (虽然理论上 connect m_workerThread finished to deleteLater 应该处理了，但作为安全措施)
        if (m_workerThread) {
             m_workerThread->deleteLater();
        }
    }
    qDebug() << u8"SerialPortManager 已销毁。";
}

void SerialPortManager::_cleanupSlot()
{
    if (m_serialPort && m_serialPort->isOpen()) {
        m_serialPort->close();
        qDebug() << u8"串口在 _cleanupSlot 中关闭。";
    }
}

void SerialPortManager::_initSerialPort()
{
    // 这个函数在 m_workerThread 中执行
    m_serialPort = new QSerialPort(this); // parent 为 this，确保随 SerialPortManager 销毁
    connect(m_serialPort, &QSerialPort::readyRead, this, &SerialPortManager::handleReadyRead);
    connect(m_serialPort, &QSerialPort::errorOccurred, this, &SerialPortManager::handleError);

    m_sendTimer = new QTimer(this); // parent 为 this，确保随 SerialPortManager 销毁
    connect(m_sendTimer, &QTimer::timeout, this, &SerialPortManager::sendDataFromQueue);
    m_sendTimer->start(100); // 0.1秒 (100毫秒) 执行一次

    qDebug() << u8"SerialPortManager 在线程中初始化:" << QThread::currentThreadId();
}


bool SerialPortManager::openPort(const QString &portName, int baudRate, QSerialPort::DataBits dataBits,
                               QSerialPort::Parity parity, QSerialPort::StopBits stopBits)
{
    if (QThread::currentThread() == m_workerThread) {
        // 如果已经在工作线程，直接调用
        bool result = false;
        _openPortSlot(portName, baudRate, dataBits, parity, stopBits, &result);
        return result;
    }

    bool result = false;
    // 使用 BlockingQueuedConnection 确保调用完成并获取结果
    QMetaObject::invokeMethod(this, "_openPortSlot", Qt::BlockingQueuedConnection,
                              Q_ARG(QString, portName),
                              Q_ARG(int, baudRate),
                              Q_ARG(QSerialPort::DataBits, dataBits),
                              Q_ARG(QSerialPort::Parity, parity),
                              Q_ARG(QSerialPort::StopBits, stopBits),
                              Q_ARG(bool*, &result));
    return result;
}

void SerialPortManager::_openPortSlot(const QString &portName, int baudRate, QSerialPort::DataBits dataBits,
                                    QSerialPort::Parity parity, QSerialPort::StopBits stopBits, bool *result)
{
    if (!m_serialPort) {
        *result = false;
        emit portError(u8"串口对象未初始化。");
        return;
    }
    if (m_serialPort->isOpen()) {
        m_serialPort->close();
    }
    m_serialPort->setPortName(portName);
    m_serialPort->setBaudRate(baudRate);
    m_serialPort->setDataBits(dataBits);
    m_serialPort->setParity(parity);
    m_serialPort->setStopBits(stopBits);
    m_serialPort->setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);

    if (m_serialPort->open(QIODevice::ReadWrite)) {
        emit portOpened();
        *result = true;
    } else {
        emit portError(m_serialPort->errorString());
        *result = false;
    }
}

void SerialPortManager::sendDataFromQueue()
{
    if (m_serialPort && m_serialPort->isOpen() && !m_dataQueue.isEmpty()) {
        QByteArray dataToSend = m_dataQueue.dequeue();
        qDebug() << u8"从队列发送数据:" << dataToSend;
        m_serialPort->write(dataToSend);
    }
}

void SerialPortManager::closePort()
{
    if (QThread::currentThread() == m_workerThread) {
        _closePortSlot();
        return;
    }
    QMetaObject::invokeMethod(this, "_closePortSlot", Qt::QueuedConnection);

}

void SerialPortManager::_closePortSlot()
{
    m_dataQueue.clear(); // 清空队列中的剩余数据

    if (m_serialPort && m_serialPort->isOpen()) {
        m_serialPort->close();
        emit portClosed();
    }
}

qint64 SerialPortManager::writeData(const QByteArray &data)
{
    if (QThread::currentThread() == m_workerThread) {
        qint64 result = -1;
        _writeDataSlot(data, &result);
        return result;
    }

    qint64 result = -1;
    QMetaObject::invokeMethod(this, "_writeDataSlot", Qt::BlockingQueuedConnection,
                              Q_ARG(QByteArray, data),
                              Q_ARG(qint64*, &result));
    return result;
}

qint64 SerialPortManager::writeString(const QString &str)
{
    return writeData(str.toUtf8());
}

qint64 SerialPortManager::writeCommnd(const QString &baseCommad, QStringList strParas)
{
    QString strSendData = "<";
    strSendData+=baseCommad;
    for(QString para : strParas)
    {
        strSendData+=" ";
        strSendData +=para;
    }
    strSendData +=">";
    return writeString(strSendData);
}

void SerialPortManager::_writeDataSlot(const QByteArray &data, qint64 *result)
{
    // 将数据添加到队列，而不是直接发送
    m_dataQueue.enqueue(data);
    qDebug() << u8"数据已添加到发送队列，当前队列大小:" << m_dataQueue.size();
    *result = data.size(); // 返回添加到队列的数据大小
}

bool SerialPortManager::isOpen()
{
    if (QThread::currentThread() == m_workerThread) {
        bool localResult = false;
        _isOpenSlot(&localResult);
        return localResult;
    }
    bool result = false;
    // 使用 const_cast 是因为 invokeMethod 的槽函数参数不能是 const 的，但逻辑上是 const
    QMetaObject::invokeMethod(const_cast<SerialPortManager*>(this), "_isOpenSlot", Qt::BlockingQueuedConnection,
                              Q_ARG(bool*, &result));
    return result;
}

void SerialPortManager::_isOpenSlot(bool *result) const
{
    if (m_serialPort) {
        *result = m_serialPort->isOpen();
    } else {
        *result = false;
    }
}

QStringList SerialPortManager::availablePorts()
{
    QStringList portNames;
    const auto infos = QSerialPortInfo::availablePorts();
    for (const QSerialPortInfo &info : infos) {
        portNames.append(info.portName());
    }
    return portNames;
}

void SerialPortManager::handleReadyRead()
{
    if (!m_serialPort || !m_serialPort->isOpen() || !m_serialPort->bytesAvailable())
        return;

    QByteArray data = m_serialPort->readAll();
    if (data.isEmpty()) {
        return;
    }
    emit dataReceived(data);
    }
}

void SerialPortManager::handleError(QSerialPort::SerialPortError error)
{
    if (!m_serialPort) return;
    // NoError 也是一个 error 枚举值，但通常我们只关心实际的错误
    if (error != QSerialPort::NoError) {
        emit portError(m_serialPort->errorString());
    }
}

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