TrainCamp_lipengpeng_Modbus/widget.cpp

/*******************************
 * Copyright (C) 2025.
 *
 * File Name: widget.cpp
 * Description: 显示与交互界面配置
 * Others:
 * Version: 1.0
 * Author: lipengpeng
 * Date: 2025-7-23
 *******************************/
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QSerialPortInfo>
#include <QDebug>
#include <QSerialPort>
#include <QByteArray>
#include <QString>
#include <QVector>
#include <QMessageBox>

/**
 * @brief Widget 构造函数
 * @param parent 父窗口指针
 *
 * 初始化用户界面、Modbus对象和串口通信对象。
 * 配置串口参数并连接信号槽。
 * 检查可用串口并填充到下拉框。
 */
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui_(new Ui::Widget),
    serialComm_(new SerialCommunicator(this)),
    modbus_(new MyModbus(this))
{
    ui_->setupUi(this);
    setFixedSize(700,500);         //设置窗口界面大小

    // 连接信号槽（串口->界面）
    connect(ui_->btn_connect, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::btnConnectClicked);
    connect(ui_->btn_write, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnWriteClicked);
    connect(ui_->btn_read, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnReadClicked);
    connect(ui_->btn_clear_read, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnClearreadClicked);
    connect(ui_->btn_clear_date, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnCleardateClicked);
    connect(ui_->btn_save_date, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnSavedateClicked);
    connect(ui_->btn_read_date, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnReaddateClicked);
    connect(ui_->btn_refresh, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnRefreshClicked);
    connect(ui_->btn_batch_input, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnBatchInputClicked);
    connect(ui_->line_input, &QLineEdit::textChanged,
            this, &Widget::onTextChanged);
    connect(ui_->btn_checkmsg, &QPushButton::clicked,
            this, &Widget::onBtnCheckmsgClicked);
    //当串口接收到完整数据后，serialComm_会发出dataReceived信号
    connect(serialComm_, &SerialCommunicator::dataReceived,
            this, &Widget::onSerialDataReceived);
    //当串口状态改变时，serialComm_会发出statusChanged信号
    connect(serialComm_, &SerialCommunicator::statusChanged,
            this, &Widget::onSerialStatusChanged);
    //当发送数据超过超时重发次数后仍未收到数据，serialComm_会发出timeoutOccurred信号
    connect(serialComm_, &SerialCommunicator::timeoutOccurred,
            this, &Widget::onSerialTimeout);
    //当串口连接出现错误时(例如串口突然断开)，serialComm_会发出physicalDisconnected信号
    connect(serialComm_, &SerialCommunicator::physicalDisconnected,
            this, &Widget::sicalDisconnected);
    connect(serialComm_, &SerialCommunicator::stationConnect,
            this, &Widget::staionConneting);

    //设置默认波特率、数据位、校验位
    ui_->combo_baud_rate->setCurrentIndex(3);
    ui_->combo_data_bit->setCurrentIndex(3);
    ui_->combo_check->setCurrentIndex(2);

    //串口未连接前锁定读取和写入按钮
    ui_->btn_read->setEnabled(false);
    ui_->btn_write->setEnabled(false);

    //检查当前可用串口
    QList<QSerialPortInfo> serialList = QSerialPortInfo::availablePorts();
    for(const QSerialPortInfo &serialInfo : serialList)
    {
        ui_->combo_serial_num->addItem(serialInfo.portName());
    }
}

/**
 * @brief Widget 析构函数
 *
 * 清理分配的资源：删除UI对象。
 */
Widget::~Widget()
{
    serialComm_->close();
    delete ui_;
}

bool Widget::readLineEdit()
{
    bool ok;
    //配置从站参数
    quint16 stationAddress = ui_->line_station_address->text().toUShort(&ok);
    if (!ok)
    {
        QMessageBox::warning(this, "输入错误", "从站地址应为大于0的整数");
        return false;
    }
    quint16 functionCode;
    switch (ui_->combo_function_code->currentIndex())
    {
    case 0:
        functionCode = 0x01; break;
    case 1:
        functionCode = 0x03; break;
    case 2:
        functionCode = 0x0F; break;
    case 3:
        functionCode = 0x10; break;
    }
    quint16 startAddress = ui_->line_strat_address->text().toUShort(&ok);
    if (!ok || startAddress > 19999)
    {
        QMessageBox::warning(this, "输入错误", "起始地址必须为0-19999之间的整数");
        return false;
    }
    quint16 length = ui_->line_length->text().toUShort(&ok);
    if (!ok)
    {
        QMessageBox::warning(this, "输入错误", "数据长度应为大于0的整数");
        return false;
    }

    //将从站参数传入modbus中
    if (!modbus_->setStation(stationAddress,functionCode,startAddress,length))
    {
        QMessageBox::warning(this, "输入错误", "从站数据配置应大于0");
        return false;
    }
    return true;
}

/**
 * @brief 串口连接/断开按钮点击处理
 *
 * 根据当前按钮状态执行串口连接或断开操作。
 * 连接时读取界面配置的串口参数并尝试打开串口。
 * 成功连接后启用读写按钮，断开后禁用读写按钮。
 */
void Widget::btnConnectClicked()
{
    if (ui_->btn_connect->text() == "连接")
    {
        // 获取界面配置的串口参数2
        QString portName = ui_->combo_serial_num->currentText();
        QSerialPort::BaudRate baudRate = QSerialPort::BaudRate(ui_->combo_baud_rate->currentText().toInt());
        QSerialPort::DataBits dataBits = QSerialPort::DataBits(ui_->combo_data_bit->currentText().toInt());
        QSerialPort::Parity parity;
        switch (ui_->combo_check->currentIndex())
        {
        case 0: parity = QSerialPort::NoParity; break;
        case 1: parity = QSerialPort::OddParity; break;
        case 2: parity = QSerialPort::EvenParity; break;
        default: parity = QSerialPort::NoParity;
        }
        QSerialPort::StopBits stopBits = QSerialPort::StopBits(ui_->comboBox_stopBit->currentText().toInt());

        // 配置并打开串口
        serialComm_->setPortParams(portName, baudRate, dataBits, parity, stopBits);
        if (serialComm_->open())
        {
            ui_->btn_connect->setText("断开");
            ui_->btn_read->setEnabled(true);
            ui_->btn_write->setEnabled(true);
        }
        else
        {
            QMessageBox::warning(this, "提示", "串口连接失败");
        }
    }
    else
    {
        // 断开串口
        serialComm_->close();
        ui_->btn_connect->setText("连接");
        ui_->btn_read->setEnabled(false);
        ui_->btn_write->setEnabled(false);
    }
}

/**
 * @brief 写数据按钮点击处理
 *
 * 根据当前选择的功能码执行写线圈或写寄存器操作。
 * 验证输入数据格式，生成Modbus命令并发送。
 * 操作期间禁用读写按钮防止重复操作。
 */
void Widget::onBtnWriteClicked()
{
    // 校验起始地址
    switch (ui_->combo_function_code->currentIndex())    //判断当前功能码
    {
    case 2:   //写多个线圈
    {
        QString sendData = ui_->line_input->text().trimmed();  //读取输入框中的数据
        //判断输入框中是否为空
        if (sendData.isEmpty())
        {
            QMessageBox::warning(this, "提示", "请至少输入一个数据");
            return;
        }
        sendData.remove(" ");      //移除输入数据中的空格
        //判断输入数据是否为二进制格式
        for (QChar ch : sendData)
        {
            if (ch != '0' && ch != '1')
            {
                QMessageBox::warning(this, "提示", "只允许输入 0 或 1！");
                return;
            }
        }

        //拆分数据
        QVector<bool> coils;
        for (QChar ch : sendData)
        {
            coils.append(ch == '1');
        }

        //判断输入数据长度与设置的长度是否一致
        if (coils.size() != ui_->line_length->text().toUShort())
        {
            QMessageBox::warning(this, "提示", "输入数据数与设置的长度不匹配");
            return;
        }

        if (!readLineEdit())
        {
            return;
        }
        modbus_->writeCoil(coils);   //使用WriteCoil方法生成命令报文

        serialComm_->sendData(modbus_->sendCommand());  //发送生成的命令报文
        //锁定按钮
        ui_->btn_read->setEnabled(false);
        ui_->btn_write->setEnabled(false);

        break;
    }

    case 3:    //写多个寄存器
    {
        QString sendData = ui_->line_input->text().trimmed();   //读取数据
        //判断输入框中是否为空
        if (sendData.isEmpty())
        {
            QMessageBox::warning(this, "提示", "请输入完整的寄存器数据");
            return;
        }

        //拆分输入的寄存器数据
        QStringList sl = sendData.split(',');
        QVector<quint16> values;
        bool ok;

        // 检查输入是否是十进制
        bool isDecimal = true;
        for (QString s : sl)
        {
            s.toInt(&ok);
            if (!ok)
            {
                isDecimal = false;
                break;
            }
        }

        //若判断输入的数据不是10进制，则按16进制数据处理
        for (QString s : sl)
        {
            quint16 v;
            if (isDecimal)
            {
                // 如果是十进制输入
                v = s.toUShort(&ok, 10);
                if (!ok)
                {
                    QMessageBox::warning(this, "提示", "请输入正确的十进制值（0-65535）");
                    return;
                }
            }
            else
            {
                // 若输入数值不是十进制则按十六进制处理
                v = s.toUShort(&ok, 16);
                if (!ok)
                {
                    QMessageBox::warning(this, "提示", "请输入正确的10进制或16进制值(0-FFFF)，或检查逗号格式");
                    return;
                }
            }
            values.append(v);
        }
        //判断输入数据长度与设置的长度是否一致
        if (values.size() != ui_->line_length->text().toUShort())
        {
            QMessageBox::warning(this, "提示", "输入数据数与设置的长度不匹配");
            return;
        }

        if (!readLineEdit())
        {
            return;
        }

        modbus_->writeRegister(values);  //使用WriteRegister方法生成命令报文

        serialComm_->sendData(modbus_->sendCommand());  //发送生成的命令报文
        //锁定按钮
        ui_->btn_read->setEnabled(false);
        ui_->btn_write->setEnabled(false);

        break;
    }
    default:
    {
        //若当前操作设置错误则进行提示
        QMessageBox::warning(this, "提示", "请将“操作”切换为写线圈或写寄存器");
        break;
    }

    }
}

/**
 * @brief 读数据按钮点击处理
 *
 * 根据当前选择的功能码发送读线圈或读寄存器请求。
 * 生成Modbus命令并发送，操作期间禁用读写按钮。
 */
void Widget::onBtnReadClicked()
{
    //若当前操作设置错误则进行提示
    if (ui_->combo_function_code->currentIndex() == 2 ||
            ui_->combo_function_code->currentIndex() == 3)
    {
        QMessageBox::warning(this, "提示", "请将“操作”切换为读线圈或读寄存器");
        return;
    }
    if (!readLineEdit())
    {
        return;
    }
    modbus_->readCoilAndReg();    //使用ReadCoilAndReg方法生成命令报文

    serialComm_->sendData(modbus_->sendCommand());  //发送生成的命令报文
    //锁定按钮
    ui_->btn_read->setEnabled(false);
    ui_->btn_write->setEnabled(false);

}

/**
 * @brief 保存通信历史数据
 *
 * 调用外部函数保存通信历史到文件。
 */
void Widget::onBtnSavedateClicked()
{
    saveDate(this,ui_->text_information);
}

/**
 * @brief 读取通信历史数据
 *
 * 调用外部函数从文件加载通信历史。
 */
void Widget::onBtnReaddateClicked()
{
    readDate(this,ui_->text_information);
}

/**
 * @brief 清空状态通知文本框
 */
void Widget::onBtnCleardateClicked()
{
    ui_->text_information->clear();
}

/**
 * @brief 清空数据读取文本框
 */
void Widget::onBtnClearreadClicked()
{
    ui_->text_data->clear();
}

void Widget::sicalDisconnected()
{
    ui_->btn_connect->setText("连接");
    ui_->btn_read->setEnabled(false);
    ui_->btn_write->setEnabled(false);
    QMessageBox::warning(this, "警告", "串口已断开连接");
}

/**
 * @brief 串口数据接收处理
 * @param data 接收到的原始字节数据
 *
 * 将接收到的数据交给Modbus解析，处理可能的错误，
 * 并根据当前功能码解析和显示线圈或寄存器数据。
 */
void Widget::onSerialDataReceived(const QByteArray &data)
{
    QByteArray revMessage = modbus_->receive(data);  // 接收的原始数据交给Modbus解析
    // 启用操作按钮
    ui_->btn_read->setEnabled(true);
    ui_->btn_write->setEnabled(true);
    if (revMessage.isEmpty())
    {
        //若modbus检测响应报文格式错误则丢弃数据，返回值为空
        QMessageBox::warning(this, "提示", "返回报文站地址或CRC校验错误，请重试");
        return;
    }

    //显示接收到的响应报文
    ui_->text_information->append("接收报文：" + revMessage.toHex().toUpper());

    // 检查响应报文中是否带有错误码
    quint8 exCode = modbus_->errorCheck();
    if (exCode)
    {
        QString errorMsg;
        switch (exCode)
        {
        case 0x01: errorMsg = "非法功能码"; break;
        case 0x02: errorMsg = "非法数据地址"; break;
        case 0x03: errorMsg = "非法数据值"; break;
        case 0x04: errorMsg = "从站设备故障"; break;
        case 0x11: errorMsg = "数据域个数异常"; break;
        default: errorMsg = "未知异常"; break;
        }
        QMessageBox::warning(this, "异常响应",
                             QString("错误码: 0x%1（%2）").arg(QString::number(exCode, 16).toUpper(), errorMsg));
        return;
    }

    // 解析并显示数据（根据功能码）
    switch (ui_->combo_function_code->currentIndex())
    {
    case 0:
    {  // 读线圈
        QVector<bool> coils = modbus_->analReadCoil();  //使用AnalReadCoil解析线圈数据
        ui_->text_data->append("线圈状态：");
        for (int i = 0; i < ui_->line_length->text().toInt(); i++)
        {
            ui_->text_data->append(QString("线圈%1: %2").arg(i+1).arg(coils[i] ? "1" : "0"));
        }
        break;
    }
    case 1:
    {  // 读寄存器
        QVector<quint16> regs = modbus_->analReadReg();  //使用AnalReadReg解析寄存器数据
        ui_->text_data->append("寄存器值：");
        for (int i = 0; i < ui_->line_length->text().toInt(); i++)
        {
            ui_->text_data->append(QString("寄存器%1: %2").arg(i+1).arg(regs[i]));
        }
        break;
    }
    }
}

/**
 * @brief 串口状态变化处理
 * @param status 状态描述字符串
 *
 * 在状态通知文本框中显示串口状态信息。
 */
void Widget::onSerialStatusChanged(const QString &status)
{
    ui_->text_information->append(status);  // 显示状态信息（如连接成功、超时重发等）
}

void Widget::onTextChanged()
{
    QString data = ui_->line_input->text();
    data.remove(" ");
    data.remove(",");
    ui_->line_number->setText(QString::number(data.size()));
}

void Widget::staionConneting(bool online)
{
    if(online)
    {
        ui_->label_staion->setText("成功连接到从站");
    }
    else
    {
        ui_->label_staion->setText("未连接到从站");
    }
}

/**
 * @brief 串口通信超时处理
 *
 * 显示超时警告并重新启用操作按钮。
 */
void Widget::onSerialTimeout()
{
    QMessageBox::warning(this, "提示", "等待响应超时，请检查设备");
    ui_->btn_read->setEnabled(true);
    ui_->btn_write->setEnabled(true);
}

/**
 * @brief 检测当前可用串口
 *
 * 检查可用串口并填充到下拉框。
 */
void Widget::onBtnRefreshClicked()
{
    ui_->combo_serial_num->clear();
    QList<QSerialPortInfo> serialList = QSerialPortInfo::availablePorts();
    for(const QSerialPortInfo &serialInfo : serialList)
    {
        ui_->combo_serial_num->addItem(serialInfo.portName());
    }
}

void Widget::onBtnBatchInputClicked()
{
    bool ok;
    int number = ui_->line_data_num->text().toInt(&ok);
    if (!ok || number <= 0 || number > 1000)
    {
        QMessageBox::warning(this, "输入错误", "请输入1-1000之间的整数");
        return;
    }
    QString inputData = ui_->line_data->text();

    for (int i = 0; i < number; i++)
    {
        ui_->line_input->insert(inputData);
    }
}

void Widget::onBtnCheckmsgClicked()
{
    bool ok;
    quint16 stationAddress = ui_->line_station_address->text().toUShort(&ok);
    if (!ok || 0 == stationAddress)
    {
        QMessageBox::warning(this, "输入错误", "从站地址应为大于0的整数");
        return;
    }
    modbus_->setStation(stationAddress,0x01,0x01,0x01);
    modbus_->readCoilAndReg();
    serialComm_->setCheckMsg(modbus_->sendCommand());
}