如何利用MATLAB中的GUI工具来制作串口通信上位机

　　本文主要介绍如何利用MATLAB中的GUI工具来制作串口通信上位机，然后利用单片机读取陀螺仪MPU6050的
　　数据传送到上位机，利用上位机将数据利用绘图实时显示出来，有一部分是参考网上其它教程，
　　将在结尾给出参考网址。
　　一、总体设计原理
　　PC机有USB接口，可以实现串口通信，通过USB转串口数据线连接单片机，用三根线（收、发、地）来实现数
　　据的发送，用PL-2303HX作为单片机与PC机间的驱动芯片。串口通信总体设计原理图如图1所示。
　　
　　图1
　　二、MATLAB的GUI串口通信设计
　　GUIDE是一个专用于GUI程序设计的向导设计器。而GUI是由各种图形对象，如图形窗口、图轴、菜单、按钮、
　　文本框等构建的用户界面，是人机交互的有效工具和方法，通过GUIDE可以很方便地设计出各种符合要求的
　　图形用户界面。用户可以根据界面提示完成整个工程，却不必去了解工程内部是如何工作的。GUI设计既
　　可以以基本的MATLAB程序设计为主，也可以以鼠标为主利用GUIDE工具进行设计，
　　也可综合以上两种方法进行设计。
　　2.1 GUI界面的整体布局设计
　　利用MATLAB的GUI界面设计程序界面和功能，利用MATLAB R2014a来实现设计，打开MATLAB后：
　　1、在命令行窗口输入”guide”调出GUIDE工具，如图2
　　
　　图2
　　2、直接选择默认方式，勾选“将新图形另存为”，选择自己要存的位置，然后点击OK。出现如下图3所示：
　　
　　图3
　　3、MALTAB的GUI主要由两个文件，当设置好GUIDE时点击保存，这时将在当前路径自动产生两个名字相同的文件，但扩展标识符不同，一个为.fig文件，一个为.m文件，.fig主要是GUI图形文件，和GUIDE设计的图像相同，.m文件为程序文件，所有事件响应和计算功能都在这里实现。
　　在图4中，可以在左侧的控件栏拖曳控件到右侧网格中，如图4
　　
　　图4
　　4、控件设置，右击控件点“Property Inspector”或双击控件，如图5
　　
　　图5
　　一般仅设置Tag选项和String选项。其中String选项在按钮控件中就是GUI显示时的字符。Tag属性较为重要，在GUI编程时控件的索引主要利用Tag选项的属性并且在GUI生成回调函数时候也是由Tag属性的值命名的。这里将“打开串口”按钮控件的String设置为“打开串口”，tag设置为pbOpenSerial。
　　5、其他设置可重复以上步骤来放置和设置各个控件，都所有控件设置好之后，要保存一下，然后点击右侧的“.m”文件可以看到相对应的控件的程序设计区。
　　MATLAB的按钮以及各种控件事件响应是依靠一种叫做回调函数（Callback Function）来实现的，自动生成的M文件中已经自动做好回调函数的名称和参数了，我们需要做的就是在其中添加你要进行的处理。
　　例如：我们要在鼠标单击按钮“打开串口”时进行一系列的串口初始化动作，这时右键单击“打开串口按钮”如图6，7
　　
　　图6
　　
　　图7
　　按钮的Tag为pbOpenSerial，所以GUIDE自动生成的回调函数名为pbOpenSerial_Callback，函数有3个参数
　　·hObject是当前控件对象，即打开串口按钮对象（面向对象技术中的概念），索引或设置当前对象（打开串口按钮对象）时只需要引用hObject就可以了。例如：改变当前空间的可见性，只需调用set（hObject，‘Visable’，‘off’）;打开串口对象在单击该按钮时即会隐藏。
　　·eventdata我暂时没有用到，所以暂且不管他
　　·handles我理解是整个GUI界面的索引句柄，所有GUI界面上的控件都可以通过他来索引，几乎有全局作用域，例如在打开串口按钮的回调中要将关闭串口按钮显示出来，可以这样调用：
　　set（handles. pbOpenSerial，‘Visable’，‘on’）;就可以了！
　　这里handles还有一个作用就是在不同控件间进行参数传递，只要对handle的成员变量进行赋值就可以了。当然后面要调用一下guidata（hObject，handles）;将变量保存。
　　例如打开串口按钮里面有个数据10需要关闭串口按钮调用可以这样写。
　　%打开串口按钮回调函数中
　　handles.double_vir=10;
　　guidata（hObject， handles）;
　　%关闭串口按钮回调函数中
　　a=handles.double_vir;
　　2.2 MATLAB对串口的控制
　　（1）MATLAB中主要是创建串行口设备对象，这里用到主要函数是serial（）；
　　s=serial（‘COM1’）;%创建COM1为串口对象，并用s标识。
　　（2）然后是定义串口设备对象的通信属性，主要有波特率，异步串行格式（包括起始位、数据位、校验位、停止位等）和输出输入缓冲的大小等；
　　（3）用函数fopen（）实现设备对象与硬件设备的软连接（相对于硬件设备的连接），这样就可以对数据的读写操作；
　　fopen（s）%打开s标识的串口；
　　（4）进行MATLAB串行读写操作，主要用到的函数有fscanf（）等；
　　（5）关闭设备对象，用到了fclose（）等函数。
　　在对串口按钮初始化中，采用触发中断的方式来进行事件的处理，要设置串口事件回调设置与回调函数，如下部分程序
　　%串口事件回调设置
　　s.BytesAvailableFcnMode=‘terminator’;
　　s.BytesAvailableFcnCount=10;%输入缓冲区存在10个字节触发回调函数
　　s.BytesAvailableFcn={@EveBytesAvailableFcn，handles};%回调函数的指定
　　fopen（s）;%打开串口
　　%回调函数
　　function EveBytesAvailableFcn（t，event，handles ）
　　2.3 各控件的回调函数
　　（1）初始设置一下系统openingFcn函数
　　function Gui_Datadisplay_OpeningFcn（hObject， eventdata， handles， varargin）
　　% This function has no output args， see OutputFcn.
　　1
　　% hObject handle to figure
　　% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
　　% handles structure with handles and user data （see GUIDATA）
　　% varargin command line arguments to Gui_Datadisplay （see VARARGIN）
　　global COM;
　　global rate;
　　COM=‘COM7’%打开GUI界面时默认是COM7
　　rate = 115200;
　　set（handles.ppCOM，‘value’， 7）;
　　set（handles.ppBaudRates，‘value’，1）;
　　set（handles.pbCloseSerial，‘Enable’，‘off’）;
　　123456789101112
　　（2）Open Serial控件的回调函数
　　function pbOpenSerial_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　% hObject handle to pbOpenSerial （see GCBO）
　　% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
　　% handles structure with handles and user data （see GUIDATA）
　　clc
　　instrreset
　　global s;
　　global rate;
　　global COM;
　　global out;
　　out=1;
　　s=serial（COM）;
　　set（s，‘BaudRate’，rate）;%%%Baud¯
　　set（s，‘DataBits’，8）;%%%
　　set（s，‘StopBits’，1）;%%%
　　set（s，‘InputBufferSize’，1024000）;%%%
　　set（handles.pbOpenSerial，‘Enable’，‘off’）;
　　set（handles.pbCloseSerial，‘Enable’，‘on’）;
　　%串口事件回调设置
　　s.BytesAvailableFcnMode=‘terminator’;
　　s.BytesAvailableFcnCount=10; %
　　s.BytesAvailableFcn={@EveBytesAvailableFcn，handles};
　　fopen（s）;%
　　global count;
　　count=1;
　　fprintf（‘ceshi_dakaichuankoun’）;
　　123456789101112131415161718192021222324252627
　　（3）当串口中断触发时，事件中断回调函数
　　%回调函数
　　function EveBytesAvailableFcn（ t，event，handles ）
　　global s;
　　global a;
　　global d;
　　global arrX;
　　global arrY;
　　global arrZ;
　　global count;
　　arrX=zeros（［1，100］）;
　　% arrY=［1，1000］;
　　% arrZ=［1，1000］;
　　% fprintf（‘Receive callback’）;
　　a=fscanf（s）;%取出串口中陀螺仪数据
　　M=textscan（a，‘%s%d%d%d’，‘delimiter’，‘ ’）;
　　% data = ［data ， ‘n’］;
　　［Name，x，y，z］ = deal（M{：}）;
　　arrX（1，count） = x;
　　% arrY（1，count） = y;
　　% arrZ（1，count） = z;
　　a = strcat（a ，char（10）， get（handles.editR，‘string’））;
　　set（handles.editR，‘string’，a）;
　　set（handles.text4，‘string’，x）;
　　plot（arrX）;
　　hold on;
　　count=count+1;
　　if count==100
　　count=1;
　　clf;
　　end
　　1234567891011121314151617181920212223242526272829303132
　　（4）COM口选择回调函数
　　function ppCOM_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　global COM;
　　rate=1;
　　val=get（hObject，‘value’）;
　　switch val
　　case 1
　　COM=‘COM1’;
　　fprintf（‘ceshi_COM=1n’）;
　　case 2
　　COM=‘COM2’;
　　case 3
　　COM=‘COM3’;
　　case 4
　　COM=‘COM4’;
　　case 5
　　COM=‘COM5’;
　　case 6
　　COM=‘COM6’;
　　case 7
　　COM=‘COM7’;
　　fprintf（‘ceshi_COM=7n’）;
　　case 8
　　COM=‘COM8’;
　　case 9
　　COM=‘COM9’;
　　End
　　1234567891011121314151617181920212223242526
　　（5）波特率选择回调函数
　　function ppBaudRates_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　global rate;
　　val=get（hObject，‘value’）;
　　switch val
　　case 1
　　rate=115200;
　　case 2
　　rate=9600;
　　end
　　123456789
　　（6）关闭串口回调函数
　　function pbCloseSerial_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　global s;
　　fclose（s）;
　　delete（s）;
　　set（handles.pbOpenSerial，‘Enable’，‘on’）;
　　set（handles.pbCloseSerial，‘Enable’，‘off’）;
　　fprintf（‘Close_COM’）;
　　1234567
　　（7）发送回调函数
　　function pbSend_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　global d;
　　d=get（handles.editT，‘String’）;
　　set（handles.Value，‘string’，d）;
　　1234
　　（8）清空发送区回调函数
　　1
　　function pbClearT_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　set（handles.editT，‘string’，‘’）;
　　12
　　（9）清空接收区回调函数
　　1
　　function pbClearR_Callback（hObject， eventdata， handles）
　　set（handles.editR，‘string’，‘’）;
　　set（handles.Value，‘string’，‘’）;
　　set（handles.text4，‘string’，‘’）;
　　三、单片机串口发送
　　这一部分由个人不同的单片机发送的形式不一样，所以就不在此列举了。主要列出一下主函数参考。
　　这一部分由个人不同的单片机发送的形式不一样，所以就不在此列举了。主要列出一下主函数参考。
　　利用STM32接收到三轴加速度计MPU6050的数据，并将数据发送到串口
　　int main（void）
　　{
　　USART1_Config（）;
　　I2C_MPU6050_Init（）;
　　InitMPU6050（）;
　　/***********************************************************************/
　　while（1）
　　{
　　printf（“Hello ！”）;
　　printf（“rn---------XYZ-------%drn”，GetData（ACCEL_XOUT_H））;
　　printf（“rn---------XYZ------- %d rn”，GetData（ACCEL_YOUT_H））;
　　printf（“rn---------XYZ------ %d rn”，GetData（ACCEL_ZOUT_H））;
　　printf（“rn rn”）;
　　printf（“rn--------------------------------------rn”）;
　　printf（“rn rn rn rn rn rn”）;
　　delay_ms（8）;
　　}
　　}
　　四、运行结果
　　单片机发送数据到PC，可利用MATLAB进行对数据的处理，在控制领域中有着广泛的应用。结果如图8，9.
　　
　　图8
　　
　　图9