在Linux操作系统下,基于Qt框架进行串口通信开发是嵌入式应用、设备交互等场景中的常见需求，Qt作为跨平台C++ GUI框架，提供了完善的串口通信模块，结合Linux系统的设备文件机制，能够高效实现串口数据的收发与控制，本文将从基础概念、环境搭建、核心类使用、代码实现及常见问题等方面，详细解析Linux下Qt串口通信的开发流程。
Linux串口通信基础概念
Linux系统中,串口设备被抽象为特殊的设备文件，通常位于/dev目录下，如/dev/ttyS0（板载串口）、/dev/ttyUSB0（USB转串口设备）等，串口通信的核心参数包括波特率（Baud Rate）、数据位（Data Bits）、停止位（Stop Bits）、校验位（Parity）和流控制（Flow Control），这些参数需在通信两端保持一致才能正常数据交换。
Qt从5.0版本开始将串口通信模块（Qt Serial Port）纳入标准库，通过QSerialPort和QSerialPortInfo类提供了跨平台的串口操作接口，开发者无需关心底层系统差异，即可实现串口的配置、打开、关闭及数据读写。
开发环境搭建
在Linux系统下进行Qt串口开发,需确保已安装Qt开发环境和串口相关依赖，以Ubuntu系统为例：
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安装Qt开发环境
通过包管理器安装Qt5，包含核心模块和串口模块：sudo apt-get update sudo apt-get install qt5-default qtserialport5-dev
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验证串口设备
连接串口设备后，使用ls /dev/tty*命令查看可用串口，dmesg | grep tty可查看设备识别日志，普通用户可能需要配置权限（如加入dialout用户组）才能访问串口设备：sudo usermod -aG dialout $USER
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创建Qt项目
使用Qt Creator新建”Qt Widgets Application”项目，在.pro文件中添加串口模块引用：QT += serialport
Qt串口核心类解析
QSerialPortInfo类：串口信息获取
QSerialPortInfo用于系统中可用串口的枚举与信息查询，常用方法包括：
static QList<QSerialPortInfo> availablePorts()：获取所有可用串口列表。QString portName()：获取串口设备名（如/dev/ttyUSB0）。QString description()：获取串口描述信息（如”USB Serial Device”）。QString manufacturer()：获取设备制造商信息。
通过遍历availablePorts()，可动态填充UI中的串口选择下拉框，提升用户体验。
QSerialPort类：串口操作核心
QSerialPort是串口通信的核心类，负责串口的配置与数据收发，常用功能如下：
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串口配置
通过setBaudRate()设置波特率（如QSerialPort::Baud9600），setDataBits()设置数据位（如QSerialPort::Data8），setStopBits()设置停止位（如QSerialPort::OneStop），setParity()设置校验位（如QSerialPort::NoParity），setFlowControl()设置流控制（如QSerialPort::NoFlowControl）。 -
串口打开与关闭
open(QIODevice::ReadWrite)以读写模式打开串口，返回bool表示是否成功；close()关闭串口。 -
数据收发
- 写入数据：
write(const QByteArray &data)返回写入字节数，可通过bytesWritten()信号监听写入完成。 - 读取数据：
readAll()读取缓冲区所有数据，read(char *data, qint64 maxSize)读取指定长度数据；readyRead()信号在串口有数据到达时触发，是异步读取的关键。
- 写入数据：
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错误处理
error()返回当前错误类型，errorString()返回错误描述信息，可用于调试和异常处理。
串口通信代码实现示例
以下实现一个简单的串口助手界面,包含串口选择、打开/关闭、数据发送与接收功能：
UI界面设计（MainWindow.ui）
使用Qt Designer设计界面，包含：
- QComboBox（
cmbPort）：选择串口。 - QPushButton（
btnOpenClose）：打开/关闭串口。 - QLineEdit（
txtSend）：发送数据输入框。 - QPushButton（
btnSend）：发送按钮。 - QTextEdit（
txtReceive）：接收数据显示框。
核心代码实现（mainwindow.cpp）
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QSerialPortInfo>
#include <QDebug>
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow) {
ui->setupUi(this);
// 初始化串口信息
updatePortList();
// 连接信号槽
connect(ui->btnOpenClose, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::togglePort);
connect(ui->btnSend, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::sendData);
connect(&serial, &QSerialPort::readyRead, this, &MainWindow::readData);
}
MainWindow::~MainWindow() {
if (serial.isOpen()) serial.close();
delete ui;
}
// 更新可用串口列表
void MainWindow::updatePortList() {
ui->cmbPort->clear();
foreach (const QSerialPortInfo &info, QSerialPortInfo::availablePorts()) {
ui->cmbPort->addItem(info.portName(), info.portName());
}
}
// 打开/关闭串口
void MainWindow::togglePort() {
if (serial.isOpen()) {
serial.close();
ui->btnOpenClose->setText("打开串口");
ui->txtReceive->append("串口已关闭");
} else {
serial.setPortName(ui->cmbPort->currentData().toString());
serial.setBaudRate(QSerialPort::Baud9600);
serial.setDataBits(QSerialPort::Data8);
serial.setStopBits(QSerialPort::OneStop);
serial.setParity(QSerialPort::NoParity);
serial.setFlowControl(QSerialPort::NoFlowControl);
if (serial.open(QIODevice::ReadWrite)) {
ui->btnOpenClose->setText("关闭串口");
ui->txtReceive->append("串口已打开: " + serial.portName());
} else {
ui->txtReceive->append("打开串口失败: " + serial.errorString());
}
}
}
// 发送数据
void MainWindow::sendData() {
if (!serial.isOpen()) return;
QString data = ui->txtSend->text();
if (data.isEmpty()) return;
serial.write(data.toUtf8());
ui->txtReceive->append("发送: " + data);
}
// 接收数据
void MainWindow::readData() {
QByteArray data = serial.readAll();
ui->txtReceive->append("接收: " + QString(data));
}
关键逻辑说明
- 串口选择：通过
QSerialPortInfo::availablePorts()动态获取系统串口，填充下拉框。 - 异步接收：
readyRead信号触发时调用readData，实时读取串口缓冲区数据并显示。 - 错误处理：串口打开失败时，通过
errorString()输出错误信息，便于调试。
常见问题与解决方案
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权限问题
现象：普通用户无法打开串口设备，提示”Permission denied”。
解决：将用户加入dialout组（sudo usermod -aG dialout $USER），或修改设备权限（sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0）。 -
串口被占用
现象：打开串口时提示”Resource busy”。
解决：检查是否有其他程序占用串口（如lsof /dev/ttyUSB0），关闭占用进程或更换串口号。 -
数据收发乱码
现象：接收或发送的数据出现乱码。
解决：检查通信两端串口参数（波特率、数据位等）是否一致；若存在高电平干扰，可添加滤波电路或软件校验（如CRC校验）。 -
数据丢失
现象：高速数据收发时出现丢包。
解决：使用waitForReadyRead()设置超时读取，或采用多线程分离收发逻辑，避免主线程阻塞。
Linux下基于Qt的串口通信开发,结合了Qt的跨平台优势与Linux设备文件机制，通过QSerialPort和QSerialPortInfo类可高效实现串口配置与数据交互，开发者需掌握串口参数配置、信号槽机制及异步数据处理方法，同时注意权限、占用、乱码等常见问题，本文提供的示例代码可直接作为基础框架，扩展后可应用于工业控制、物联网设备通信等多种场景。
