Qt编写可视化大屏电子看板系统21-数据转曲线

Posted 2021-09-14 feiyangqingyun

一、前言

数据转曲线，这个用的非常多，比如串口或者网络收到的数据，对特定的字节数据绘制实时的曲线，或者对历史记录存储的数据进行曲线绘制，按照约定的规则，数据转曲线绘制必须提供规则，没有规则只能对所有数据绘制，那样的话肯定很难看，一般下位机传过来的数据都是有桢头帧尾校验码的，需要剔除无关的数据，一般需要指定哪个字节或者哪几个字节属于需要绘制曲线的数据，如果是多个数据，可能还需要合并，比如2个字节合并成一个无符号ushort数据，4个字节合并成一个uint数据，合并转换的规则还有高低字节位置的区分，有些是高字节在前面，有些是高字节在后面，都必须在规约中体现出来，否则很可能绘制出来的曲线不正确。

开源的QCustomPlot曲线图表控件，支持的数据量还是挺大的，能到百万级别，十几万几十万的数据一次性绘制，都还可以，绘制这块已经优化到了极致，主要的速度占用应该是计算，绘制倒都是很快的，数据量很大的情况下一般不建议频繁的绘制，会把UI卡主，任何开发工具和语言，UI都是在主线程，所以绘制这块一旦太频繁很可能导致卡主，如果数据量确实很多可以把运算这块移到其他线程，运算好以后再一次性绘制。对于大数据量的绘制，还有个算法就是过滤掉取平均值数据，因为一个像素上绘制几十上百个数据点是没有意义的，都挤在一块，人眼观看都是一个问题，所以不如用算法将这些数据点经过一个规则运算合并成一个点数据，可以非常大的减少数据量，等到缩放的时候再自动还原之前的数据。

二、功能特点

1. 采用分层设计，整体总共分三级界面，一级界面是整体布局，二级界面是单个功能模块，三级界面是单个控件。
2. 子控件包括饼图、圆环图、曲线图、柱状图、柱状分组图、横向柱状图、横向柱状分组图、合格率控件、百分比控件、进度控件、设备状态面板、表格数据、地图控件、视频控件等。
3. 二级界面可以自由拖动悬浮，支持最小化隐藏、最大化关闭、响应双击自定义标题栏。
4. 数据源支持模拟数据（默认）、数据库采集、串口通信（需定制）、网络通信（需定制）、网络请求等，可自由设定每个子界面的采集间隔即数据刷新频率。
5. 采用纯QWidget编写，亲测Qt4.6到Qt6.2任意版本，理论上支持后续其他Qt版本。
6. 超强跨平台，亲测windows、linux、mac、国产uos、国产银河麒麟kylin等系统，效果完美，同时还支持嵌入式linux比如树莓派、香橙派、全志、imx6等。
7. 同时集成了自定义控件、qchart饼图、echart地图等功能。
8. 内置多套配色风格样式（紫色、蓝色、深蓝、黑色），默认紫色，自适应任意分辨率。
9. 可设置系统标题、目标分辨率、布局方案，启动立即应用。
10. 可设置主背景颜色、面板颜色、十字线游标颜色等各种颜色。
11. 可设置多条曲线不同颜色，没有设置颜色的情况下内置多套精美颜色随机应用。
12. 可设置标题栏背景颜色、文字颜色。
13. 可设置曲线图表背景颜色、文字颜色、网格颜色。
14. 可设置正常颜色、警戒颜色、报警颜色、禁用颜色、百分比进度颜色。
15. 可分别设置各种字体大小，比如全局字体、软件名称、标题栏、子标题栏、加粗标签等。
16. 可设置标题栏高度、表头高度、行高度。
17. 曲线支持游标、定位线、悬停高亮数据点、悬停显示值。
18. 柱状图支持顶部（可设置顶端、上部、中间、底部）显示数据，全部自适应计算位置。
19. 支持平滑曲线，内置多种平滑曲线算法，还支持面积图平滑。
20. 面积图填充颜色可选多种规则比如单色透明度填充、透明度渐变填充等。
21. 数据库支持sqlite、mysql、postgresql、oracle、国产人大金仓等数据库。
22. 主界面直接鼠标右键切换布局、配色方案、关闭开启某个二级窗体。
23. 自动记忆所有子窗口的大小和位置，下次启动立即应用。
24. 动态加载布局方案菜单，可以动态新建布局、恢复布局、保存布局、另存布局等，用户可以制造任意布局。
25. 二级窗体，双击从主窗体分离出来浮动，可以自由调整大小。再次双击标题栏最大化，再次双击还原。
26. 子模块也可以全屏显示作为一个大屏，这样就可以一个大屏拓展出多个子大屏，放大查看子模块的数据详情，适用多屏展示。
27. 每个模块都可以自定义采集速度，如果是数据库采集会自动排队处理，后期还可以拓展每个子模块都独立的数据库采集。
28. 提供系统设置模块进行整体的配置参数设置，效果立即应用。
29. 提供精美炫酷的大屏地图模块，包括静态图片、闪烁效果、迁徙效果、世界地图、区域地图等，可指定点的经纬度坐标，识别单击响应，可以做地图跳转等，每个点都可以不同的颜色和提示信息。
30. 除了提供大屏系统外，还将每个模块都做了独立的模块示例界面，每个模块都可以独立学习使用，里面用到的控件也单独做了控件示例界面，方便学习每个控件如何使用。
31. 非常详细的开发和使用手册，其中包括数据库说明、模块对照图、控件对照图、项目结构、代码说明（精确到每个类）、演示demo、使用方法等。

三、体验地址

1. 体验地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_bigscreen.zip。
2. 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
3. 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
4. 个人主页：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun
5. 知乎主页：https://www.zhihu.com/people/feiyangqingyun/
6. 在线文档：https://feiyangqingyun.gitee.io/qwidgetdemo/bigscreen/

四、效果图

五、核心代码

#include "frmplotdata.h"
#include "ui_frmplotdata.h"
#include "quihelper.h"

frmPlotData::frmPlotData(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::frmPlotData)
{
    ui->setupUi(this);
    this->initForm();
    this->loadPlot();
}

frmPlotData::~frmPlotData()
{
    delete ui;
}

void frmPlotData::initForm()
{
    //添加画布
    ui->customPlot->addGraph(1);
    //设置拖动缩放模式
    ui->customPlot->setInteractions(3);
    //设置边距
    ui->customPlot->setPadding(15);
    //设置数据点的大小
    ui->customPlot->setPointSize(0);
    //设置文本颜色
    ui->customPlot->setTextColor(Qt::white);
    //设置XY轴范围值
    ui->customPlot->setRangeX(0, 1000, 15);
    ui->customPlot->setRangeY(0, 1000, 15);

    //绑定双击重新加载数据
    connect(ui->customPlot->getPlot(), SIGNAL(mouseDoubleClick(QMouseEvent *)), this, SLOT(loadPlot()));
}

void frmPlotData::loadPlot()
{
    //从文本文件读取数据 具体格式可以自行打开文件查看
    QString fileName = QString(":/image/data%1.txt").arg(rand() % 3);
    QFile file(fileName);
    if (file.open(QFile::ReadOnly | QIODevice::Text)) {
        QString value = file.readAll();
        file.close();

        vdouble keys, values;
        QStringList list = value.split(" ");
        int len = list.length();

        //如果不是2的倍数则长度要减去1
        if (len % 2 != 0) {
            len = (len - 1);
        }

        for (int i = 0; i < len / 2; i++) {
            keys.append(i);
        }

        //每两个16进制数字组合成一个数字
        for (int i = 0; i < len; i = i + 2) {
            qint16 value = CustomPlotHelper::strHexToShort(QString("%1%2").arg(list.at(i)).arg(list.at(i + 1)));
            values.append(value);
        }

        LineData data;
        data.index = 0;
        data.name = "角度值";
        data.key = keys;
        data.value = values;
        //设置线条颜色,可以指定颜色也可以随机颜色
        data.lineColor = CustomPlotHelper::getRandColor();
        data.scatterShape = 0;
        data.fillColor = 1;
        data.autoScale = true;
        ui->customPlot->setDataLine(data);
        ui->customPlot->replot();
    }
}