Python Qt GUI设计：做一款串口调试助手（实战篇—1）

不脱发的程序猿

发布于 2022-01-13 04:25:55

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1、UI设计

UI设计使用Qt Creator实现，组件布局如下所示：

2、将UI文件转换为Py文件

这里使用Python脚本的方式将UI文件转换为Python文件，代码如下所示：

import os
import os.path
 
dir ='./' #文件所在的路径
 
#找出路径下所有的.ui文件
def listUiFile():
    list = []
    files = os.listdir(dir)
    for filename in files:
        #print(filename)
        if os.path.splitext(filename)[1] == '.ui':
            list.append(filename)
    
    return list
 
#把扩展名未.ui的转换成.py的文件
def transPyFile(filename):
    return os.path.splitext(filename)[0] + '.py'
 
#通过命令把.ui文件转换成.py文件
def runMain():
    list = listUiFile()
    for uifile in list:
        pyfile = transPyFile(uifile)
        cmd = 'pyuic5 -o {pyfile} {uifile}'.format(pyfile=pyfile, uifile=uifile)
        os.system(cmd)
        
if __name__ =="__main__":
    runMain()

3、逻辑功能实现

3.1、初始化程序

首先初始化一些组件和标志位的状态，设置信号与槽的关系，实现代码如下所示：

    # 初始化程序
    def __init__(self):
        super(Pyqt5_Serial, self).__init__()
        
        self.setupUi(self)
        
        self.init()
        
        self.ser = serial.Serial()
        self.port_check()
        
        # 设置Logo和标题
        self.setWindowIcon(QIcon('Com.png'))
        self.setWindowTitle("串口调试助手 【公众号】美男子玩编程")
        # 设置禁止拉伸窗口大小
        self.setFixedSize(self.width(), self.height())
        
        # 发送数据和接收数据数目置零
        self.data_num_sended = 0
        self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))
        self.data_num_received = 0
        self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))

        # 串口关闭按钮使能关闭
        self.Pushbuttom3.setEnabled(False)

        # 发送框、文本框清除
        self.Text1.setText("")
        self.Text2.setText("")
        
    # 建立控件信号与槽关系
    def init(self):
        # 串口检测按钮
        self.Pushbuttom2.clicked.connect(self.port_check)
        # 串口打开按钮
        self.Pushbuttom1.clicked.connect(self.port_open)
        # 串口关闭按钮
        self.Pushbuttom3.clicked.connect(self.port_close)

        # 定时发送数据
        self.timer_send = QTimer()
        self.timer_send.timeout.connect(self.data_send)
        self.Checkbox7.stateChanged.connect(self.data_send_timer)
        
        # 发送数据按钮
        self.Pushbuttom6.clicked.connect(self.data_send)

        # 加载日志
        self.Pushbuttom4.clicked.connect(self.savefiles)
        # 加载日志
        self.Pushbuttom5.clicked.connect(self.openfiles)
        
        # 跳转链接
        self.commandLinkButton1.clicked.connect(self.link)

        # 清除发送按钮
        self.Pushbuttom7.clicked.connect(self.send_data_clear)

        # 清除接收按钮
        self.Pushbuttom8.clicked.connect(self.receive_data_clear)

3.2、串口检测程序

检测电脑上所有串口，实现代码如下所示：

    # 串口检测
    def port_check(self):
        # 检测所有存在的串口，将信息存储在字典中
        self.Com_Dict = {}
        port_list = list(serial.tools.list_ports.comports())
        
        self.Combobox1.clear()
        for port in port_list:
            self.Com_Dict["%s" % port[0]] = "%s" % port[1]
            self.Combobox1.addItem(port[0])
            
        # 无串口判断
        if len(self.Com_Dict) == 0:
            self.Combobox1.addItem("无串口")

3.3、设置及打开串口程序

检测到串口后进行配置，打开串口，并且启动定时器一直接收用户输入，实现代码如下所示：

    # 打开串口
    def port_open(self):
        self.ser.port        = self.Combobox1.currentText()      # 串口号
        self.ser.baudrate    = int(self.Combobox2.currentText()) # 波特率

        flag_data = int(self.Combobox3.currentText())  # 数据位
        if flag_data == 5:
            self.ser.bytesize = serial.FIVEBITS
        elif flag_data == 6:
            self.ser.bytesize = serial.SIXBITS
        elif flag_data == 7:
            self.ser.bytesize = serial.SEVENBITS
        else:
            self.ser.bytesize = serial.EIGHTBITS

        flag_data = self.Combobox4.currentText()  # 校验位
        if flag_data == "None":
            self.ser.parity = serial.PARITY_NONE
        elif flag_data == "Odd":
            self.ser.parity = serial.PARITY_ODD
        else:
            self.ser.parity = serial.PARITY_EVEN

        flag_data = int(self.Combobox5.currentText()) # 停止位
        if flag_data == 1:
            self.ser.stopbits = serial.STOPBITS_ONE
        else:
            self.ser.stopbits = serial.STOPBITS_TWO

        flag_data = self.Combobox6.currentText()  # 流控
        if flag_data == "No Ctrl Flow":
            self.ser.xonxoff = False  #软件流控
            self.ser.dsrdtr  = False  #硬件流控 DTR
            self.ser.rtscts  = False  #硬件流控 RTS
        elif flag_data == "SW Ctrl Flow":
            self.ser.xonxoff = True  #软件流控
        else:         
            if self.Checkbox3.isChecked():
                self.ser.dsrdtr = True  #硬件流控 DTR
            if self.Checkbox4.isChecked():
                self.ser.rtscts = True  #硬件流控 RTS
        try:
            time.sleep(0.1)
            self.ser.open()
        except:
            QMessageBox.critical(self, "串口异常", "此串口不能被打开！")
            return None

        # 串口打开后，切换开关串口按钮使能状态，防止失误操作        
        if self.ser.isOpen():
            self.Pushbuttom1.setEnabled(False)
            self.Pushbuttom3.setEnabled(True)
            self.formGroupBox1.setTitle("串口状态（开启）")

        # 定时器接收数据
        self.timer = QTimer()
        self.timer.timeout.connect(self.data_receive)
        # 打开串口接收定时器，周期为1ms
        self.timer.start(1)

3.4、定时发送数据程序

通过定时器，可支持1ms至30s之间数据定时，实现代码如下所示：

    # 定时发送数据
    def data_send_timer(self):
        try:
            if 1<= int(self.Lineedit1.text()) <= 30000:  # 定时时间1ms~30s内
                if self.Checkbox7.isChecked():
                    self.timer_send.start(int(self.Lineedit1.text()))
                    self.Lineedit1.setEnabled(False)
                else:
                    self.timer_send.stop()
                    self.Lineedit1.setEnabled(True)
            else:
                QMessageBox.critical(self, '定时发送数据异常', '定时发送数据周期仅可设置在30秒内！')
        except:
            QMessageBox.critical(self, '定时发送数据异常', '请设置正确的数值类型！')

3.5、发送数据程序

可以发送ASCII字符和十六进制类型数据，并且可以在数据前显示发送的时间，在数据后进行换行，发送一个字节，TX标志会自动累加，实现代码如下所示：

    # 发送数据
    def data_send(self):
        if self.ser.isOpen():
            input_s = self.Text2.toPlainText()

            # 判断是否为非空字符串
            if input_s != "":
                # 时间显示
                if self.Checkbox5.isChecked():
                    self.Text1.insertPlainText((time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())) + " ")
                    
                # HEX发送
                if self.Checkbox1.isChecked():  
                    input_s = input_s.strip()
                    send_list = []
                    while input_s != '':
                        try:
                            num = int(input_s[0:2], 16)
                        except ValueError:
                            QMessageBox.critical(self, '串口异常', '请输入规范十六进制数据，以空格分开！')
                            return None
                        
                        input_s = input_s[2:].strip()
                        send_list.append(num)
                        
                    input_s = bytes(send_list)
                # ASCII发送
                else:  
                    input_s = (input_s).encode('utf-8')
                    
                # HEX接收显示
                if self.Checkbox2.isChecked():  
                    out_s = ''
                    for i in range(0, len(input_s)):
                        out_s = out_s + '{:02X}'.format(input_s[i]) + ' '
                        
                    self.Text1.insertPlainText(out_s)
                # ASCII接收显示
                else:  
                    self.Text1.insertPlainText(input_s.decode('utf-8')) 

                # 接收换行              
                if self.Checkbox6.isChecked():
                    self.Text1.insertPlainText('\r\n')

                # 获取到Text光标
                textCursor = self.Text1.textCursor()
                # 滚动到底部
                textCursor.movePosition(textCursor.End)
                # 设置光标到Text中去
                self.Text1.setTextCursor(textCursor)
            
                # 统计发送字符数量
                num = self.ser.write(input_s)
                self.data_num_sended += num
                self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))
        else:
            pass

3.6、接收数据程序

可以接收ASCII字符和十六进制类型数据，并且可以在数据前显示发送的时间，在数据后进行换行，接收一个字节，RX标志会自动累加，实现代码如下所示：

    # 接收数据
    def data_receive(self):
        try:
            num = self.ser.inWaiting()
            
            if num > 0:
                time.sleep(0.1)
                num = self.ser.inWaiting()  #延时，再读一次数据，确保数据完整性
        except:
            QMessageBox.critical(self, '串口异常', '串口接收数据异常，请重新连接设备！')
            self.port_close()
            return None
        
        if num > 0:
            data = self.ser.read(num)
            num = len(data)
            
            # 时间显示
            if self.Checkbox5.isChecked():
                self.Text1.insertPlainText((time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())) + " ")
                
            # HEX显示数据
            if self.Checkbox2.checkState():
                out_s = ''
                for i in range(0, len(data)):
                    out_s = out_s + '{:02X}'.format(data[i]) + ' '
                    
                self.Text1.insertPlainText(out_s)
            # ASCII显示数据
            else:
                self.Text1.insertPlainText(data.decode('utf-8'))

            # 接收换行              
            if self.Checkbox6.isChecked():
                self.Text1.insertPlainText('\r\n')
                    
            # 获取到text光标
            textCursor = self.Text1.textCursor()
            # 滚动到底部
            textCursor.movePosition(textCursor.End)
            # 设置光标到text中去
            self.Text1.setTextCursor(textCursor)

            # 统计接收字符的数量
            self.data_num_received += num
            self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))
        else:
            pass

3.7、保存日志程序

将接收框中收发的数据保存到TXT文本中，实现代码如下所示：

    # 保存日志
    def savefiles(self):
        dlg = QFileDialog()
        filenames = dlg.getSaveFileName(None, "保存日志文件", None, "Txt files(*.txt)")

        try:
            with open(file = filenames[0], mode='w', encoding='utf-8') as file:
                file.write(self.Text1.toPlainText())
        except:
            QMessageBox.critical(self, '日志异常', '保存日志文件失败！')

3.8、加载日志程序

加载保存到TXT文本中的数据信息到发送框中，实现代码如下所示：

    # 加载日志
    def openfiles(self):
        dlg = QFileDialog()
        filenames = dlg.getOpenFileName(None, "加载日志文件", None, "Txt files(*.txt)")

        try:
            with open(file = filenames[0], mode='r', encoding='utf-8') as file:
                self.Text2.setPlainText(file.read())
        except:
            QMessageBox.critical(self, '日志异常', '加载日志文件失败！')

3.9、打开博客、公众号程序

点击按钮，打开我的公众号二维码和博客主页，实现代码如下所示：

    # 打开博客链接和公众号二维码
    def link(self):
        dialog = QDialog()
        label_img = QLabel()
            
        label_img.setAlignment(Qt.AlignCenter)    
        label_img.setPixmap(QPixmap("./img.jpg"))

        vbox = QVBoxLayout()
        vbox.addWidget(label_img)
        dialog.setLayout(vbox)
        
        dialog.setWindowTitle("快扫码关注公众号吧~")
        dialog.setWindowModality(Qt.ApplicationModal)
        dialog.exec_()
		
        webbrowser.open('https://blog.csdn.net/m0_38106923')

3.10、清除发送和接收数据显示程序

清除发送数据框和接收数据框的内容和计数次数，实现代码如下所示：

    # 清除发送数据显示
    def send_data_clear(self):
        self.Text2.setText("")

        self.data_num_sended = 0
        self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))

    # 清除接收数据显示
    def receive_data_clear(self):
        self.Text1.setText("")

        self.data_num_received = 0
        self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))

3.11、关闭串口程序

关闭串口，停止定时器，重置组件和标志状态，实现代码如下所示：

    # 关闭串口
    def port_close(self):
        try:
            self.timer.stop()
            self.timer_send.stop()
            
            self.ser.close()
        except:
            QMessageBox.critical(self, '串口异常', '关闭串口失败，请重启程序！')
            return None

        # 切换开关串口按钮使能状态和定时发送使能状态
        self.Pushbuttom1.setEnabled(True)
        self.Pushbuttom3.setEnabled(False)
        self.Lineedit1.setEnabled(True)
        
        # 发送数据和接收数据数目置零
        self.data_num_sended = 0
        self.Lineedit2.setText(str(self.data_num_sended))
        self.data_num_received = 0
        self.Lineedit3.setText(str(self.data_num_received))
        
        self.formGroupBox1.setTitle("串口状态（关闭）")