[C/C++] Qt QSerialPort를 활용한 PC와 아두이노 간의 시리얼 통신

Download link :

Qt_Serialport.zip

serialTest2.zip

시험도 치르고, 오랜만에 포스팅해봅니다.. 블로그 통계를 확인하면 사실 저 스스로를

위한 피드백 공간에 가깝지만.. 오늘 소개할 도구는 Qt 프레임워크의 'QSerialPort' 입니다.

이전에는 Ada 언어에서 'GNAT Serial Communications'를 활용해 시리얼 통신 입출력을

테스트해보았습니다. 사실 마이크로소프트 Visual Studio에서 시리얼 통신을 하든

리눅스에서 Ada 언어로 구동하든 '열고', '읽고/쓰고', '닫고' 하는 시리얼 통신의

큰 흐름은 변하지 않습니다.

Qt 프레임워크는 윈도우즈, 우분투와 같은 리눅스, 심지어 안드로이드 앱도 일관된

인터페이스로 구현 가능하게 해줍니다. 경험은 없지만 애플의 Mac도 지원한다고

합니다.

Qt 홈페이지 : http://www.qt.io/

GUI, DB 등 방대한 라이브러리를 지원하는 Qt 프레임워크에서 실습하기에, 이번에는

Qt의 GUI 위에서 아두이노와의 시리얼 통신을 구현했습니다.

구성은 Ada에서 했던 것과 같습니다. 아두이노와 PC가 USB를 '팔'로써, UART를 '손가락'

으로써 통신하게 됩니다. 회로 구조는 아래처럼 단순합니다.

회로에서 VCC의 +전압은 보통 빨강색 선, 그라운드는 검은색 선을 사용합니다.

개인적으로 더 큰 모듈이 주체가 되어 송신은 노란색 선, 수신은 하얀색 선을 사용합니다.

아두이노와 시리얼 모듈 모두 PC로부터 전압을 받고있기에 그라운드와 신호선만 연결해도

됩니다. 여기서는 아두이노보다 PC가 더 큰 주체이기에, PC 입장에서 송수신 점퍼선 색을

결정했습니다. 아두이노 모델들은 시리얼 통신을 지원하기에 어떤 제품을 사용하든 크게

상관없을 것입니다. 여기서는 'Arduino Nano'를 활용했습니다.

아두이노의 소스코드는 아래와 같이 됩니다. Qt 프로그램으로부터 수신한 데이터에

아스키 코드 10진수 값 65에 해당하는 'A'가 있으면 'Apple', 82에 해당하는 'R'이

있으면 'Ramen'을 Qt 프로그램에 돌려줍니다.

  

그럼 이제 Qt 프레임워크 위에서 프로그래밍을 진행하겠습니다. Windows 위에서

위젯 환경으로 프로젝트를 생성했습니다.

가장 먼저 해야할 것은 Qt 프로젝트 파일에 serialport 라이브러리를 활용하겠다고

알려주는 것입니다. 프로젝트 파일에는 컴파일을 위한 환경이 기입되어 있습니다.

최종적으로 구현할 GUI 인터페이스는 위와 같습니다. 보낼 메시지를 'QLineEdit'에

입력하고 'Send message : "라는 'QPushButton'을 클릭하면 입력된 메시지를 전송합니다.

'Received message' 아래의 '.. Waiting renewal'이라는 'QLabel'이 아두이노의 응답

'Apple', 'Ramen' 등을 받아 나타냅니다.

헤더파일에 "QSerialPort'를 추가해주고, 사용할 데이터타입과 'slots' 함수를 추가해줍니다.

조건과 그에 따른 행동을 1:N, N:1, M:N으로 정할 수 있는 직관적인 도구입니다. 

시그널과 슬롯을 사용하려면 'QObject'의 'connect' 함수를 사용해 조건에 따른 

슬롯 함수를 매칭시켜주어야 합니다.

이제 메인 위젯의 생성자에 인터페이스를 하나하나 추가합니다. 위젯을 생성하고

레이아웃을 'GridLayout'으로 정하고 버튼과 라벨 등을 하나씩 추가합니다.

그리고 시리얼 포트 환경설정 후 'open()'합니다. Baudrate는 아두이노와 같이

9600으로 정했습니다.

이제 시그널과 슬롯을 매칭시키는 차례입니다. 'SIGNAL'은 어떤 슬롯 함수를 동작시킬지

정의하는 'Condition'입니다. 'SLOT'은 그에 따른 'Action'을 수행할 함수를 정의합니다.

메시지 전송을 위한 QPushButton의 시그널은 'clicked'가 되고, 메시지 수신을 감지하기

위한 시그널은 'readyRead()'가 됩니다. 빨강줄이 그어진 'connect' 함수에 담겨지는

매개변수들은 차례로

'시그널을 일으키는 "sender" ',                   - ex) QSerialPort 데이터 타입인 'port'에서

'시그널이 구동될 특정 동작',                     - ex) readyRead(), 수신되는 데이터가 있다면

'시그널에 영향을 받는 "receiver",               - ex) this, 현재 객체에서

'시그널이 동작시킬 함수'                         - ex) text_Reading(), 이 함수를 동작시킨다.

'If'문과 'Switch문' 등, C/C++의 기본 분기문이 조건과 그에 따른 행동을 결정하는 것처럼,

Qt 프레임워크의 'SIGNAL-SLOT' 개념도 융통성있게 행동을 결정하고 있습니다. 시그널과

슬롯은 사전에 정의되어 있는 것을 바로 쓰거나, 사용자가 직접 작성할 수 있습니다.

'readyRead()' 시그널이 포트로 들어오는 데이터가 있을 때 발동되는 사전 정의

시그널이라면, 그에 대한 행동인 'text_Reading()'은 사용자인 제가 정의한 슬롯에

해당합니다. 아두이노에서 들어오는 데이터를 읽어 텍스트로 출력하도록 했습니다.

'text_Sending()' 함수는 입력창의 처음 1바이트만 잘라내어 송신하도록 했습니다.

아두이노에 'A'와 'R'이라는 신호를 보내면,

아두이노와 약속한대로 해당 데이터에 대한 응답을 확인할 수 있습니다.