Qt串口异步通信案例（主机线程）

串口线程类

MasterThread（主机线程）

目的：主动向从机发送请求，并等待接收响应。
关键行为：
    启动后，根据配置的串口号、等待超时时间以及请求内容向从机发送请求。
    发送请求后，等待读取响应。
    成功读取响应后，通过信号 response(QString) 发送响应内容。
    如果在等待读取响应或写请求时超时，同样会触发 timeout(QString) 信号。
同步机制：除了使用 QMutex 外，还使用了 QWaitCondition (m_cond)。在处理完一个事务后，线程不会立即退出循环，而是通过 m_cond.wait() 进入等待状态，直到新的事务请求通过

m_cond.wakeOne() 唤醒它。这种方式允许更精细的控制何时继续执行下一个事务，提高了资源利用效率。

MasterThread (主机线程) 示例

在智能工厂的生产线上，有一套自动化测试系统，该系统需要定期向各个测试工位的嵌入式控制器发送指令，收集测试结果，并根据结果调整生产线的速度或发出警报。

场景描述：

任务：主设备（MasterThread实例）周期性地向各个测试工位发送测试开始指令，要求工位执行特定的检测流程。
流程：MasterThread先配置好要发送的测试指令和目标工位（串口号），然后主动通过串口发送测试指令。它会等待每个工位的响应（可能是测试结果或确认信号），根据收到的信息调整后续指令或更新生产线状态。
特点：此场景中，MasterThread主动发起通讯，控制流程的推进，根据从属设备的反馈做出决策，体现了主控角色。

在串口采集CAN总线数据并进行解析的场景中，通常的逻辑取决于你的系统架构和通信需求，但通常更接近于使用一个主机线程（MasterThread）的模式：

主机线程（MasterThread）角色：

在CAN总线数据采集与解析的应用中，如果你的设备（如PC或主控制器）需要主动请求CAN数据，那么这个设备扮演的是主控角色。它通过串口向CAN适配器（或其他设备，如CAN-to-USB转换器）发送指令，要求读取CAN总线上的数据。
主机线程负责周期性或按需发送查询命令到CAN适配器，然后等待并处理响应（即接收到的CAN数据包）。这通常涉及设置读取命令、等待响应超时、处理接收到的数据等操作，这些特点符合MasterThread的行为模式。

从机线程（SlaveThread）角色：

如果你的设备主要是被动接收来自CAN总线的数据，并不需要主动发送请求，而是始终监听并响应数据的到来，那么它更像是一个从机。然而，在大多数CAN总线应用中，数据采集设备往往需要根据请求或预定的协议来操作，而非纯粹的被动接收。
在一些特定的系统设计中，如果CAN适配器本身带有足够的智能，能主动通过串口推送数据到你的设备，这时你的设备可能只需要监听串口并解析这些数据，这种情况下，虽然逻辑上更偏向于被动接收，但实际上仍可以通过主控线程设计实现，只是监听逻辑更加简化。

总结：
通常，采集CAN总线数据时，你的设备（尤其是如果它负责发起数据读取操作）会更适合设计成一个主机线程。你需要编写代码去初始化串口通信、发送查询指令到CAN适配器、读取数据并进行解析。即使是在等待数据到达的阶段，也是在主控逻辑中通过循环或事件驱动的方式实现，保持对串口数据的监听和处理。

#ifndef MASTERTHREAD_H
#define MASTERTHREAD_H

#include <QMutex>          // 包含用于线程同步的互斥锁类
#include <QThread>         // 包含用于实现线程基础功能的类
#include <QWaitCondition>  // 包含用于线程间同步的等待条件类


class MasterThread : public QThread
{
   
    Q_OBJECT             // 必须包含，用于启用Qt的信号和槽机制

public:
    // 构造函数，可选传入父对象指针，默认为nullptr
    explicit MasterThread(QObject *parent = nullptr);
    
    // 析构函数，清理资源，确保线程安全结束
    ~MasterThread();

    // 发起一次事务处理，包含串口号、等待超时时间及请求内容
    void transaction(const QString &portName, int waitTimeout, const QString &request);

signals:
    // 发射响应信号，携带响应字符串
    void response(const QString &s);
    
    // 发射错误信号，携带错误信息字符串
    void error(const QString &s);
    
    // 发射超时信号，携带超时信息字符串
    void timeout(const QString &s);

private:
    // 重写了QThread的run方法，定义线程执行的具体任务
    void run() override;

    // 存储串口号
    QString m_portName;
    
    // 存储请求内容
    QString m_request;
    
    // 存储等待超时时间
    int m_waitTimeout = 0;

    // 用于线程间同步的互斥锁
    QMutex m_mutex;
    
    // 用于线程间同步的等待条件
    QWaitCondition m_cond;
    
    // 标记线程是否应终止
    bool m_quit = false;
};


#endif // MASTERTHREAD_H

#include "masterthread.h"
#include <QSerialPort>      // 包含QSerialPort类，用于串口通信
#include <QTime>           // 包含QTime类，用于获取当前时间，便于生成超时消息

MasterThread::MasterThread(QObject *parent) :
    QThread(parent)       // 初始化基类QThread，传递父对象指针以实现对象树管理
{
   
}

//! [0]
MasterThread::~MasterThread() {
   
    m_mutex.lock();       // 加锁以保护共享资源
    m_quit = true;       // 设置退出标志，指示线程应该停止运行
    m_cond.wakeOne();     // 唤醒可能等待的线程，通知退出
    m_mutex.unlock();    // 解锁
    wait();              // 等待线程安全结束
}
//! [0]

//! [1] //! [2]
void MasterThread::transaction(const QString &portName, int waitTimeout, const QString &request) {
   
//! [1]
    const QMutexLocker locker(&m_mutex); // 自动加锁并在作用域结束时解锁，保护内部操作
    m_portName = portName;            // 更新串口名称
    m_waitTimeout = waitTimeout;       // 更新等待超时时间
    m_request = request;