基于Python+PyQt5實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)采集和顯示
本節(jié)我們將會(huì)通過PyQt5實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)通信,涉及到的技術(shù)棧包括:Python、PyQt5。
一、環(huán)境搭建
1.1 Python 3.X安裝
直接從官網(wǎng)下載安裝包:Index of /ftp/python/;
這里我下載的包為https://www.python.org/ftp/python/3.9.6/python-3.9.6-amd64.exe,安裝版本:python 3.9.6 。
雙擊開始安裝的時(shí)候,一定要把下面的 Add Path勾上 (表示添加到環(huán)境變量,這樣cmd也能使用了),其他一路Next安裝完成。默認(rèn)會(huì)安裝一鍵式工具pip。
pip工具鏡像源配置。配置方法如下:
- 在
cmd窗口下執(zhí)行echo %HOMEPATH%獲取用戶HOME目錄,并在該目錄下創(chuàng)建pip目錄; - 在
pip目錄下創(chuàng)建pip.ini文件。記住,后綴必須是.ini格式。并在該文件中寫入如下內(nèi)容;
內(nèi)容如下:
[global] index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple [install] trusted-host = pypi.tuna.tsinghua.edu.cn
1.2 安裝Pycharm
官方網(wǎng)站:http://www.jetbrains.com/pycharm/,提供以下安裝版本:
Professional:專業(yè)版(收費(fèi),網(wǎng)上一大堆破解方法)Community:社區(qū)版(免費(fèi),我用的這個(gè)),下載版本為pycharm-community-2023.3.4.exe;

1.3 PyQt5安裝
使用pip工具安裝PyQt5工具,執(zhí)行:
pip install pyqt5
如果慢,用國(guó)內(nèi)源:
pip install pyqt5 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
使用pip工具安裝PyQt5-tools工具,執(zhí)行:
pip install pyqt5-tools
如果慢,用國(guó)內(nèi)源:
pip install pyqt5-tools -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
工具安裝完成后的路徑在E:\Program Files\Python\Lib\site-packages。
PyQt5主要有三個(gè)部分:
QtCore: 包含了核心的非GUI的功能。主要和時(shí)間、文件與文件夾、各種數(shù)據(jù)、模型、流、URLs、mime類文件、進(jìn)程與線程一起使用;QtGui: 包含了窗口系統(tǒng)、事件處理、2D圖像、基本繪畫、字體和文字類;QtWidgets: 包含了一些創(chuàng)建桌面的UI元素和控件;
1.4 環(huán)境配置
PyCharm是開發(fā)Python程序主流常用的IDE。為方便調(diào)用Qt Designer實(shí)現(xiàn)界面開發(fā)和編譯相應(yīng)完成,可以在PyCharm配置Qt Designer和PyUIC、Pyrcc。
其中Qt Designer是Qt 設(shè)計(jì)師,PyUics是把UI界面轉(zhuǎn)換成py文件,Pyrcc是資源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。
打開PyCharm, 新建一個(gè)項(xiàng)目,項(xiàng)目名稱為serial_port。

這里Python path選擇我們之前安裝的python 3.9.6的路徑:E:\Program Files\Python\python.exe。
1.4.1 配置Qt Designer
菜單File ->Settings -> Tools -> External Tools -> +號(hào),進(jìn)行添加。 參數(shù)配置說明:
- Name:填入Qt Designer,實(shí)際可以任意取值;
- Program:designer.exe程序絕對(duì)路徑。根據(jù)實(shí)際安裝路徑填寫,這里我配置的是E:\Program Files\Python\Lib\site-packages\qt5_applications\Qt\bin\designer.exe;
- Working directory: 填入$FileDir$,固定取值;
具體如下:

1.4.2 配置PyUIC
該工具是用于將Qt Designer工具開發(fā)完成的.ui文件轉(zhuǎn)化為.py文件。配置打開路徑同Qt Designer,參數(shù)配置說明:
Name:填入PyUIC,實(shí)際可以任意取值。Program:python.exe程序絕對(duì)路徑,根據(jù)實(shí)際安裝路徑填寫,這里我配置的是E:\Program Files\Python\python.exe;Arguments:-m PyQt5.uic.pyuic $FileName$ -o $FileNameWithoutExtension$.py;Working directory: 填入$FileDir$,固定取值;
具體如下:

1.4.3 配置Pyqcc
配置打開路徑同Qt Designer。參數(shù)配置說明:
Name:填入Pyqcc,實(shí)際可以任意取值。Program:這里我配置的是E:\Program Files\Python\Scripts\pyrcc5.exe;Arguments:$FileName$ -o $FileNameWithoutExtension$_rc.py;Working directory: 填入$FileDir$,固定取值;
具體如下:

1.5 測(cè)試
測(cè)試Qt Designer和PyUIC、Pyqcc配置是否成功。打開路徑:菜單欄Tools ->External Tools ->Qt Designer/PyUIC/Pyqcc;

1.5.1 ui_serial_port.ui
點(diǎn)擊Qt Designer,打開Designer程序主主界面,會(huì)彈出一個(gè)窗口,這里一般是選擇Main Window或者Widget,其中Main Window繼承自Widget,添加了一些內(nèi)容,本質(zhì)二者差不多。這里選擇的是Main Window;
將左側(cè)Widget Box中Push button空間拖到主界面,Ctrl + S保存名稱ui_serial_port.ui,默認(rèn)后綴就是.ui。

1.5.2 ui_serial_port.py
選中ui_serial_port.ui文件,同理點(diǎn)擊PyUIC,自動(dòng)完成ui_serial_port.ui文件的轉(zhuǎn)換,生成文件名為ui_serial_port.py。
1.5.3 serial_port.py
除ui界面代碼,還需要有一個(gè)邏輯代碼,而邏輯代碼個(gè)人感覺使用類的形式來組織更加方便,也更優(yōu)雅。
還記得創(chuàng)建ui時(shí)選擇的類嗎?是Widget還是Main Window,邏輯代碼類最好是繼承這個(gè)這個(gè)類,即QWidget或QMainWindow。一般的代碼結(jié)構(gòu)如下所示:
from PyQt5.QtWidgets import QMainWindow
# 導(dǎo)入設(shè)計(jì)的ui界面轉(zhuǎn)換成的py文件
from ui_serial_port import Ui_MainWindow
class SerialPort(QMainWindow):
"""
串口行為
"""
def __init__(self):
# QMainWindow構(gòu)造函數(shù)初始化
super().__init__()
self.ui = Ui_MainWindow()
# 這個(gè)函數(shù)本身需要傳遞一個(gè)MainWindow類,而該類本身就繼承了這個(gè),所以可以直接傳入self
self.ui.setupUi(self)1.5.4 main.py
在當(dāng)前項(xiàng)目下,新建main.py 文件;
import sys
from serial_port import SerialPort
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow
if __name__ == '__main__':
# 先建立一個(gè)app
app = QApplication(sys.argv)
# 初始化一個(gè)對(duì)象,調(diào)用init函數(shù),已加載設(shè)計(jì)的ui文件
ui = SerialPort()
# 顯示這個(gè)ui
ui.show()
# 運(yùn)行界面,響應(yīng)按鈕等操作
sys.exit(app.exec_())運(yùn)行程序:

二、程序設(shè)計(jì)
2.1 需求
客戶這里有一款慣性設(shè)備,在慣性裝置的AXS31接口,里面有兩路數(shù)據(jù),一路稱為導(dǎo)航解算,一路稱為原始信息。我們通過串口讀取該設(shè)備的數(shù)據(jù)并在界面顯示處理,同時(shí)還需要將讀取到的數(shù)據(jù)保存到文本中。
實(shí)際在測(cè)試時(shí)候發(fā)現(xiàn)只能接收到導(dǎo)航解算報(bào)文,因此猜測(cè)原始信息已經(jīng)被傳感器內(nèi)部轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航解算報(bào)文了。
2.1.1 導(dǎo)航解算報(bào)文
波特率:230400,數(shù)據(jù)位8,停止位1,無校驗(yàn);
| 字節(jié) | 意義 | 類型 | 所占字節(jié) | 備注 |
|---|---|---|---|---|
| 1-2 | 報(bào)文頭 | 2字節(jié) | 5a 5a | |
| 3 | 工作狀態(tài) | 1字節(jié) | 0xFF等待對(duì)準(zhǔn) 0x00碼頭對(duì)準(zhǔn) 0x01海上對(duì)準(zhǔn) 0x02牽引對(duì)準(zhǔn) 0x03 是無阻尼 0x04是慣導(dǎo)阻尼 0x05 點(diǎn)校 0x06 綜合校正 0x07 位置組合 | |
| 4 | 參數(shù)狀態(tài) | 1字節(jié) | B8 =0手動(dòng) B8=1自動(dòng) | |
| 5-8 | 運(yùn)行時(shí)間 | 4字節(jié) | 單位0.05s | |
| 9-11 | 緯度 | 3字節(jié) | 量綱93206.75556 | |
| 12-14 | 經(jīng)度 | 3字節(jié) | 量綱46603.37778 | |
| 15-16 | 升沉 | 2字節(jié) | 最小量綱100m | |
| 17-18 | 東速 | 2字節(jié) | 最小量綱100kn | |
| 19-20 | 北速 | 2字節(jié) | 最小量綱100kn | |
| 21-22 | 垂速 | 2字節(jié) | 最小量綱100m/s | |
| 23-25 | 姿態(tài)角1 | 3字節(jié) | 最小量綱0.25*93206.75556 | |
| 26-28 | 姿態(tài)角2 | 3字節(jié) | 最小量綱93206.75556 | |
| 29-31 | 姿態(tài)角3 | 3字節(jié) | 最小量綱93206.75556 | |
| 32-34 | 姿態(tài)角速率1(縱搖角速率) | 3字節(jié) | 93206.75556 度每秒 | |
| 35-37 | 姿態(tài)角速率2 (橫搖角速率) | 3字節(jié) | 93206.75556 度每秒 | |
| 38-40 | 姿態(tài)角速率3(航向角速率) | 3字節(jié) | 93206.75556度每秒 | |
| 41 | 故障碼 | 1字節(jié) | B0=1 IMU接收錯(cuò) B1=1 測(cè)角采樣錯(cuò) B2=1 接收緩存錯(cuò) B3=1 測(cè)角控制板錯(cuò) B4=1 驅(qū)動(dòng)錯(cuò) B5=1 測(cè)角錯(cuò) B6=1 激磁錯(cuò) B7=1 轉(zhuǎn)臺(tái)保護(hù)錯(cuò) | |
| 42-43 | IMUtime | 2字節(jié) | ||
| 44-47 | 備用 | 4字節(jié) | ||
| 48 | 應(yīng)答標(biāo)志 | 1字節(jié) | 可忽略 | |
| 49 | 校驗(yàn)和 | 1字節(jié) | 3-48字節(jié)累加和 |
2.1.2 原始信息報(bào)文
波特率:230400,數(shù)據(jù)位8,停止位1,無校驗(yàn);
| 字節(jié) | 意義 | 類型 | 所占字節(jié) | 備注 |
|---|---|---|---|---|
| 1-2 | 報(bào)文頭 | Int | 2字節(jié) | 5a 5a |
| 3-6 | IMUtime | Int | 4字節(jié) | 整型時(shí)戳 |
| 7-10 | GYROX | float | 4字節(jié) | 直接浮點(diǎn)數(shù) |
| 11-14 | GYROY | float | 4字節(jié) | 直接浮點(diǎn)數(shù) |
| 15-18 | GYROZ | float | 4字節(jié) | 直接浮點(diǎn)數(shù) |
| 19-22 | ACCEX | float | 4字節(jié) | 直接浮點(diǎn)數(shù) |
| 23-26 | ACCEY | float | 4字節(jié) | 直接浮點(diǎn)數(shù) |
| 27-30 | ACCEZ | float | 4字節(jié) | 直接浮點(diǎn)數(shù) |
| 31-34 | 備用 | Int | 4字節(jié) | |
| 35-37 | 轉(zhuǎn)臺(tái)角1 | Int | 3字節(jié) | 量綱2.330168888888889*e4° |
| 38-40 | 轉(zhuǎn)臺(tái)角2 | Int | 3字節(jié) | 量綱2.330168888888889*e4° |
| 41-43 | GPS經(jīng)度 | Int | 3字節(jié) | 量綱93206.75556 |
| 44-46 | GPS緯度 | Int | 3字節(jié) | 量綱46603.37778 |
| 47-48 | Para4 | Int | 2字節(jié) | |
| 49-50 | Para[2]/para[5] | Int | 2字節(jié) | |
| 51-52 | Para[3]/para[6] | Int | 2字節(jié) | |
| 53-54 | Para[7] | Int | 2字節(jié) | |
| 55-56 | Para[8] | Int | 2字節(jié) | |
| 57 | comdatavalid | Int | 1字節(jié) | |
| 58 | 校驗(yàn)和 | Int | 1字節(jié) | 3-57和校驗(yàn) |
2.2 界面設(shè)計(jì)
首先,我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶界面,包括:
- 串口配置區(qū)域:【串口】、【波特率】、【數(shù)據(jù)位】、【停止位】的設(shè)置,以及一個(gè)按鈕用于開始打開和關(guān)閉串口;
- 接收設(shè)置區(qū)域:用于設(shè)置接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)格式,支持
16進(jìn)制以及ASCII兩種格式;這里為了簡(jiǎn)單起見,程序中發(fā)送/接收采用一樣的數(shù)據(jù)格式;16進(jìn)制:例如:5a 5a 02 03 5a;ASCII格式:例如:DDR V1.12 52218f4949 cym 23/07/0;
- 數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)域:由一個(gè)文本框和一個(gè)發(fā)送按鈕組成;
- 數(shù)據(jù)接收區(qū)域:由一個(gè)文本域組成;
- 如果接收到的數(shù)據(jù)時(shí)導(dǎo)航解算或者原始信息報(bào)文,則將解析后的數(shù)據(jù)顯示在導(dǎo)航結(jié)算和原始信息區(qū)域;
界面效果如下(參考網(wǎng)上串口助手工具);

三、程序?qū)崿F(xiàn)
我們將界面原型劃分成了五個(gè)區(qū)域;
- 串口設(shè)置區(qū)域;
- 接收設(shè)置區(qū)域;
- 數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)域;
- 數(shù)據(jù)接收區(qū)域;
- 導(dǎo)航解算和原始信息區(qū)域;
我們針對(duì)這五個(gè)區(qū)域編寫相關(guān)實(shí)現(xiàn)代碼,其具體流程如下;
- 使用
Qt Designer工具按照界面原型設(shè)置窗口,主要使用到一些基礎(chǔ)控件,比如按鈕、文本框、文本域、單選框、復(fù)選框等;‘ - 針對(duì)窗體各個(gè)區(qū)域中的控件進(jìn)行初始化工作;
我們將界面相關(guān)的代碼均放置在serial_port.py文件中,該文件主要包含了如下功能;
- 界面初始化工作;
- 打開串口;
- 接收數(shù)據(jù);
- 發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.1 初始化工作
3.1.1 初始化串口設(shè)置區(qū)域
串口設(shè)置區(qū)域主要由【串口】、【波特率】、【校驗(yàn)位】、【數(shù)據(jù)位】、【停止位】下拉列表以及【打開串口】按鈕組成。
首先需要初始化【串口】、【波特率】、【校驗(yàn)位】、【數(shù)據(jù)位】、【停止位】下拉列表;

- 串口:下拉列表加載系統(tǒng)當(dāng)前可用的串口;
- 波特率:下拉列表設(shè)置常見的波特率,比如
1200、2400、9600、4800,9600,19200,384000,57600,115200,460800,921600,230400,1500000等; - 校驗(yàn)位:下拉列表設(shè)置校驗(yàn)位為
None、Odd、Even、Mark、Space; - 數(shù)據(jù)位:下拉列表設(shè)置為
5、6、7、8; - 停止位:下拉列表設(shè)置為
1、2;
設(shè)置【打開串口】按鈕點(diǎn)擊事件對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)為self.open_serial_connection,當(dāng)點(diǎn)擊【打開串口】按鈕時(shí)將會(huì)執(zhí)行該函數(shù);
代碼位于serial_port.py中__init_serial_setting__,具體如下;
def __init_serial_setting__(self):
"""
初始化串口設(shè)置相關(guān)控件默認(rèn)參數(shù)
設(shè)置下拉列表自動(dòng)補(bǔ)全 https://blog.csdn.net/xuleisdjn/article/details/51434118
:return:
"""
# 加載可用串口
self.ui.cbx_com.setEditable(False)
self.ui.cbx_com.setMaxVisibleItems(10) # 設(shè)置最大顯示下列項(xiàng) 超過要使用滾動(dòng)條拖拉
self.ui.cbx_com.setInsertPolicy(QComboBox.InsertAfterCurrent) # 設(shè)置插入方式\
port_list = list(serial.tools.list_ports.comports()) # 獲取當(dāng)前的所有串口,得到一個(gè)列表
for port in port_list:
self.ui.cbx_com.addItem(port.device)
# 初始化波特率列表
self.ui.cbx_baud_rate.setEditable(False)
self.ui.cbx_baud_rate.setMaxVisibleItems(10) # 設(shè)置最大顯示下列項(xiàng) 超過要使用滾動(dòng)條拖拉
self.ui.cbx_baud_rate.setInsertPolicy(QComboBox.InsertAfterCurrent) # 設(shè)置插入方式
for baud_rate in [1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 384000, 57600, 115200, 460800, 921600, 230400, 1500000]:
self.ui.cbx_baud_rate.addItem(str(baud_rate), baud_rate)
# 設(shè)置默認(rèn)值
self.ui.cbx_baud_rate.setCurrentIndex(7)
# 初始化校驗(yàn)位列表
self.ui.cbx_parity_bit.setEditable(False)
self.ui.cbx_parity_bit.setMaxVisibleItems(10) # 設(shè)置最大顯示下列項(xiàng) 超過要使用滾動(dòng)條拖拉
self.ui.cbx_parity_bit.setInsertPolicy(QComboBox.InsertAfterCurrent) # 設(shè)置插入方式
for (key, value) in {'None': serial.PARITY_NONE, 'Odd': serial.PARITY_ODD,
'Even': serial.PARITY_EVEN, 'Mark': serial.PARITY_MARK,
'Space': serial.PARITY_SPACE}.items():
self.ui.cbx_parity_bit.addItem(key, value)
# 設(shè)置默認(rèn)值
self.ui.cbx_parity_bit.setCurrentIndex(0)
# 初始化數(shù)據(jù)位列表
self.ui.cbx_data_bit.setEditable(False)
self.ui.cbx_data_bit.setMaxVisibleItems(10) # 設(shè)置最大顯示下列項(xiàng) 超過要使用滾動(dòng)條拖拉
self.ui.cbx_data_bit.setInsertPolicy(QComboBox.InsertAfterCurrent) # 設(shè)置插入方式
for data_bit in [serial.FIVEBITS, serial.SIXBITS, serial.SEVENBITS, serial.EIGHTBITS]:
self.ui.cbx_data_bit.addItem(str(data_bit), data_bit)
# 設(shè)置默認(rèn)值
self.ui.cbx_data_bit.setCurrentIndex(3)
# 初始化停止位列表
self.ui.cbx_stop_bit.setEditable(False)
self.ui.cbx_stop_bit.setMaxVisibleItems(10) # 設(shè)置最大顯示下列項(xiàng) 超過要使用滾動(dòng)條拖拉
self.ui.cbx_stop_bit.setInsertPolicy(QComboBox.InsertAfterCurrent) # 設(shè)置插入方式
for data_bit in [serial.STOPBITS_ONE, serial.STOPBITS_TWO]:
self.ui.cbx_stop_bit.addItem(str(data_bit), data_bit)
# 設(shè)置默認(rèn)值
self.ui.cbx_stop_bit.setCurrentIndex(0)
# 設(shè)置點(diǎn)擊打開串口按鈕對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)
self.ui.btx_start.clicked.connect(self.open_serial_connection)3.1.2 初始化串口接收區(qū)域
串口接收區(qū)域主要由【Hex】、【ASCII】單選框以及【顯示時(shí)間】復(fù)選框組成;

設(shè)置發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)格式,支持Hex和ASCII,Hex和ASCII是互斥的,默認(rèn)選中Hex,這里我們?cè)O(shè)置:
- 【
Hex】單選框點(diǎn)擊事件對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)為self.rbn_data_format_hex_clicked,當(dāng)點(diǎn)擊【Hex】單選框時(shí)將會(huì)執(zhí)行該函數(shù),在該函數(shù)內(nèi)會(huì)記錄當(dāng)前選中的是hex; - 【
ASCII】單選框點(diǎn)擊事件對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)為self.rbn_data_format_ascii_clicked,當(dāng)點(diǎn)擊【ASCII】單選框時(shí)將會(huì)執(zhí)行該函數(shù),在該函數(shù)內(nèi)出記錄當(dāng)前選中的是ascii;
【顯示時(shí)間】復(fù)選框用于設(shè)置串口接收到數(shù)據(jù)時(shí),是否在接收區(qū)域輸出當(dāng)前時(shí)間;
代碼位于serial_port.py中__init_recv_setting__,具體如下;
def __init_recv_setting__(self): """ 接收設(shè)置初始化 :return: """ self.ui.rbn_data_format_hex.clicked.connect(self.rbn_data_format_hex_clicked) self.ui.rbn_data_format_ascii.clicked.connect(self.rbn_data_format_ascii_clicked)
其中rbn_data_format_hex_clicked函數(shù);
def rbn_data_format_hex_clicked(self): """ 接收數(shù)據(jù)格式發(fā)生變化 :return: """ if self.ui.rbn_data_format_hex.isChecked(): self.ui.rbn_data_format_ascii.setChecked(False) if self.serial_thread: self.serial_thread.date_format = 'hex'
其中rbn_data_format_ascii_clicked函數(shù);
def rbn_data_format_ascii_clicked(self): """ 接收數(shù)據(jù)格式發(fā)生變化 :return: """ if self.ui.rbn_data_format_ascii.isChecked(): self.ui.rbn_data_format_hex.setChecked(False) if self.serial_thread: self.serial_thread.date_format = 'ascii'
3.1.3 初始化串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域
串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域由一個(gè)【文本域控件】組成,用于存放串口接收到的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)長(zhǎng)度默認(rèn)最長(zhǎng)為5000字符,超過5000字符自動(dòng)清空;

這里初始化【文本域控件】為只讀,并且串口接收到數(shù)據(jù)時(shí),自動(dòng)將滾動(dòng)條移動(dòng)至【文本域控件】的最低端;
代碼位于serial_port.py中__init_recv_setting__,具體如下;
def __init_recv_data_viewer__(self): """ 初始化串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域 :return: """ self.ui.txt_recv_data_viewer.setReadOnly(True) self.ui.txt_recv_data_viewer.textChanged.connect( lambda: self.ui.txt_recv_data_viewer.moveCursor(QTextCursor.End))
3.1.4 初始化串口數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)域
串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域由一個(gè)【文本輸入框】和一個(gè)【發(fā)送】按鈕組成,文本輸入框用于輸入要發(fā)送的內(nèi)容,點(diǎn)擊發(fā)送按鈕,會(huì)將文本輸入框的內(nèi)容通過當(dāng)前打開的串口發(fā)送出去;

代碼位于serial_port.py中__init_send_data_viewer__,具體如下;
def __init_send_data_viewer__(self): """ 初始化串口數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)域 :return: """ self.ui.btn_send.clicked.connect(self.send_serial_data)
設(shè)置【發(fā)送】按鈕點(diǎn)擊事件對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)為self.send_serial_data,當(dāng)點(diǎn)擊【發(fā)送】按鈕時(shí)將會(huì)執(zhí)行該函數(shù)進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的發(fā)送。
3.1.5 初始化報(bào)文解析區(qū)域
報(bào)文解析區(qū)域主要由兩部分組成;
- 導(dǎo)航結(jié)算區(qū)域:該部分主要由【報(bào)文頭】、【工作狀態(tài)】、【參數(shù)狀態(tài)】、【運(yùn)行時(shí)間】等文本輸入框組成,其與導(dǎo)航解算報(bào)文字段一一對(duì)應(yīng);
- 原始信息區(qū)域:該部分主要由【報(bào)文頭】、【
IMUTime】、【GYROX】、【GYROZ】等文本輸入框組成,其與原始信息報(bào)文字段一一對(duì)應(yīng);

代碼位于serial_port.py中__init_package_setting__,具體如下;
def __init_package_setting__(self): self.ui.let_nav_header.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_work_state.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_param_state.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_run_time.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_latitude.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_longitude.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_heave.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_east_speed.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_north_speed.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_vertical_speed.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_attitude_angle1.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_attitude_angle2.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_attitude_angle3.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_attitude_velocity1.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_attitude_velocity2.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_attitude_velocity3.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_fault_code.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_imu_time.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_reserved.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_response_flag.setReadOnly(True) self.ui.let_nav_check_sum.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_header.setReadOnly(True) self.ui.let_raw__imu_time.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_gyrox.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_gyroy.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_gyroz.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_accex.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_accey.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_accez.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_reserved.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_turntable_angle1.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_turntable_angle2.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_longitude.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_latitude.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_para4.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_para2_5.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_para3_6.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_para7.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_para8.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_comdata_valid.setReadOnly(True) self.ui.let_raw_check_sum.setReadOnly(True)
這里我們僅僅是將上述這些控件設(shè)置為只讀狀態(tài)。
3.2 打開串口
根據(jù)硬件設(shè)備參數(shù)在串口設(shè)置區(qū)域進(jìn)行配置【串口】、【波特率】、【校驗(yàn)位】、【數(shù)據(jù)位】、【停止位】,配置完成后,當(dāng)點(diǎn)擊【打開串口】按鈕,將會(huì)執(zhí)行open_serial_connection函數(shù);
在open_serial_connection函數(shù)內(nèi)主要會(huì)進(jìn)行如下工作;
- 獲取串口設(shè)置區(qū)域配置的參數(shù),并對(duì)參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn),具體是由
__validate_setting__函數(shù)完成; - 調(diào)用
SerialThread創(chuàng)建串口線程,并將串口設(shè)置區(qū)域配置參數(shù)傳遞給線程; - 設(shè)置串口線程接收到數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)為
handle_data_received,即串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)執(zhí)行handle_data_received函數(shù); - 設(shè)置串口線程發(fā)生異常時(shí)對(duì)應(yīng)的槽函數(shù)為
handler_serial_error,即串口線程發(fā)生異常時(shí),會(huì)將錯(cuò)誤信息發(fā)送給主線程,主線程接收到錯(cuò)誤信息,將會(huì)在界面顯示;
核心代碼如下:
def open_serial_connection(self):
"""
打開串口
:return:
"""
if not self.serial_thread or not self.serial_thread.isRunning():
# 參數(shù)校驗(yàn)
if not self.__validate_setting__():
return
# 建立一個(gè)串口
self.serial_thread = SerialThread(self.ui.cbx_com.currentText(),
self.ui.cbx_baud_rate.currentData(),
self.ui.cbx_data_bit.currentData(),
self.ui.cbx_parity_bit.currentData(),
self.ui.cbx_stop_bit.currentData(),
'hex' if self.ui.rbn_data_format_hex.isChecked() else 'ascii')
self.serial_thread.data_received.connect(self.handle_data_received)
self.serial_thread.serial_error.connect(self.handler_serial_error)
self.serial_thread.start()
self.ui.btx_start.setText("關(guān)閉串口")
else:
self.serial_thread.stop()
# 打開串口操作
self.ui.btx_start.setText("打開串口")3.2.1 __validate_setting__
__validate_setting__函數(shù)主要就是校驗(yàn)【串口】、【波特率】、【校驗(yàn)位】、【數(shù)據(jù)位】、【停止位】下拉列表是否已經(jīng)配置,如果未配置將會(huì)彈出警告提示信息;
def __validate_setting__(self): """ 校驗(yàn)串口設(shè)置參數(shù) :return: """ # 參數(shù)校驗(yàn) if self.ui.cbx_com.currentIndex() == -1: QMessageBox.warning(self, "Warning", "請(qǐng)選擇串口!") return False if self.ui.cbx_baud_rate.currentIndex() == -1: QMessageBox.warning(self, "Warning", "請(qǐng)選擇波特率!") return False if self.ui.cbx_parity_bit.currentIndex() == -1: QMessageBox.warning(self, "Warning", "請(qǐng)選擇校驗(yàn)位!") return False if self.ui.cbx_data_bit.currentIndex() == -1: QMessageBox.warning(self, "Warning", "請(qǐng)選擇數(shù)據(jù)位!") return False if self.ui.cbx_data_bit.currentIndex() == -1: QMessageBox.warning(self, "Warning", "請(qǐng)選擇停止位!") return False return True
3.2.2 SerialThread
SerialThread類的實(shí)現(xiàn)位于serial_thread.py文件中,這塊我們后面單獨(dú)接收。
3.2.3 handle_data_received
當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)執(zhí)行handle_data_received函數(shù),這塊我們后面單獨(dú)接收。
3.2.4 handler_serial_error
串口線程發(fā)生異常時(shí),會(huì)將錯(cuò)誤信息發(fā)送給主線程,主線程接收到錯(cuò)誤信息,將會(huì)在界面顯示;具體實(shí)現(xiàn)函數(shù)為handler_serial_error;
def handler_serial_error(self, error): """ 串口接收線程異常 :param error: :return: """ QMessageBox.critical(self, '錯(cuò)誤', error)
3.3 接收數(shù)據(jù)
上面我們提到,當(dāng)串口線程接收到數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)將數(shù)據(jù)通過信號(hào)與槽機(jī)制傳遞給主線程,將會(huì)由主線程handle_data_received函數(shù)進(jìn)行處理;
在handle_data_received函數(shù)內(nèi)主要會(huì)進(jìn)行如下工作;
- 獲取當(dāng)前時(shí)間;
- 串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域【文本域控件】?jī)?nèi)容超過
5000個(gè)字符將會(huì)清空; - 如果配置了顯示當(dāng)前時(shí)間,將會(huì)在接收到的數(shù)據(jù)前面 插入當(dāng)前時(shí)間,并將數(shù)據(jù)追加到串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域【文本域控件】中;
- 如果串口接收區(qū)域配置的數(shù)據(jù)格式為
hex,將會(huì)對(duì)接收到的報(bào)文信息進(jìn)行解析;- 解析由
PackageParse類完成,解析類會(huì)根據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、報(bào)文頭、以及校驗(yàn)和等參數(shù)判定當(dāng)前報(bào)文格式為導(dǎo)航結(jié)算還是原始信息; - 如果為導(dǎo)航結(jié)算報(bào)文,保存報(bào)文到
nav_data.csv,同時(shí)將報(bào)文解析到的字段一一填入界面導(dǎo)航結(jié)算區(qū)域?qū)?yīng)的控件中; - 如果為原始信息報(bào)文,保存報(bào)文到
raw_data.csv,同時(shí)將報(bào)文解析到的字段一一填入界面原始信息區(qū)域?qū)?yīng)的控件中;
- 解析由
- 移除已經(jīng)解析的報(bào)文,截取未解析的報(bào)文,重復(fù)報(bào)文解析的流程,直至報(bào)文內(nèi)容不滿足導(dǎo)航結(jié)算、原始信息報(bào)文格式;
handle_data_received代碼如下:
def handle_data_received(self, data):
"""
接收數(shù)據(jù)
:param data:接收到的數(shù)據(jù)
:return:
"""
# 獲取時(shí)間
current_time = QDateTime.currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss")
# 超過5000字符清空
if len(self.ui.txt_recv_data_viewer.toPlainText()) > 5000:
self.ui.txt_recv_data_viewer.clear()
# 更新顯示區(qū)域中的數(shù)據(jù)
if self.ui.cbx_show_time.isChecked():
self.ui.txt_recv_data_viewer.insertPlainText(f"[{current_time}] {data}")
else:
self.ui.txt_recv_data_viewer.insertPlainText(f"[{data}")
# 必須是hex格式
if self.ui.rbn_data_format_ascii.isChecked():
return
# 如果報(bào)文最后兩位是換行符,則移除
data = data.replace('0d 0a', '')
data = bytes.fromhex(data.replace(' ', ''))
# 解析data
while data is not None:
package_parse = PackageParse(data)
data_format = package_parse.get_data_format()
if data_format == PackageParse.Type.NAl_SOL:
# 解析數(shù)據(jù)
dict_msg = package_parse.get_nav_sol()
# 寫入當(dāng)前時(shí)間,并保存到文件
dict_msg["current_time"] = current_time
save_csv('nav_data.csv', dict_msg)
# 界面顯示
self.ui.let_nav_header.setText(dict_msg["header"])
self.ui.let_nav_work_state.setText(dict_msg["work_state"])
self.ui.let_nav_param_state.setText(dict_msg["param_state"])
self.ui.let_nav_run_time.setText(str(dict_msg["run_time"]))
self.ui.let_nav_latitude.setText(str(dict_msg["latitude"]))
self.ui.let_nav_longitude.setText(str(dict_msg["longitude"]))
self.ui.let_nav_heave.setText(str(dict_msg["heave"]))
self.ui.let_nav_east_speed.setText(str(dict_msg["east_speed"]))
self.ui.let_nav_north_speed.setText(str(dict_msg["north_speed"]))
self.ui.let_nav_vertical_speed.setText(str(dict_msg["vertical_speed"]))
self.ui.let_nav_attitude_angle1.setText(str(dict_msg["attitude_angle1"]))
self.ui.let_nav_attitude_angle2.setText(str(dict_msg["attitude_angle2"]))
self.ui.let_nav_attitude_angle3.setText(str(dict_msg["attitude_angle3"]))
self.ui.let_nav_attitude_velocity1.setText(str(dict_msg["attitude_velocity1"]))
self.ui.let_nav_attitude_velocity2.setText(str(dict_msg["attitude_velocity2"]))
self.ui.let_nav_attitude_velocity3.setText(str(dict_msg["attitude_velocity3"]))
self.ui.let_nav_fault_code.setText(dict_msg["fault_code"])
self.ui.let_nav_imu_time.setText(dict_msg["imu_time"])
self.ui.let_nav_reserved.setText(dict_msg["reserved"])
self.ui.let_nav_response_flag.setText(dict_msg["response_flag"])
self.ui.let_nav_check_sum.setText(dict_msg["check_sum"])
if data_format == PackageParse.Type.RAW:
# 解析數(shù)據(jù)
data = package_parse.get_raw()
# 寫入當(dāng)前時(shí)間,并保存到文件
data["current_time"] = current_time
save_csv('raw_data.csv', data)
# 界面顯示
self.ui.let_raw_header.setText(dict_msg["header"])
self.ui.let_raw__imu_time.setText(dict_msg["imu_time"])
self.ui.let_raw_gyrox.setText(dict_msg["gyrox"])
self.ui.let_raw_gyroy.setText(dict_msg["gyroy"])
self.ui.let_raw_gyroz.setText(dict_msg["gyroz"])
self.ui.let_raw_accex.setText(dict_msg["accex"])
self.ui.let_raw_accey.setText(dict_msg["accey"])
self.ui.let_raw_accez.setText(dict_msg["accez"])
self.ui.let_raw_reserved.setText(dict_msg["reserved"])
self.ui.let_raw_turntable_angle1.setText(dict_msg["turntable_angle1"])
self.ui.let_raw_turntable_angle2.setText(dict_msg["turntable_angle2"])
self.ui.let_raw_longitude.setText(dict_msg["longitude"])
self.ui.let_raw_latitude.setText(dict_msg["latitude"])
self.ui.let_raw_para4.setText(dict_msg["para4"])
self.ui.let_raw_para2_5.setText(dict_msg["para2_5"])
self.ui.let_raw_para3_6.setText(dict_msg["para3_6"])
self.ui.let_raw_para7.setText(dict_msg["para7"])
self.ui.let_raw_para8.setText(dict_msg["para8"])
self.ui.let_raw_comdata_valid.setText(dict_msg["comdata_valid"])
self.ui.let_raw_check_sum.setText(dict_msg["check_sum"])
# 一次收到若干個(gè)數(shù)據(jù)包
if data_format != PackageParse.Type.UNkNOWN and len(data) > data_format.value:
data = data[data_format.value:]
else:
data = None文件保存函數(shù)save_csv:
def save_csv(file_name, dict: {}):
"""
保存到csv文件
:param file_name:文件名
:param dict: 數(shù)據(jù),字典格式
:return:
"""
file_exists = os.path.exists(file_name)
# Save data to CSV file
with open(file_name, 'a', newline='') as csvfile:
writer = csv.writer(csvfile)
# 如果文件不存在,則寫入列名
if not file_exists:
writer.writerow(dict.keys())
# 寫入數(shù)據(jù)
writer.writerow(dict.values())3.4 報(bào)文解析
報(bào)文解析是由PackageParse類實(shí)現(xiàn)的,代碼位于package_parse.py,在該類內(nèi)部主要實(shí)現(xiàn)了一下功能;
判斷當(dāng)前報(bào)文格式是導(dǎo)航結(jié)算還是原始信息,由get_data_format函數(shù)實(shí)現(xiàn);實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航結(jié)算報(bào)文的解析,由get_nav_sol函數(shù)實(shí)現(xiàn);實(shí)現(xiàn)原始信息報(bào)文的解析,由get_raw函數(shù)實(shí)現(xiàn);
3.4.1 get_data_format
這里判斷報(bào)文格式的方法很簡(jiǎn)單;
- 首先就是長(zhǎng)度判定,如果是導(dǎo)航結(jié)算報(bào)文,長(zhǎng)度至少為49個(gè)字符;如果是原始信息報(bào)文,長(zhǎng)度至少是58個(gè)字符;
- 接著判斷報(bào)文前兩個(gè)字節(jié)是否為
0x5a 0X5a; - 然后判定第58個(gè)字節(jié)是否為
3~57個(gè)字節(jié)的累加和,如果滿足條件就是原始信息報(bào)文; - 最后判定第49個(gè)字節(jié)是否為
3~48個(gè)字節(jié)的累加和,如果滿足條件就是導(dǎo)航結(jié)算報(bào)文;
具體代碼如下:
def validate_nal_sol(self): """ 校驗(yàn)和 導(dǎo)航結(jié)算:第49個(gè)字節(jié)為3-48字節(jié)累加和 """ # 取出第3到第48字節(jié) selected_bytes = self.__byte_array[2:48] # 計(jì)算累加和并只保留低兩位數(shù)字 checksum = sum(selected_bytes) & 0xFF return checksum == self.__byte_array[48] def validate_raw(self): """ 校驗(yàn)和 原始信息:第58個(gè)字節(jié)為3-57字節(jié)累加和 """ # 取出第3到第48字節(jié) selected_bytes = self.__byte_array[2:57] # 計(jì)算累加和并只保留低兩位數(shù)字 checksum = sum(selected_bytes) & 0xFF return checksum == self.__byte_array[57] def get_data_format(self): """ 返回?cái)?shù)據(jù)類型:在慣性裝置的AXS31接口,里面有兩路數(shù)據(jù),一路稱為導(dǎo)航解算,一路稱為原始數(shù) :return: 0: 導(dǎo)航解算 1:原始信息 2:非法數(shù)據(jù) """ # 原始信息報(bào)文 if (len(self.__byte_array) >= 58 and self.__byte_array[0] == 0x5a and self.__byte_array[1] == 0x5a and self.validate_raw()): return PackageParse.Type.RAW # 導(dǎo)航解算的報(bào)文內(nèi)容 if (len(self.__byte_array) >= 49 and self.__byte_array[0] == 0x5a and self.__byte_array[1] == 0x5a and self.validate_nal_sol()): return PackageParse.Type.NAl_SOL return PackageParse.Type.UNkNOWN
3.4.2 get_nav_sol
如果報(bào)文格式是導(dǎo)航結(jié)算,那么調(diào)用該方法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航結(jié)算報(bào)文的解析,在函數(shù)內(nèi)部根據(jù)字段單位、量綱對(duì)原始字節(jié)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換;
def translate(hex_array: [], unit=None):
"""
將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制字符串 [0x0a,0x04]-> 0x0a 0x04
:param hex_array: 字節(jié)數(shù)組
:param unit 量綱
:return:
"""
if unit is not None:
# 將字節(jié)數(shù)組按照小端格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字
num = int.from_bytes(hex_array, byteorder='little')
return num / unit
return ' '.join(f'0x{val:02X}' for val in hex_array)
def get_nav_sol(self):
"""
獲取導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)
:return:
"""
if self.get_data_format() != PackageParse.Type.NAl_SOL:
print("數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤,非導(dǎo)航解算報(bào)文!")
return None
message_dict = {}
# 解析報(bào)文頭
message_dict['header'] = translate(self.__byte_array[0:2])
# 解析工作狀態(tài)
message_dict['work_state'] = translate(self.__byte_array[2:3])
# 解析參數(shù)狀態(tài)
message_dict['param_state'] = translate(self.__byte_array[3:4])
# 解析運(yùn)行時(shí)間
message_dict['run_time'] = translate(self.__byte_array[4:8], 20)
# 解析緯度
message_dict['latitude'] = translate(self.__byte_array[8:11], 93206.75556)
# 解析經(jīng)度
message_dict['longitude'] = translate(self.__byte_array[11:14], 46603.37778)
# 解析升沉
message_dict['heave'] = translate(self.__byte_array[14:16], 100)
# 解析東速
message_dict['east_speed'] = translate(self.__byte_array[16:18], 100)
# 解析北速
message_dict['north_speed'] = translate(self.__byte_array[18:20], 100)
# 解析垂速
message_dict['vertical_speed'] = translate(self.__byte_array[20:22], 100)
# 解析姿態(tài)角1
message_dict['attitude_angle1'] = translate(self.__byte_array[22:25], 0.25 * 93206.75556)
# 解析姿態(tài)角2
message_dict['attitude_angle2'] = translate(self.__byte_array[25:28], 93206.75556)
# 解析姿態(tài)角3
message_dict['attitude_angle3'] = translate(self.__byte_array[28:31], 93206.75556)
# 姿態(tài)角速率1
message_dict['attitude_velocity1'] = translate(self.__byte_array[31:34], 93206.75556)
# 姿態(tài)角速率2
message_dict['attitude_velocity2'] = translate(self.__byte_array[34:37], 93206.75556)
# 姿態(tài)角速率3
message_dict['attitude_velocity3'] = translate(self.__byte_array[37:40], 93206.75556)
# 故障碼
message_dict['fault_code'] = translate(self.__byte_array[40:41])
# IMU時(shí)間
message_dict['imu_time'] = translate(self.__byte_array[41:43])
# 備用
message_dict['reserved'] = translate(self.__byte_array[43:47])
# 應(yīng)答標(biāo)志
message_dict['response_flag'] = translate(self.__byte_array[47:48])
# 校驗(yàn)和
message_dict['check_sum'] = translate(self.__byte_array[48:49])
return message_dict3.4.3 get_raw
如果報(bào)文格式是原始信息,那么調(diào)用該方法實(shí)現(xiàn)原始信息報(bào)文的解析;
def get_raw(self):
"""
獲取原始信息報(bào)文
:return:
"""
if self.get_data_format() != PackageParse.Type.RAW:
print("數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤,非原始信息報(bào)文!")
return None
message_dict = {}
# 解析報(bào)文頭
message_dict['header'] = translate(self.__byte_array[0:2])
# IMUtime
message_dict['imu_time'] = translate(self.__byte_array[2:6])
# GYROX
message_dict['gyrox'] = translate(self.__byte_array[6:10])
# GYROY
message_dict['gyroy'] = translate(self.__byte_array[10:14])
# GYROZ
message_dict['gyroz'] = translate(self.__byte_array[14:18])
# ACCEX
message_dict['accex'] = translate(self.__byte_array[18:22])
# ACCEY
message_dict['accey'] = translate(self.__byte_array[22:26])
# ACCEZ
message_dict['accez'] = translate(self.__byte_array[26:30])
# 備用
message_dict['reserved'] = translate(self.__byte_array[30:34])
# 轉(zhuǎn)臺(tái)角1
message_dict['turntable_angle1'] = translate(self.__byte_array[34:37])
# 轉(zhuǎn)臺(tái)角2
message_dict['turntable_angle2'] = translate(self.__byte_array[37:40])
# GPS經(jīng)度
message_dict['longitude'] = translate(self.__byte_array[40:43])
# GPS緯度
message_dict['latitude'] = translate(self.__byte_array[43:46])
# Para[4](電磁/牽引時(shí)為航向)
message_dict['para4'] = translate(self.__byte_array[46:48])
# Para[2]/para[5]
message_dict['para2_5'] = translate(self.__byte_array[48:50])
# Para[3]/para[6]
message_dict['para3_6'] = translate(self.__byte_array[50:52])
# Para[7]
message_dict['para7'] = translate(self.__byte_array[52:54])
# Para[8]
message_dict['para8'] = translate(self.__byte_array[54:56])
# comdatavalid
message_dict['comdata_valid'] = translate(self.__byte_array[56:57])
# 校驗(yàn)和
message_dict['check_sum'] = translate(self.__byte_array[57:58])
return message_dict3.5 發(fā)送數(shù)據(jù)
當(dāng)用戶在串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域的【文本輸入框】錄入內(nèi)容,點(diǎn)擊【發(fā)送】按鈕時(shí),會(huì)調(diào)用send_serial_data方法:
def send_serial_data(self, data: str): """ 發(fā)送數(shù)據(jù) :return: """ if not self.serial_thread or not self.serial_thread.isRunning(): QMessageBox.warning(self, "Warning", "請(qǐng)先打開串口!") return data = self.ui.let_send_data_viewer.text() if data != "": self.serial_thread.send_data(data) self.ui.let_send_data_viewer.clear()
函數(shù)內(nèi)部首先校驗(yàn)串口是否已經(jīng)打開,如果串口已經(jīng)打開并且【文本輸入框】輸入了內(nèi)容,將調(diào)用串口線程的send_data方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。
3.6 串口線程
PyQt已經(jīng)為我們提供了串口控件,控件名稱為QtSerialPort,使用方法比較簡(jiǎn)單,主要是兩個(gè)模塊:QSerialPort, QSerialPortInfo,但是這個(gè)控件提供的能力有限。
這里我們使用另一個(gè)串口包pyserial來實(shí)現(xiàn):
pip install pyserial -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
為了實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送,我們創(chuàng)建了一個(gè)繼承自QThread的SerialThread類;
from PyQt5.QtCore import QThread,pyqtSignal
import serial
class SerialThread(QThread):
"""
創(chuàng)建一個(gè)繼承自QThread的SerialThread類,實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的讀取/發(fā)送
"""
# 用于發(fā)送串口數(shù)據(jù)接收信號(hào)
data_received = pyqtSignal(str)
# 串口打開/接收異常
serial_error = pyqtSignal(str)
.......3.6.1 初始化
在首次點(diǎn)擊【打開串口】按鈕時(shí)會(huì)創(chuàng)建SerialThread實(shí)例,即調(diào)用串口線程初始化方法;
def __init__(self, port, baud_rate, data_bits, parity_bits, stop_bits, data_format):
"""
初始化
:param port: 串口號(hào)
:param baud_rate: 波特率
:param data_bits: 數(shù)據(jù)位
:param stop_bits: 停止位
:param parity_bits: 奇偶校驗(yàn)位
"""
super().__init__()
self.port = port
self.baud_rate = baud_rate
self.data_bits = data_bits
self.stop_bits = stop_bits
self.parity_bits = parity_bits
# 串口已經(jīng)運(yùn)行標(biāo)志位
self.running = False
# 串口
self.serial = None
# 數(shù)據(jù)格式
self.__date_format = data_format
# 發(fā)送開啟追加換行
self.__auto_line = True
@property
def date_format(self):
"""
#把一個(gè)getter方法變成屬性
:return:
"""
return self.__date_format
@date_format.setter
def date_format(self, value):
"""
# 負(fù)責(zé)把一個(gè)setter方法變成屬性賦值
:param value:
:return:
"""
if not isinstance(value, str):
raise ValueError('date_format must be an str')
if value not in ['hex', 'ascii']:
raise ValueError('date_format must in [hex,ascii]')
self.__date_format = value在這段代碼中,主要就是保存構(gòu)造函數(shù)傳遞過來的參數(shù),比如串口號(hào)、波特率等。
3.6.2 線程運(yùn)行
串口線程初始化完成后,調(diào)用start方法,將會(huì)執(zhí)行run函數(shù);
def run(self):
"""
打開串口
:return:
"""
# 串口已經(jīng)運(yùn)行
if self.running:
return
try:
# 建立一個(gè)串口
with serial.Serial(port=self.port,
baudrate=self.baud_rate,
parity=self.parity_bits,
bytesize=self.data_bits,
stopbits=self.stop_bits,
timeout=2) as self.serial:
self.running = True
while self.running:
data = self.__read_data__()
if data:
self.data_received.emit(data)
except Exception as e:
print("打開串口時(shí)失?。?, e)
self.serial_error.emit("打開串口時(shí)失敗!")在函數(shù)內(nèi)部我們實(shí)際上就是調(diào)用了pyserial提供的Serial類去實(shí)現(xiàn)串口的打開,并在while循環(huán)中,調(diào)用__read_data__獲取串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù),如果接受到數(shù)據(jù)將串口數(shù)據(jù)通過信號(hào)與槽機(jī)制推送給主線程。
3.6.3 接受數(shù)據(jù)
串口數(shù)據(jù)的讀取是由__read_data__函數(shù)完成的,在函數(shù)內(nèi)部我們調(diào)用self.serial.readline()依次讀取一行的數(shù)據(jù),這里讀取到的是字節(jié)數(shù)組,我們根據(jù)我們串口接收區(qū)域設(shè)置的數(shù)據(jù)格式來進(jìn)行解析;
def __read_data__(self):
"""
按行接收數(shù)據(jù)
:return:
"""
if self.serial is None or not self.serial.isOpen():
return
try:
# 讀取串口數(shù)據(jù) 例如:b'DDR V1.12 52218f4949 cym 23/07/0'
byte_array = self.serial.readline()
if len(byte_array) == 0:
return None
# ascii顯示
if self.__date_format == 'ascii':
# 串口接收到的字符串為b'ABC',要轉(zhuǎn)化成unicode字符串才能輸出到窗口中去
data_str = byte_array.decode('utf-8')
else:
# 串口接收到的字符串為b'ZZ\x02\x03Z',要轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制字符串顯示
data_str = ' '.join(format(x, '02x') for x in byte_array)
if self.__auto_line:
data_str += '\r\n'
return data_str
except Exception as e:
print("接收數(shù)據(jù)異常:", e)
self.serial_error.emit("接收數(shù)據(jù)異常!")3.6.4 發(fā)送數(shù)據(jù)
當(dāng)用戶在串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域的【文本輸入框】錄入內(nèi)容,點(diǎn)擊【發(fā)送】按鈕時(shí),最終調(diào)用的就是串口線程的send_data方法;我們根據(jù)我們串口接收區(qū)域設(shè)置的數(shù)據(jù)格式處理將要發(fā)送的數(shù)據(jù),然后調(diào)用self.serial.write實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的發(fā)送;
def send_data(self, data: str):
"""
發(fā)送數(shù)據(jù)
:return:
"""
if not self.running:
self.serial_error.emit("請(qǐng)先打開串口!")
return
# hex發(fā)送 比如:5a 5a 02 03 5a -> b'ZZ\x02\x03Z'
if self.__date_format == 'hex':
data_str = data.strip()
send_list = []
while data_str != '':
try:
num = int(data_str[0:2], 16)
except ValueError:
self.serial_error.emit('請(qǐng)輸入十六進(jìn)制數(shù)據(jù),以空格分開!')
return
data_str = data_str[2:].strip()
send_list.append(num)
if self.__auto_line:
send_list.append(0x0d)
send_list.append(0x0a)
byte_array = bytes(send_list)
else:
if self.__auto_line:
data += '\r\n'
# ascii發(fā)送 比如:'ABC' -> b'ABC'
byte_array = data.encode('utf-8')
try:
self.serial.write(byte_array)
except Exception as e:
print("發(fā)送失敗", e)
self.serial_error.emit('發(fā)送失敗!')以上就是基于Python+PyQt5實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)采集和顯示的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Python PyQt5數(shù)據(jù)采集和顯示的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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