# SerialDAQ

**Repository Path**: bistu_liuning_admin_admin/SerialDAQ

## Basic Information

- **Project Name**: SerialDAQ
- **Description**: Qt串口数据采集系统 - 支持1ms高速采集、实时曲线、FFT分析、3D姿态显示
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Apache-2.0
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-02-25
- **Last Updated**: 2026-02-25

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# SerialPortTool - Qt串口数据采集系统

一个基于Qt 6的高性能串口数据采集、存储、可视化与分析工具，支持1ms级高速数据采集而不丢数。

## 功能特性

- **高速串口采集**: 1ms级数据采集，采用多线程架构确保不丢数
- **实时曲线绘制**: 多通道数据实时显示，支持自定义样式
- **FFT频谱分析**: 自实现FFT算法，支持多种窗函数
- **3D姿态显示**: Qt 3D渲染的三维模型姿态可视化
- **数据存储**: 支持CSV/DAT格式异步存储
- **配置管理**: XML格式配置文件持久化

## 技术架构

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                           MainWindow                                 │
│  (主窗口 - 整合所有功能模块)                                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  ┌──────────────────┐  ┌──────────────────┐  ┌──────────────────┐   │
│  │SerialReceiveThread│  │DataStorageThread │  │  ConfigManager   │   │
│  │  (串口接收线程)    │  │  (数据存储线程)   │  │   (配置管理)     │   │
│  └────────┬─────────┘  └────────┬─────────┘  └────────┬─────────┘   │
│           │                     │                      │             │
├───────────┴─────────────────────┴──────────────────────┴─────────────┤
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────┐ │
│  │ ChartWidget  │  │  FFTWidget   │  │Model3DWidget │  │  Logger  │ │
│  │ (曲线显示)    │  │ (FFT分析)    │  │ (3D模型显示) │  │  (日志)  │ │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```

## 1ms采集不丢数的关键技术

| 技术手段 | 实现方式 | 作用 |
|---------|---------|------|
| **多线程架构** | 串口接收/数据存储/配置管理各自独立线程 | UI线程不被阻塞 |
| **生产者-消费者模式** | QQueue + QMutex + QWaitCondition | 数据安全传递 |
| **条件变量等待** | `m_condition.wait(&m_mutex, 100)` | 高效唤醒，低CPU占用 |
| **信号槽异步通信** | `Qt::QueuedConnection` | 跨线程安全通信 |
| **环形缓冲** | 最大点数限制，超出自动移除旧数据 | 防止内存溢出 |

## 数据帧格式

```
| 帧头(2B) | 帧长(1B) | 浮点数据(4N字节) | 校验(1B) |
|  0x55AA  |  frameLen |   float × N     | checksum |
```

## 编译要求

- **Qt版本**: Qt 6.8.1 或更高版本
- **编译器**: MinGW 13.1.0 或 MSVC 2022
- **CMake**: 3.16+ (可选)
- **Qt模块**: Core, Gui, Widgets, SerialPort, Charts, Concurrent, 3DCore, 3DRender, 3DInput, 3DExtras

## 编译步骤

本项目支持两种编译方式，均已验证通过。

### 方式一：MinGW + qmake (推荐)

使用Qt自带的MinGW编译器和qmake构建系统。

```powershell
# 1. 设置环境变量 (根据实际Qt安装路径调整)
$env:PATH = "C:\Qt\6.8.1\mingw_64\bin;C:\Qt\Tools\mingw1310_64\bin;" + $env:PATH

# 2. 进入项目目录
cd D:\WorkProject\SoftSources_01_20260225\SerialDAQ

# 3. 创建构建目录
mkdir build_mingw
cd build_mingw

# 4. 生成Makefile
qmake ../SerialPortTool.pro -spec win32-g++ "CONFIG+=release"

# 5. 编译 (使用4线程加速)
mingw32-make -j4

# 6. 部署Qt运行时依赖
cd release
windeployqt --release SerialPortTool.exe
```

**编译输出**: `build_mingw/release/SerialPortTool.exe`

**注意事项**:
- 确保源文件不含BOM编码，否则MinGW编译会报错
- 如遇到BOM问题，可使用以下PowerShell脚本移除：
```powershell
$bom = @(0xEF, 0xBB, 0xBF)
Get-ChildItem -Include *.h,*.cpp -Recurse | ForEach-Object {
    $bytes = [System.IO.File]::ReadAllBytes($_.FullName)
    $start = 0
    while ($start + 2 -lt $bytes.Length -and $bytes[$start] -eq $bom[0] -and $bytes[$start+1] -eq $bom[1] -and $bytes[$start+2] -eq $bom[2]) {
        $start += 3
    }
    if ($start -gt 0) {
        $newBytes = New-Object byte[] ($bytes.Length - $start)
        [Array]::Copy($bytes, $start, $newBytes, 0, $newBytes.Length)
        [System.IO.File]::WriteAllBytes($_.FullName, $newBytes)
    }
}
```

### 方式二：MSVC 2022 + CMake

使用Visual Studio 2022的MSVC编译器和CMake构建系统。

```powershell
# 1. 设置环境变量
$env:PATH = "C:\Qt\6.8.1\msvc2022_64\bin;" + $env:PATH

# 2. 进入项目目录
cd D:\WorkProject\SoftSources_01_20260225\SerialDAQ

# 3. 创建构建目录
mkdir build
cd build

# 4. 生成Visual Studio项目
cmake -G "Visual Studio 17 2022" -A x64 -DCMAKE_PREFIX_PATH="C:/Qt/6.8.1/msvc2022_64" ..

# 5. 编译Release版本
cmake --build . --config Release -j 4

# 6. 部署Qt运行时依赖
cd Release
windeployqt --release SerialPortTool.exe
```

**编译输出**: `build/Release/SerialPortTool.exe`

### 编译结果对比

| 编译方式 | 编译器 | 输出目录 | 可执行文件大小 |
|---------|--------|---------|---------------|
| MinGW + qmake | MinGW 13.1.0 | `build_mingw/release/` | ~214 KB |
| MSVC + CMake | MSVC 2022 | `build/Release/` | ~xxx KB |

## 运行

编译并部署Qt依赖后，直接运行可执行文件：

```powershell
# MinGW版本
.\build_mingw\release\SerialPortTool.exe

# MSVC版本
.\build\Release\SerialPortTool.exe
```

## 项目结构

```
SerialDAQ/
├── CMakeLists.txt          # CMake构建配置
├── SerialPortTool.pro      # qmake项目文件
├── main.cpp                # 程序入口
├── mainwindow.h/cpp        # 主窗口
├── serialreceivethread.h/cpp   # 串口接收线程
├── datastoragethread.h/cpp     # 数据存储线程
├── chartwidget.h/cpp       # 曲线显示控件
├── fftwidget.h/cpp         # FFT分析控件
├── model3dwidget.h/cpp     # 3D模型显示控件
├── configmanager.h/cpp     # 配置管理器
├── logger.h/cpp            # 日志系统
├── .gitignore              # Git忽略配置
└── README.md               # 说明文档
```

## 模块说明

### SerialReceiveThread (串口接收线程)

- 独立线程处理串口数据接收
- 生产者-消费者模式缓冲数据
- 帧头搜索与校验和验证
- 支持浮点数据解析

### DataStorageThread (数据存储线程)

- 异步文件写入，不阻塞采集
- 支持CSV和DAT双格式
- 文件名自动以时间戳命名

### ChartWidget (曲线显示控件)

- 基于Qt Charts实现
- 50ms定时刷新
- 支持多通道选择
- 自定义线型、线宽、颜色

### FFTWidget (FFT分析控件)

- 自实现基2时间抽取FFT算法
- 支持256~4096点FFT
- 4种窗函数: 矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗
- 频谱幅度dB显示

### Model3DWidget (3D模型显示控件)

- 基于Qt 3D渲染
- 飞机模型(机身+机翼+尾翼)
- 通道数据映射到Roll/Pitch/Yaw
- 支持角度偏移校准

## 开源仓库

- **Gitee**: https://gitee.com/bistu_liuning_admin_admin/SerialDAQ

## 许可证

MIT License

## 作者

liuning (with GLM assistance)

## 更新日志

### v1.0.0 (2026-02-25)
- 初始版本发布
- 实现串口数据采集、存储、绘制、FFT分析和3D显示功能
- 验证1ms采集不丢数
- 支持MinGW和MSVC两种编译方式