基于Python+PyQt5實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)采集和顯示

更新時(shí)間：2025年05月06日 11:13:43 作者：Graceful_scenery

文章介紹了如何使用Python和PyQt5實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)通信,首先,文章詳細(xì)描述了環(huán)境搭建步驟,包括Python和PyQt5的安裝和配置,文章詳細(xì)說(shuō)明了程序?qū)崿F(xiàn)的各個(gè)步驟,包括串口設(shè)置、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)發(fā)送和報(bào)文解析等,需要的朋友可以參考下

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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(shuō)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(kāi)發(fā)完成的.ui文件轉(zhuǎn)化為.py文件。配置打開(kāi)路徑同Qt Designer，參數(shù)配置說(shuō)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(kāi)路徑同Qt Designer。參數(shù)配置說(shuō)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(kāi)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(kāi)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(jué)使用類的形式來(lái)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(guò)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(wú)校驗(yàn)；

字節(jié)	意義	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(wú)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(wú)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(kāi)始打開(kāi)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(jiàn)，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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)當(dāng)前打開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)串口操作
		self.ui.btx_start.setText("打開(kāi)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(guò)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(guò)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；
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(guò)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_dict

3.4.3 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_dict

3.5 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(kāi)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(kāi)，如果串口已經(jīng)打開(kāi)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(lái)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(lái)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(kāi)/接收異常
    serial_error = pyqtSignal(str)
    
    .......

3.6.1 初始化

在首次點(diǎn)擊【打開(kāi)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(kāi)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(guò)來(lái)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(kāi)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(kāi)串口時(shí)失敗：", e)
		self.serial_error.emit("打開(kāi)串口時(shí)失??！")

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(kāi)，并在while循環(huán)中，調(diào)用__read_data__獲取串口發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，如果接受到數(shù)據(jù)將串口數(shù)據(jù)通過(guò)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(lái)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(kāi)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(kāi)!')
				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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目錄

一、環(huán)境搭建

1.1 Python 3.X安裝

1.2 安裝Pycharm

1.3 PyQt5安裝

1.4 環(huán)境配置

1.4.1 配置Qt Designer

1.4.2 配置PyUIC

1.4.3 配置Pyqcc

1.5 測(cè)試

1.5.1 ui_serial_port.ui

1.5.2 ui_serial_port.py

1.5.3 serial_port.py

1.5.4 main.py

二、程序設(shè)計(jì)

2.1 需求

2.1.1 導(dǎo)航解算報(bào)文

2.1.2 原始信息報(bào)文

2.2 界面設(shè)計(jì)

三、程序?qū)崿F(xiàn)

3.1 初始化工作

3.1.1 初始化串口設(shè)置區(qū)域

3.1.2 初始化串口接收區(qū)域

3.1.3 初始化串口數(shù)據(jù)接收區(qū)域

3.1.4 初始化串口數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)域

3.1.5 初始化報(bào)文解析區(qū)域

3.2 打開(kāi)串口

3.2.1 __validate_setting__

3.2.2 SerialThread

3.2.3 handle_data_received

3.2.4 handler_serial_error

3.3 接收數(shù)據(jù)

3.4 報(bào)文解析

3.4.1 get_data_format

3.4.2 get_nav_sol

3.4.3 get_raw

3.5 發(fā)送數(shù)據(jù)

3.6 串口線程

3.6.1 初始化

3.6.2 線程運(yùn)行

3.6.3 接受數(shù)據(jù)

3.6.4 發(fā)送數(shù)據(jù)

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