// // 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 #include #include #include #include #include #include #include #include #include /** * @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 };