分享一个非常强大且好用的绘图控件QCustomPlot

2024-03-17 21:21:40

大家好，我是小哈哥，今天我们接着上一篇网文的内容，继续完成网友问答。

问题由来

星球网友的提问，有问必答：

今天我们来分享第二个问题的解决方案：

基于Modbus协议将电压数据上传至上位机
Qt程序解析Modbus协议，并将解析之后的结果显示在曲线中
将温度数据保存至Excel中

本次分享的实例在 Qt编写Modbus从机程序的程序基础上完成。

QCustomPlot简介

QCustomPlot是开源的Qt的第三方绘图库，QCustomPlot的源码只有两个文件，可以很方便的添加到自己的工程中。

QCustomPlot库很强大，利用他可以轻松实现柱状图、折线图、多轴、日期轴、金融图等，在其基础上，可以轻松实现曲线的平移、放大、取值、标记等功能，利用其预留的接口，自己可以派生类，随意定制自己的功能。

QCustomPlot库效率高、移植方便，可轻松实现二次开发，推荐使用。

获取源码

QCustomPlot下载地址：

https://www.qcustomplot.com/index.php/download

获取的压缩文件解压之后内容如下：

里面包括文档、示例程序、更改日志、GPL授权及该绘图类的源文件。

添加帮助文档

Qt Creator中有一个很好的功能，如果不知道类或对象有什么函数，选择名称，按 F1 键会直接进入该类的帮助文档，查找文档特别方便。

为了编程的过程中，可以及时查看QCustomPlot类中各个函数的定义，可以把该曲线类的帮助文档也添加到Qt Creator中。

在Qt Creator的菜单：工具–>选项–>帮助–>文档–>添加 qcustomplot\documentation\qcustomplot.qch 文件。

帮助文档添加完毕之后，我们就可以方便的查看各个类、函数的使用方法了。

当QCustomPlot中的哪个类或函数不清楚用法，我们可以将鼠标放到（或悬浮）某个类或函数上面，然后按F1键，就能调出该函数的详细使用说明。

Qt中的其他类或者函数，也可以按F1键获取帮助文档。

添加现有文件

先将“qcustomplot.h”和“qcustomplot.cpp”两个文件拷贝到工程所在目录下，然后用Qt Creator打开工程CommDemo.pro。

注意：先打开工程，后拷贝文件亦可。

在工程名称CommDemo上右键弹出菜单中，选择“添加现有文件”，在弹出的对话框中，选择文件“qcustomplot.h”、“qcustomplot.cpp”，点击“打开”按钮，这样，qcustomplot的源文件就被添加到了工程中。

添加必要支持库

因为QCustomPlot中支持打印，所以需要在 .pro 文件中添加 printsupport 。

引用头文件

在 mainwindow.h 文件中，引用头文件 #include "qcustomplot.h" 。

限定曲线显示的区域

设计软件界面的时候，首先要想好我们在哪个位置显示曲线。

具体实现步骤如下：

（1）、进入图形设计界面，添加Widget控件，利用Widget控件对曲线的显示区域进行占位。

（2）、在所添加的Widget区域点击右键，选择“提升为”按钮，提升类名称输入“QCustomPlot”，点击添加。

QCustomPlot是一个绘图板的类，它继承于Widget，界面中的Widget类提升为QCustomPlot才能够绘图。

（3）、去掉原有的TableView，添加一个按钮用于测试，编译并运行，软件界面如下：

至此，QCustomPlot就移植成功了，是不是很简单？！

显示曲线

步骤：

（1）、首先将上面提升为QCustomPlot类的容器界面的对象widget重命名为myCustomPlot ，下面对该曲线控件的操作即对此变量名操作即可。

命名规则：符合自己习惯，方便记忆即可。

（2）、在主窗口MainWindow构造函数中添加如下代码，即可定义一条曲线。

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    //原有的串口初始化代码，略
    //...

    //添加一条曲线
    //向绘图区域QCustomPlot(从widget提升来的)添加一条曲线
    ui->myCustomPlot->addGraph();
    //设置画笔
    ui->myCustomPlot->graph(0)->setPen(QPen(Qt::blue));
    //设置画刷,曲线和X轴围成面积的颜色
    ui->myCustomPlot->graph(0)->setBrush(QBrush(QColor(255,255,0)));
    //设置右上角图形标注名称
    ui->myCustomPlot->graph(0)->setName("曲线");
    //设置坐标轴标签名称
    ui->myCustomPlot->xAxis->setLabel("x");
    ui->myCustomPlot->yAxis->setLabel("y");

    //设置坐标轴显示范围,否则我们只能看到默认的范围
    ui->myCustomPlot->xAxis->setRange(0,60);
    ui->myCustomPlot->yAxis->setRange(0,5000);
}

QCustomPlot中的每一个曲线是一个Graph对象，要显示曲线，首先要添加一条曲线： ui->myCustomPlot->addGraph(); 。

凡是跟显示数据有关的就对Graph进行操作或调用Graph对象提供的方法。

朋友们，思考一下，为什么Y轴的上限我初始化为5000？大家可以在留言区说出你的想法哈。

（3）、在头文件mainwindow.h中定义两个QVector数组，用于存放横轴和纵轴的数据。

QVector<double> arrX;    
QVector<double> arrY;

（4）、每执行一次测试按钮的槽函数，就会向曲线中添加一个虚拟点，具体实现如下代码所示：

void MainWindow::on_btnTest_clicked()
{
    //生成模拟数据
    arrX.append(arrX.count());
    arrY.append(qrand()%4096);

    //传入数据，setData的两个参数类型为double
    ui->myCustomPlot->graph(0)->setData(arrX,arrY);
    //曲线重绘
    ui->myCustomPlot->replot();
}

到目前为止，即实现了曲线的显示和向曲线中添加数据点的操作，具体效果演示如下：

下面我们要做的就是利用串口通信，获取声音传感器的数据，然后将声音的强度保存到数组arrY中，随后调用 ui->myCustomPlot->replot(); 语句完成重绘曲线。

发送串口数据

根据上一篇网文，我们知道我们今天要编写的Qt软件，相当于上一篇网文中的ModScan32软件。

我们要想获取声音传感器的值，只需要上位机以十六进制的方式发送数据帧：01 04 00 00 00 01 31 CA 。

STM32端收到串口指令之后，解析此数据帧，将当前的声音传感器的值封装数据帧之后，发送给上位机。

先用串口助手验证一下，确保硬件没有问题：

发送数据：01 04 00 00 00 01 31 CA ，STM32端能够返回预期的数据帧： 01 04 02 XX XX XX XX ，证明STM32端是没有问题的，下面我们来修改CommDemo这个例程，让其可以正确的发送、接收和解析串口数据。

由于串口发送、接收功能，之前我们已经实现了，我们先测试一下，看看发送对应的串口数据，我们是否可以接收到正确的数据帧。

由上图我们可以看出来，数据：01 04 00 00 00 01 31 CA 发送之后，收到了满足预期的数据帧： 01 04 02 00 15 78 FF ，证明串口通信部分代码是没问题的。

注意：

发送数据之前要先打开串口，并且串口的波特率要跟硬件STM32的串口波特率一致，即115200。
为了方便查看，记得勾选Hex发送和Hex显示。

解析串口数据

解析STM32发送过来的结果数据。

void MainWindow::receiveInfo()
{
    QByteArray info = m_serialPort->readAll();

    QString strReceiveData = "";
    if(ui->checkBoxHexReceive->isChecked())
    {
        QByteArray hexData = info.toHex();
        strReceiveData = hexData.toUpper();

        for(int i=0; i<strReceiveData.size(); i+=2+1)
            strReceiveData.insert(i, QLatin1String(" "));
        strReceiveData.remove(0, 1);

        ui->txtReceiveData->append(strReceiveData);

        //解析接收到的串口数据
        uint8_t pCharData[15] = { 0x00 };
        uint8_t crc16Low, crc16High;

        for (int i=0;i<info.size();i++)
        {
            pCharData[i] = static_cast<uint8_t>(info.at(i));
        }

        uint16_t crc16 = chkcrc(pCharData, 5);
        crc16Low = static_cast<uint8_t>(crc16 & 0xff);             //校验位低8位
        crc16High = static_cast<uint8_t>((crc16 >> 8) & 0xff);     //校验位高8位

        if(crc16High == static_cast<uint8_t>(info.at(5)) && crc16Low == static_cast<uint8_t>(info.at(6)))   //（1）
        {
            if(static_cast<uint8_t>(info.at(0)) == 0x01 && static_cast<uint8_t>(info.at(1) == 0x04))    //（2）
            {
                //将声音传感器的数据添加至曲线中
                uint16_t nSoundIntensity = static_cast<uint8_t>(info.at(3))*256 + static_cast<uint8_t>(info.at(4)); //（3）
                arrX.append(arrX.count());
                arrY.append(nSoundIntensity);

                //传入数据，setData的两个参数类型为double
                ui->myCustomPlot->graph(0)->setData(arrX,arrY);
                //曲线重绘
                ui->myCustomPlot->replot();
            }
        }
    }
    else
    {
        strReceiveData = info;

        //避免中文乱码
        QTextCodec *tc = QTextCodec::codecForName("GBK");
        QString tmpQStr = tc->toUnicode(info);

        ui->txtReceiveData->append(tmpQStr);
    }
}

解析：

（1）、首先要对接收到的一帧数据进行CRC校验，然后将计算出来的校验位和收到数据的校验位比对，一致则说明数据接收正确。

（2）、判断接收到的数据帧的地址位和功能码是否满足预期。

（3）、接收数据帧的第4、第5两个字节为数据位，按自定义协议对这两个字节进行组合，进而求得声音传感器的强度值。

注意：上面解析中（1）、（2）、（3）条说明，跟上面代码中的注释中的（1）、（2）、（3）所在行的代码相对应。