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QT5是一款跨平臺的GUI應(yīng)用程序開發(fā)工具，它提供了高效、易用、可擴(kuò)展的程序開發(fā)框架。在業(yè)界得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，常常被用于工業(yè)控制、嵌入式系統(tǒng)、圖形化應(yīng)用等領(lǐng)域。今天我們就來講一講如何使用QT5來實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)接收和存儲的多線程技巧。
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1、串口的通訊原理
串口通訊是指通過串行線路進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通訊方式，通常被用于傳輸實時數(shù)據(jù)、控制信號等。串口通訊需要兩個設(shè)備之間建立好物理連接，并在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用同一方式的信號協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。一般情況下，串口的通訊協(xié)議主要包括數(shù)據(jù)位、波特率、停止位、校驗位、流控制等內(nèi)容。
2、QT5中的串口通訊
QT5提供了一個 QSerialPort 類，可用于串口通訊。這個類繼承自 QIODevice 類，因此，QT5可以通過它方便地讀寫串口數(shù)據(jù)。使用 QSerialPort 的步驟如下：
（1）、創(chuàng)建 QSerialPort 對象
QSerialPort serialPort;
（2）、設(shè)置串口參數(shù)
serialPort.setPortName(“COM1”); // 設(shè)置串口號
serialPort.setBaudRate(QSerialPort::Baud9600);// 設(shè)置波特率
serialPort.setDataBits(QSerialPort::Data8); // 設(shè)置數(shù)據(jù)位
serialPort.setParity(QSerialPort::NoParity); // 設(shè)置校驗位
serialPort.setStopBits(QSerialPort::OneStop); // 設(shè)置停止位
（3）、打開串口
serialPort.open(QIODevice::ReadOnly);
（4）、讀/寫串口數(shù)據(jù)
serialPort.read(data, size); // 讀取數(shù)據(jù)
serialPort.write(data, size); // 發(fā)送數(shù)據(jù)
（5）、關(guān)閉串口
serialPort.close();
3、多線程技巧的應(yīng)用
串口通訊往往需要長時間穩(wěn)定地運(yùn)行，且數(shù)據(jù)量大。但是，如果不采用多線程技巧，將會導(dǎo)致程序的阻塞，從而使得操作系統(tǒng)無法響應(yīng)要求。為了解決這個問題，我們需要把串口通訊放在一個單獨(dú)的線程里運(yùn)行。
建立一個新的線程類 SerialThread，我們可以繼承 QThread 類，然后實現(xiàn) run 函數(shù)。在這個函數(shù)里，我們可以把串口通訊代碼放在一個死循環(huán)里，直到用戶終止或線程崩潰為止。具體的代碼如下：
class SerialThread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
SerialThread(QObject *parent = nullptr);
~SerialThread();
void run(); // 重載 run 函數(shù)
private:
QSerialPort serialPort;
bool m_quit; // 停止線程的標(biāo)志
};
SerialThread::SerialThread(QObject *parent) :
QThread(parent), m_quit(false)
{
}
SerialThread::~SerialThread()
{
if(serialPort.isOpen()) {
serialPort.close();
}
}
void SerialThread::run()
{
while(!m_quit) {
if(serialPort.wtForReadyRead(1000)) { // 等待數(shù)據(jù)
QByteArray data = serialPort.readAll(); // 讀取數(shù)據(jù)
if(!data.isEmpty()) { // 保存數(shù)據(jù)到文件
QFile outFile(“data.txt”);
outFile.open(QIODevice::Append | QIODevice::Text);
QTextStream out(&outFile);
out
outFile.close();
}
}
}
}
在這個代碼中，我們啟動了一個死循環(huán)，當(dāng)串口有數(shù)據(jù)可讀時，它會把數(shù)據(jù)全部讀取并保存到一個文本文件中。當(dāng)用戶選擇停止線程時，將設(shè)置 m_quit 標(biāo)志位為 true，從而結(jié)束循環(huán)。
4、線程管理的方法
在應(yīng)用程序中，線程的數(shù)量可能非常多，為了方便管理，我們需要使用 QT5 中的線程池， 線程池中的線程可以按照指定的規(guī)則工作。常用的管理方法有：
（1）、QThreadPool 類
QThreadPool 類提供了管理線程池的接口和方法，主要包括 start 和 stop 函數(shù)。通過 QThreadPool，我們可以輕松地管理線程池中的線程。例如，創(chuàng)建一個線程池，添加一個新線程，刪除一個線程的代碼如下：
QThreadPool *pool = QThreadPool::globalInstance();
pool->setMaxThreadCount(4); // 設(shè)置線程池中更大線程數(shù)
SerialThread *thread = new SerialThread();
pool->start(thread); // 添加新線程
pool->wtForDone(); // 等待所有線程執(zhí)行完后返回
（2）、等待線程執(zhí)行完畢
線程在執(zhí)行過程中，我們有時需要等待某個線程完成后才能進(jìn)行下一步操作，此時可以通過調(diào)用線程的 wt 函數(shù)實現(xiàn)等待。例如：
SerialThread *thread = new SerialThread();
thread->start(); // 啟動線程
thread->wt(); // 等待線程執(zhí)行完畢
（3）、線程常用信號槽
QT5 提供了許多用于線程通信的信號和槽，例如 finished、started、terminated 等。我們可以通過這些信號和槽來實現(xiàn)讓線程間進(jìn)行通信，共享數(shù)據(jù)等。例如：
SerialThread *thread = new SerialThread();
connect(thread, SIGNAL(finished()), thread, SLOT(deleteLater()));
thread->start(); // 啟動線程
在這個例子中，我們使用了 finished 信號，當(dāng)線程執(zhí)行結(jié)束時會發(fā)出這個信號，我們在這個信號對應(yīng)的槽里進(jìn)行善后操作，例如線程的刪除。
綜述
通過 QT5 實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)接收和存儲的多線程技巧，可以有效地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，有效地應(yīng)用于工業(yè)控制、嵌入式系統(tǒng)、圖形化應(yīng)用等領(lǐng)域。了解了這個技巧之后，我們可以更好地使用 QT5 進(jìn)行軟件開發(fā)。
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