misakiotoha/Yosuga_rk3566
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Misaki
2026-06-14 15:54:35 +08:00
commit 3caeb07e54
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src/Handle/NetWorkHandle/Inc/serialportmanager.h
+189
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//
// Created by misaki on 2026/1/26.
//
/**
* 串口通信模块 —— 支持多设备并行 + JSON 协议
* 每个 SerialPortClient 实例对应一个物理串口
*/
#pragma once
#include <QSerialPort>
#include <QSerialPortInfo>
#include <QObject>
#include <QThread>
#include <QTimer>
#include <QMutex>
#include <QScopedPointer>
#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>
#include <utility>
/**
* @brief 串口管理器（工作线程侧）
* @details 负责单一串口的实际 I/O、参数配置、心跳、JSON 自动编解码
* 与 WebSocketManager 对称设计，支持多实例并行
*/
class SerialPortManager final : public QObject {
Q_OBJECT
public:
explicit SerialPortManager(QString deviceName, QObject *parent = nullptr);
~SerialPortManager() override;
// 禁止拷贝
SerialPortManager(const SerialPortManager&) = delete;
SerialPortManager& operator=(const SerialPortManager&) = delete;
// 设备标识（用于多实例区分）
[[nodiscard]] QString deviceName() const { return m_deviceName; }
// 配置结构体
struct SerialPortConfig {
QString portName; // 端口名: "COM3", "/dev/ttyUSB0"
qint32 baudRate; // 波特率: 9600, 115200
QSerialPort::DataBits dataBits;
QSerialPort::Parity parity;
QSerialPort::StopBits stopBits;
QSerialPort::FlowControl flowControl;
QByteArray heartbeatData; // 心跳包内容（为空则禁用）
int maxJsonSize; // JSON 最大长度（防内存溢出）
// 默认配置：115200-N-8-1 + 无流控 + 心跳禁用 + JSON 上限 64KB
explicit SerialPortConfig(
QString port = "",
qint32 baud = 115200,
QSerialPort::DataBits db = QSerialPort::Data8,
QSerialPort::Parity p = QSerialPort::NoParity,
QSerialPort::StopBits sb = QSerialPort::OneStop,
QSerialPort::FlowControl fc = QSerialPort::NoFlowControl,
QByteArray hb = QByteArray(),
int maxJson = 65536
) : portName(std::move(port)), baudRate(baud), dataBits(db), parity(p),
stopBits(sb), flowControl(fc), heartbeatData(std::move(hb)), maxJsonSize(maxJson) {}
};
signals:
// 状态与数据信号
void opened(); // 串口成功打开
void closed(); // 串口关闭
void dataReceived(const QByteArray &data); // 原始二进制数据
void textReceived(const QString &text); // 文本数据（UTF-8 解码）
void hexReceived(const QString &hex); // 十六进制字符串: "AA BB CC"
void jsonReceived(const QString &type, const QJsonObject &data); // JSON 已解析
void error(const QString &errorMsg); // 错误信息
void log(const QString &msg); // 运行日志
void reconnecting(int attempt); // 自动重连中
public slots:
bool setConfig(const SerialPortManager::SerialPortConfig& config); // 设置配置
[[nodiscard]] SerialPortManager::SerialPortConfig currentConfig() const;
bool open(); // 打开串口
void close(); // 关闭串口
// 多层次发送接口（JSON、文本、HEX、原始二进制）
void sendJson(const QString &type, const QJsonObject &data); // 发送 JSON（自动封装）
void sendText(const QString &text); // 发送文本（UTF-8）
void sendHex(const QString &hex); // 发送十六进制: "12 AB CD"
void sendRaw(const QByteArray &data); // 发送原始二进制（重命名为 sendRaw 更清晰）
void setAutoReconnect(bool enabled); // 是否开启自动重连
void setHeartbeatInterval(int msecs); // 心跳间隔（毫秒）
[[nodiscard]] bool isOpen() const; // 串口是否已打开
private slots:
void onReadyRead(); // 串口有数据到达
void onErrorOccurred(QSerialPort::SerialPortError error);
void sendHeartbeat(); // 定时发送心跳
void tryReconnect(); // 重连逻辑
void processCOBSBuffer(); // 尝试解析 COBS帧
private:
QSerialPort *m_serial; /// 串口实例
QString m_deviceName; /// 设备标识（如 "STM32_Master", "ESP32_Slave"）
SerialPortConfig m_config; /// 当前配置
QTimer *m_heartbeatTimer; /// 心跳定时器
QTimer *m_reconnectTimer; /// 重连定时器
bool m_isAutoReconnect; /// 是否启用自动重连
int m_reconnectAttempts; /// 重连尝试次数
QByteArray m_cobsBuffer; /// COBS 解码缓冲区
bool m_cobsInFrame; /// 帧状态
};
/**
* @brief 串口客户端（主线程接口层）
* @details 每个实例对应一个物理串口，支持构造多个并行工作
* 封装线程迁移、信号转发、生命周期管理
*/
class SerialPortClient final : public QObject {
Q_OBJECT
Q_DISABLE_COPY(SerialPortClient)
public:
// 构造函数：deviceName 为设备标识，用于日志和多实例区分
explicit SerialPortClient(const QString &deviceName, QObject *parent = nullptr);
~SerialPortClient() override;
// 设备标识
[[nodiscard]] QString deviceName() const { return m_deviceName; }
// 配置串口
bool setConfiguration(const SerialPortManager::SerialPortConfig& config);
// 串口操作
void open();
void close();
void reconnect();
// 多层次发送接口
void sendJson(const QString &type, const QJsonObject &data);
void sendText(const QString &text);
void sendHex(const QString &hex);
void sendRaw(const QByteArray &data);
// 状态查询
[[nodiscard]] bool isOpen() const;
[[nodiscard]] bool hasConfiguration() const { return !m_config.portName.isEmpty(); }
[[nodiscard]] SerialPortManager::SerialPortConfig currentConfig() const { return m_config; }
// 高级功能
void setAutoReconnect(bool enabled);
void setHeartbeatInterval(int msecs);
[[nodiscard]] static QStringList availablePorts(); // 枚举系统可用串口
signals:
// 事件信号（与 SerialPortManager 一一对应，转发到主线程）
void opened();
void closed();
void dataReceived(const QByteArray &data);
void textReceived(const QString &text);
void hexReceived(const QString &hex);
void jsonReceived(const QString &type, const QJsonObject &data);
void error(const QString &errorMsg);
void log(const QString &msg);
void reconnecting(int attempt);
// 配置变更
void configurationChanged(const SerialPortManager::SerialPortConfig &oldConfig,
const SerialPortManager::SerialPortConfig &newConfig);
private:
// 内部信号（用于跨线程通信，对标 internal*）
Q_SIGNAL void internalSetConfig(const SerialPortManager::SerialPortConfig& config);
Q_SIGNAL void internalOpen();
Q_SIGNAL void internalClose();
Q_SIGNAL void internalSendJson(const QString &type, const QJsonObject &data);
Q_SIGNAL void internalSendText(const QString &text);
Q_SIGNAL void internalSendHex(const QString &hex);
Q_SIGNAL void internalSendRaw(const QByteArray &data);
Q_SIGNAL void internalSetAutoReconnect(bool enabled);
Q_SIGNAL void internalSetHeartbeatInterval(int msecs);
QString m_deviceName; /// 设备标识
QThread *m_workerThread; /// 工作线程
SerialPortManager *m_serialManager; /// 管理器实例（工作线程侧）
SerialPortManager::SerialPortConfig m_config; /// 配置缓存
};