y-serialplot使用说明

这款软件可以将串口接受到的数据以波形的方式显示，方便查看数据和调试参数。在电赛等一些场合用来调试PID参数非常方便。

在刚开始参加比赛的时候做无人机，全靠肉眼调参，然后一遍又一遍的修改参数，编译程序，下载程序。效率低而且慢。后来了解到有软件示波器，用过匿名的，用过山外调试助手，但是他们看波形还行，在线修改参数不方便。后来又了解到一个叫做serialplot的软件，非常好用，但是发送参数还是感觉不合适。所以就想着自己开发一款软件用来调参。

这款软件UI清新，通信协议简单，发送命令、波形名称显示等更多考虑到舒适性的问题。但是因为波形显示窗口使用的是Qt自带的QChart控件，所以在大量数据（5万个点左右）时有掉帧的现象。

开发环境

QT5.9.8

项目开源仓库链接

github：https://github.com/syuan7/y-serialplot
gitee：https://gitee.com/syuan7/y-serialplot

仓库文件介绍

1 软件页面说明

标题栏
视窗区域

命令发送区域

命令的发送有：按对应的快捷键，鼠标点击发送按钮，输入指令后按下回车键，这三种发送方式。使用起来更加方便。

2 如何连接下位机

有线连接

无线连接

单片机的串口能够被电脑识别，必须要有USB-TTL转接模块才行。因为一般单片机的串口为TTL电平信号，和USB接口的电平信号不兼容，因此需要特殊的芯片进行转接。常用的芯片有CH340和CP2102。

然后使用USB-TTL模块需要根据芯片信号，安装驱动。

驱动安装好了之后，应该能够在电脑的设备管理器中看到该串口设备。（下图中的芯片为CH340芯片）

这里提供了CH340的驱动，一起放在软件目录下了。

如果安装失败，可以尝试先点击卸载，然后再点击安装。

3 通信协议说明

正确连接设备之后，需要在设备中按照本节通信协议编写波形发送程序，本软件才能显示数据波形。

3.1 下位机向软件发送波形的协议

为了能够自动适应波形通道的名称，通信协议分为两段。

注意：软件和STM32使用的均是小端模式。

第一段：name字段

	帧头	ch1的名称	分隔符	ch2的名称	分隔符	chn的名称	帧尾
字符	AABBCC	name1	,	name2	,	...	CCBBAA
备注		任意长度的字符串，不能中文	英文逗号	任意长度的字符串，不能中文	英文逗号	....

例：AABBCCch1,ch2,ch3CCBBAA

第二段：数据字段

	帧头	ch1的数据	ch2的数据	chn的数据	帧尾
字符	DDEEFF	123	123	...	FFEEDD
备注		数据类型为上位机设置的类型	所有通道数据类型一致	所有通道数据类型一致

例：DDEEFF12asdfas#@#$345678FFEEEDD

中间一段莫名其妙的字符，应该可以在第4节的发送函数中得到答案。

3.2 上位机向下位机发送指令的协议

这个协议根据下位机的解析程序确定，可以自己决定发送什么，只要自己能够正确解析就行。
这里说明提供的STM32示例程序中使用的通信协议。

控制字段分隔符数据1 分隔符数据2 分隔符数据3 结束控制符

字符 3个char = 1个float 英文 , 1个float 英文 , 1个float #

	控制字段	分隔符	数据1	分隔符	数据2	分隔符	数据3	结束控制符
字符	3个char	=	1个float	英文 ,	1个float	英文 ,	1个float	#

例：PID=10.21,21.21,13.31#

直接输入浮点数就行，下位机中使用C语言的标准库进行格式化。

4 STM32示例程序

在软件包中提供了STM32F103的示例工程。默认使用本软件的同学有STM32或者单片机开发基础。所以就不介绍工程结构和串口初始化部分的程序。没有基础的同学可以可以自行学习一下。

下面主要介绍波形发送、命令接受的程序。

4.1 波形发送

例程中使用的是 STM32 的串口1进行数据收发。

波形发送业务代码

void send_wave(void)
{
	//定义通道名帧头帧尾
	u8 frameNameHead[] = "AABBCC";
	u8 frameNameEnd[] = "CCBBAA";
	
	//定义数据帧头帧尾
	u8 frameDataHead[] = "DDEEFF";
	u8 frameDataEnd[] = "FFEEDD";
	
	//定义通道名
	u8 name[] = {"sin(x),cos(x),cos(2x),2cos(x),P,I,D"};
	
	//赋值数据
	float channels[7];
	channels[0] = datas[0];
	channels[1] = datas[1];
	channels[2] = datas[2];
	channels[3] = datas[3];
	channels[4] = cmd_P;
	channels[5] = cmd_I;
	channels[6] = cmd_D;
	
	
	//通过串口1，向上位机发送数据
	usart_senddatas(USART1,frameNameHead,sizeof(frameNameHead)-1);
	usart_senddatas(USART1,name,sizeof(name)-1);
	usart_senddatas(USART1,frameNameEnd,sizeof(frameNameEnd)-1);
	
	usart_senddatas(USART1,frameDataHead,sizeof(frameDataHead)-1);
	usart_senddatas(USART1,(u8*)channels,sizeof(channels));
	usart_senddatas(USART1,frameDataEnd,sizeof(frameDataEnd)-1);
	
}

12行的通道名称，是一个字符串，不同通道之间以 英文逗号, 间隔，上位机中设置了多少个通道就写多少个名字。

15行定义了发送的数据数组，数组类型需要和上位机中设置的类型一样一致。数组成员数量需要和上位机中设置的通道数量一致。

16~19行对数组赋值。数据是 getdatas() 函数生成的三角函数。

20~22行对数组赋值。数据是 get_cmd() 函数获取的上位机设置的PID数值。

26~32行使用串口1，通过数据指针将数据发出。usart_senddatas（） 函数是自己是自己实现的串口多字节发送函数。

波形发送驱动

void usart_senddatas(USART_TypeDef* USARTx,u8* addr,int size)
{
	while(size--) //判断数据发送完没有
	{
		while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC) == RESET);//等待上一个byte的数据发送结束。
		USART_SendData(USARTx,*addr);//调用STM32标准库函数发送数据
		addr++; //地址偏移
	}
}

4.2 接受代码

接收驱动（串口中断函数）

这个函数不需要我们调用它，它会在单片机串口每接收到1Byte数据时自动调用。比如发了发送一个 hello 字符，单片机就会自动调用5次这个函数。
接受到的字符会存在 usart_readbuff 数组中，当接收到 # 时，会停止将数据保存到数组，并且置位 usart_readok ，直到我们处理了这一帧数据。
使用这种方法会让程序有层次性，但是会出现数据阻塞（必须要处理了上一帧数据才会接收下一帧数据）。

char usart_readbuff[30] = {0}; //串口接受缓存数组
u8 usart_readok = 0; //一帧数据处理标志
void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
	u8 temp;
	static u8 count = 0;  // 接收数组控制变量
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //判断是否为接收中断
	{
		temp = USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据,并清除中断标志
		if(temp == '#' && usart_readok == 0) 
		{
			usart_readbuff[count] = '#';
			usart_readok = 1;
			count = 0;
		}
		else if(usart_readok==0)
		{
			usart_readbuff[count] = temp; //保存接收到的数据到接收缓存数组
			count++; //数组下标切换
			if(count >= 30) // 防止数据越界
				count = 0;
		}
	}
}

解析函数

关于 sscanf()和memset() 函数大家自行了解。
第6行的 "%3s=%f,%f,%f#" 字符格式化，和第3.2节的接受函数对应。

u8 usart_get_data(char *cmd,float *d1,float *d2,float *d3)
{
	u8 flag = 0;
	if(usart_readok == 1)
	{
		if(sscanf(usart_readbuff,"%3s=%f,%f,%f#",
											cmd,d1,d2,d3)==4)
		{
			flag = 1;
		}
		//清除接收完成标志
		memset(usart_readbuff,0,sizeof(usart_readbuff));
		usart_readok = 0;
	}
	return flag;
}

接收的业务代码

void get_cmd(void)
{
	char u_buff[10];
	float u_d1,u_d2,u_d3;
	if(usart_get_data(u_buff,&u_d1,&u_d2,&u_d3))
	{
		if(strcmp(u_buff,"PID") == 0) //比较命令控制字符是否为PID
		{
			cmd_P = u_d1;
			cmd_I = u_d2;
			cmd_D = u_d3;
		}
	}
	memset(u_buff,0,sizeof(u_buff));
}

4.3 波形生成函数

这个函数只是为了在这个示例程序中产生一个波形给大家看。实际使用时用需要观察的数据即可。

void getdatas(void)
{
	static float x = 0.00f * PI;
	datas[0] = sinf(x);
	datas[1] = cosf(x);
	datas[2] = cosf(2 * x);
	datas[3] = 2 * cosf(x);
	
	x += 0.05f * PI;
}