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2026-07-23 16:21:44 +08:00

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QtUI 韩国喷码机项目架构说明文档

版本: V6.7.5
目标平台: ARM Linux (全志H618) / x86 (模拟调试)
Qt 版本: Qt 5.x (ARM) / Qt 5.x (x86)
屏幕分辨率: 800x600
文档最后更新日期: 2026-07-23

1. 项目概述

本项目是一个工业喷码机（CIJ，Continuous Ink Jet）的上位机控制系统，运行在嵌入式ARM Linux平台上。软件通过串口与FPGA和STM32两块下位机硬件通信，实现喷码内容的编辑、预览、打印控制、设备状态监控、系统参数管理等功能。

核心功能

喷码内容编辑: 支持文本、日期、计数器、图片、条形码（一维码）、二维码（QR/DataMatrix）等图元
打印控制: 支持时延触发、电眼触发、同步器触发、电眼+同步器等多种触发模式
设备管理: 墨路控制（阀门、泵、加热器）、粘度检测、相位检测、高压控制
系统管理: 参数配置、FPGA/STM32固件升级、软件更新、日志管理
文件管理: 作业文件的创建、保存、导入、导出（U盘）
RFID刷卡: 墨水/溶剂/保养卡的身份验证与消耗管理

2. 技术栈

类别	技术
框架	Qt 5.x (ARM) / Qt 5.x (x86)
语言	C++ (C++11)，部分C
构建工具	qmake
UI设计	Qt Designer (.ui文件)
序列化	XML (作业文件)
通信	QSerialPort (RS232/RS485)
网络	Qt Network (WiFi)
条码生成	C语言库 (BarCode目录)
二维码生成	C语言库 (QtQREnCode目录)
DataMatrix	C++库 (Matrix目录)
Modbus	开源FreeModbus库
加密	SM3/SM4 国密算法
日志	自定义Logger框架

3. 整体架构

项目采用分层架构，自上而下分为：

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      UI 表现层                            │
│  InkJetPrinter (主窗口) + MainWidget (打印主界面)          │
│  各功能页面: SystemManage, SystemSetting, LogInfo, ...    │
│  场景编辑器: TestPrintWidget, PicScene                   │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│                      业务逻辑层                          │
│  SysPara (系统参数管理)                                   │
│  DevOp (设备操作)                                        │
│  RunTimeCtrl (运行时间统计)                              │
│  RFIDManager (刷卡管理)                                  │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│                      通信层                              │
│  Serial (串口通信封装)                                    │
│  Modbus (Modbus协议)                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│                      硬件抽象层                          │
│  FPGA (喷印控制、充电电压、相位检测)                       │
│  STM32 (墨路控制、传感器采集)                              │
│  RFID读卡器 (IC卡读写)                                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

模块依赖关系图

InkJetPrinter (顶层窗口)
  ├── MainWidget (打印主界面)
  │     ├── generatePrintContent (打印文件载入预览)
  │     ├── FileManageWidget (文件管理)
  │     ├── PrintTextDisplay (打印预览)
  |     └── 其他
  ├── TestPrintWidget (编辑界面)
  │     ├── PicScene (场景内容容器)
  │     ├── ItemEditor (文本图元编辑)
  │     ├── ImageLoader (图片图元加载)
  │     ├── BarcodeEditor (条码图元编辑)
  |     ├── DateVarSet (日期变量设置)
  │     ├── CounterVarSet (计数器图元设置)
  |     └── ScheduleShiftsEditor (班次编辑)
  ├── SystemManage (系统管理)
  ├── SystemSetting (系统设置)
  ├── SystemUpdate (系统升级)
  ├── PrintSetting (打印设置)
  ├── MainInstruction (主指令)
  ├── LogInfo (日志信息)
  ├── OtherInfo (其他信息)
  └── DialogFileOperation (打印文件选择操作)

SysPara (系统参数，贯穿所有模块)
Serial (串口通信，连接FPGA和STM32)
RFIDManager (RFID刷卡管理)
RunTimeCtrl (运行时间控制)

4. 目录结构

项目根目录/
├── QtUI.pro                 # 项目文件 (qmake)
├── main.cpp                 # 程序入口
├── mainwidget.h/cpp         # 打印主界面 (MainWidget)
├── InkJetPrinter.h/cpp      # 顶层主窗口
├── Public.h/cpp             # 公共工具类
├── SysPara.h/cpp            # 系统参数管理 (核心)
├── DevOp.h/cpp              # 设备操作 (FPGA寄存器读写)
├── myinclude.h              # 全局宏定义、枚举
├── VerBVersion.h            # 版本号定义
├── dump.h/cpp               # 崩溃信号处理
├── runtimectrl.h/cpp        # 运行时间统计
│
├── scene/                   # 场景（喷码内容）编辑系统
│   ├── picscene.h/cpp       # 场景类 (QGraphicsScene)
│   ├── myview.h/cpp         # 视图类 (QGraphicsView)
│   ├── PicSceneLoader.h/cpp # 场景XML加载/保存
│   ├── pictextitem.h/cpp    # 文本图元
│   ├── PicDateItem.h/cpp    # 日期图元
│   ├── PicImageItem.h/cpp   # 图片图元
│   ├── PicCounterItem.h/cpp # 计数器图元
│   ├── PicScheduleShiftItem.h/cpp # 班次图元
│   ├── piccodeitem.h/cpp    # 条码/二维码图元
│   ├── ViewModels.h/cpp     # 视图模型 (数据结构)
│   ├── ItemCommon.h/cpp     # 图元工具函数
│   ├── ItemGeneralSettings.* # 图元通用设置
│   ├── BarcodeEditor.*      # 条码编辑器
│   ├── CounterEditor.*      # 计数器编辑器
│   ├── DateFormatEditor.*   # 日期格式编辑器
│   ├── DateReplaceEditor.*  # 日期替换编辑器
│   ├── ScheduleShiftsEditor.* # 班次编辑器
│   ├── DlgBarcodeFormat.*   # 条码格式对话框
│   └── DlgQrcodeFormat.*    # 二维码格式对话框
│
├── rfid/                    # RFID刷卡模块
│   ├── rfidmanager.h/cpp    # 刷卡管理核心
│   ├── rfidfunction.h/cpp   # 刷卡功能函数
│   ├── sm3.h/cpp            # SM3 国密哈希
│   └── sm4.h/cpp            # SM4 国密加密
│
├── Serial/                  # 串口通信封装
│   └── serial.h/cpp         # 串口封装 (FPGA/STM32双通道)
│
├── fileManage/              # 文件管理
│   ├── FileManageWidget.*   # 文件管理界面
│   └── UDiskComboBox.*      # U盘检测与文件列表
│
├── modbus/                  # Modbus协议
│   ├── modbus/              # FreeModbus库
│   ├── port/                # 移植层
│   ├── modbusserial.*       # Modbus串口
│   └── modbustcp.*          # Modbus TCP
│
├── Log/                     # 日志框架
│   ├── logger.h/cpp         # 日志基类
│   ├── filelogger.h/cpp     # 文件日志
│   ├── logmessage.h/cpp     # 日志消息
│   └── logglobal.h          # 日志全局宏
│
├── BarCode/                 # 一维条码生成库 (C)
│   ├── barcode.h            # 条码头文件
│   ├── code128.c/code39.c/  # 各类型条码实现
│   └── ...
│
├── QtQREnCode/              # 二维码生成库 (C)
│   ├── qrencode.h/c         # QR码生成
│   └── ...
│
├── Matrix/                  # DataMatrix码生成库 (C++)
│   ├── dm200.cpp            # DataMatrix实现
│   └── ...
│
├── image.qrc                # Qt资源文件
├── *.ts                     # 多语言翻译文件
│
├── 0/ ~ 101/                # 字库图片资源 (计数器图元 数字占位图)
│   └── image/
│       └── digitalWidth*.bmp
│
└── conf/                    # 运行时配置目录 (部署后)
    ├── sysPara.bin          # 系统参数二进制文件
    ├── config.ini           # 日志配置
    └── ...

5. 核心模块详解

5.1 程序入口 (main.cpp)

main.cpp

程序启动流程：

读取键盘类型配置（多语言键盘/普通键盘）
创建 QApplication，配置日志系统 (FileLogger)
加载字体和应用级样式
根据语言配置加载对应翻译文件 (.qm)
创建 MyInputMethod（自定义输入法）
创建 InkJetPrinter 主窗口并显示

5.2 主窗口 (InkJetPrinter)

InkJetPrinter.h | InkJetPrinter.cpp

职责: 顶层窗口，管理所有子页面和核心业务流程。

关键成员:

m_StackedWidget - 页面容器，通过索引切换不同功能页面
m_MainWidget - 打印主界面（首页）
m_TestPrintWidget - 编辑界面
serialFPGA / serialSTM32 - 两个独立串口线程，分别与FPGA和STM32通信
ctrl_runTime - 运行时间控制器
manager_rfid - RFID刷卡管理器

核心定时器:

m_Timer - 主定时器 (10ms)，处理设备状态轮询、自动控制
viscosity_timer - 粘度检测定时器 (1s)

设备自动控制:

autoControlValvePump() - 阀门/泵自动控制
pressureAdj() - 压力自动调节（PID算法）
autoControlHeater() - 加热器自动控制
detectAndcontrolReclaimTank() - 回收槽检测与控制

5.3 打印主界面 (MainWidget)

mainwidget.h | mainwidget.cpp

职责: 打印操作的主界面，包含打印预览、打印控制、文件管理。

关键功能:

generatePrintContent() - 将场景渲染为打印数据并写入缓冲区待发送至FPGA
onPreviewScene - 场景数据转为FPGA点阵数据，解析场景内容生成计数器字模及其它控制信息
variableItemsUpdate() - 更新动态图元（日期、轮班、条形码/二维码等）并写入缓冲区
SendPrintDataToFpga() - 通过串口向FPGA发送打印内容数据

页面切换:

通过底部导航按钮（编辑、新增、主界面、管理、消息）切换子页面
使用信号槽 sendButtonClickedSignal(int) 通知 InkJetPrinter 切换页面

5.4 系统参数管理 (SysPara)

SysPara.h

职责: 管理所有系统参数，是系统的数据中枢。所有模块通过 SysPara 读写参数。

核心数据结构:

calandar_and_dat_t - 日历/计数器数据（发送给FPGA）
sysPara_t - 系统参数设定
sysStatus_t - 系统状态结构体
vars_t - 变量类型参数设定
stepPrint_t - 分段打印设定
alterPrint_t - 交替打印设定
Cnt1ByGroup_t - 分段计米设定
PrintSettingModel - 打印设置模型（跟随作业文件保存）
voltePara_t - 旧的 FPGA 墨点充电参数集结构体，用于 67 版本 FPGA
voltePara_t_25Dots - 目前常用的 72 版本 FPGA 所对应的墨点充电数据集结构
voltePara_t_No73 - 96K 40um 喷嘴专用的FPGA墨点充电数据集结构体，专用于73版本（F8.2.1）

参数持久化:

二进制文件: PARA_ROOT_DIR/sysPara.bin - 对于系统参数的直接二进制保存
XML文件: PARA_ROOT_DIR/defPrintSet.xml - 默认打印设置保存，新建文件时使用此配置，此配置也可通过MainInstruction 打开默认打印设置的设置窗口（实际是复用PrintSetting窗口）。

5.5 设备操作 (DevOp)

DevOp.h

职责: 封装FPGA寄存器的读写操作，提供设备控制的高层接口。

关键操作:

阀门控制: controlInkValve(), controlMixValve(), controlReleaseValve()
泵控制: WriteMoterPump()
电压控制: DAC表读写 (DAC_TABLE_ADDR, MATCH_*_DAC_TABLE_ADDR)
打印控制: 启停、回收槽开关、故障恢复
计数器读写: 产品计数、同步计数

FPGA地址空间: 通信地址与定义位于连续墨点喷码机通信协议，大致内存分布如下

0x0000-0x01FF: 状态读取区
0xA400-0xA5FF: 打印控制寄存器
0xB000-0xCFFF: 数据写入区（DAC表、打印数据、日历数据等）
0xE000-0xFFFF: 数字字符点阵数据

5.6 串口通信 (Serial)

Serial/serial.h | Serial/serial.cpp

职责: 封装与FPGA和STM32的串口通信。

设计特点:

支持双通道（FPGA和STM32各自独立串口）
使用消息队列管理发送数据
CRC16校验保证数据完整性
支持STM32固件升级（IAP协议）
运行在独立QThread中，不阻塞UI

通信协议:

自定义帧格式：命令 + 地址 + 数据 + CRC16
发送队列: queueFPGA / queue
接收解析: 通过信号槽分发到上层（receivedFromFPGA / receivedFromSTM32）

5.7 日志系统 (Log)

职责: 提供分级日志记录功能。

类层次:

Logger - 日志基类，定义日志格式、级别过滤
FileLogger - 文件日志实现，支持缓冲区批量写入
LogMessage - 日志消息封装

使用方式:

qInfo() << "message";     // 信息日志
qWarning() << "warning";  // 警告日志
qCritical() << "error";   // 错误日志

5.8 运行时间统计 (RunTimeCtrl)

RunTimeCtrl

职责: 统计软件运行时长，用于设备保养提醒。

功能:

getElapsedSeconds() - 获取本次运行时间
getTotalSeconds() - 获取总运行时间
sig_alertTimeout() - 保养提醒信号
sig_updateTimeoutDay() - 维护到期提醒

6. 数据流与通信机制

6.1 打印数据流

用户编辑场景 (PicScene)
    └── 图元 (PicTextItem, PicDateItem, PicCodeItem, ...)
         └── 渲染为 QImage
              └── imageToPrintData() 转换为点阵数据
                   └── SendPrintDataToFpga() 通过 Serial 发送
                        └── FPGA 接收并驱动喷头喷印

6.2 设备状态轮询

timerHandler()
    ├── serialFPGA->readData()       # 读取FPGA状态寄存器
    ├── serialSTM32->readData()      # 读取STM32传感器数据
    ├── saveFPGAStatus()             # 解析FPGA状态
    │     ├── 墨线开关、高压状态、回收故障
    │     ├── 墨水/溶剂液位警告
    │     └── 相位检测结果
    ├── saveSTM32Status()            # 解析STM32状态
    │     ├── 齿轮泵转速
    │     ├── 脉冲计数
    │     └── 压力/粘度值
    ├── MainWidget::updateSysStatusToUI()  # 更新界面状态灯
    └── autoControlValvePump()       # 自动控制执行

6.3 信号槽通信概览

Serial::receivedFromFPGA ──→ InkJetPrinter::saveFPGAStatus()
Serial::receivedFromSTM32 ──→ InkJetPrinter::saveSTM32Status()
MainWidget::sendButtonClickedSignal ──→ InkJetPrinter::getMainWidgetButtonClickedSlot()
TestPrintWidget::sendButtonClickedSignal ──→ InkJetPrinter::getTestPrintWidgetButtonClickedSlot()
RunTimeCtrl::sig_alertTimeout ──→ InkJetPrinter::slt_warningMaintenance()
RFIDManager::sig_showMsg ──→ InkJetPrinter::slt_showMsg()

7. 场景与打印渲染系统

7.1 架构概述

场景系统基于 Qt Graphics View 框架，用于编辑和预览喷码内容。

PicScene (QGraphicsScene)        # 场景，管理所有图元
  └── myView (QGraphicsView)     # 视图，提供缩放和交互
       └── 图元基类
            ├── PicTextItem      # 普通文本
            ├── PicDateItem      # 日期变量 (yyyy-MM-dd HH:mm:ss...)
            ├── PicCounterItem   # 计数器 (可变数字)
            ├── PicImageItem     # 图片 (Logo)
            ├── PicCodeItem      # 条码/二维码
            └── PicScheduleShiftItem  # 班次 (班次代码替换)

7.2 作业文件格式

作业文件使用XML格式（VBfiles结构），保存场景内容和打印设置：

<VBfiles>
  <VBfile>
    <!-- 打印设置 -->
    <PrintSettings triggerMode="0" ... />
    <!-- 文本图元 -->
    <VB itemType="text" x="10" y="20" text="ABC" ... />
    <!-- 日期图元 -->
    <VB itemType="date" x="50" y="20" pattern="yyyy-MM-dd" ... />
    <!-- 计数器图元 -->
    <VB itemType="counter" x="100" y="20" counterType="7" ... />
    <!-- 条码/二维码图元 -->
    <VB itemType="code" x="10" y="50" codeType="QR" ... />
    <!-- 图片图元 -->
    <VB itemType="image" x="200" y="0" ... />
  </VBfile>
</VBfiles>

7.3 关键类说明

PicSceneLoader - 场景文件的加载/保存/预览，负责XML序列化/反序列化
ViewModels - 定义 DateItemModel、CounterViewModel 等视图模型，用于编辑器与图元之间的数据传递
ItemCommon - 图元工具函数，如根据日期模型生成文本字符串
ItemEditor - 图元通用编辑器（字体、颜色、位置等）
打印设置 - PrintSettingModel 与作业文件绑定，包含触发模式、字宽、同步器参数等

8. RFID刷卡模块

8.1 模块概述

RFIDManager

职责: 管理IC卡（墨水卡、溶剂卡、保养卡）的读写与验证。

功能:

墨水/溶剂添加验证（刷卡 + 物理添加）
保养卡识别与提醒
自动扣减卡内余额
卡片使用标记（防重复使用）

加密: 使用SM3（哈希）+ SM4（对称加密）国密算法保护卡片数据。

8.2 刷卡流程

检测到墨水/溶剂不足
    └── 弹出刷卡提示对话框
         └── 用户刷卡
              ├── RFIDManager 读取卡片数据
              ├── 验证卡片类型和有效性
              ├── 标记卡片为已使用
              └── 通知 InkJetPrinter 更新报警状态

9. 编译构建系统

9.1 编译配置

项目使用 qmake 构建系统，主配置文件为 QtUI.pro。

目标平台:

ARM Linux: TARGET = QtUI
交叉编译: 使用 linux-arm-g++ mkspec
x86桌面: 使用 linux-g++ mkspec，用于开发调试

9.2 模块依赖

QT += core gui network serialport virtualkeyboard sql xml

9.3 编译命令

# ARM交叉编译
qmake -spec /usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6.3-arm/mkspecs/qws/linux-arm-g++ \
      "DEFINES+=ARM" "DEFINES+=QTV3" "DEFINES+=VNLG"

# x86桌面编译（调试）
qmake "DEFINES+=X86TEST"
make

10. 关键配置与宏定义

10.1 全局宏 (myinclude.h)

宏	说明
`__RFID_CARD`	启用刷卡功能
`__RFID_OLD`	旧加密算法
`__RFID_IND`	印度二次加密
`MULTILANGUAGE`	多语言输入法
`EnableArabic`	阿拉伯语支持
`EnableBangla`	孟加拉语支持
`TEST_MODE`	测试模式
`SIMULATE_PRINTING_MODE`	模拟打印模式

10.2 路径定义 (SysPara.h)

路径宏	值	说明
`PARA_ROOT_DIR`	`/home/plg/conf/`	系统参数目录
`DOC_ROOT_DIR`	`/home/plg/doc/`	作业文件目录
`SYS_ROOT_DIR`	`/home/plg/`	系统根目录
`UDISK_DOC_ROOT_DIR`	`/udisk/doc/`	U盘文档目录

10.3 版本号 (VerBVersion.h)

#define UP_PRINTER_MAJOR_VER  6
#define UP_PRINTER_MINOR_VER  7
#define UP_PRINTER_RIVISION_VER  4
#define SUB_VERSION "_KOR"

11. 上手指南

11.1 开发环境搭建

安装Qt: 推荐 Qt 5.12+ 用于桌面开发调试
获取代码: 通过SVN或Git获取项目源码
编译运行:
```
cd 项目目录
qmake
make
./QtUI
```
注意事项: x86桌面版仅用于UI调试，硬件相关功能（串口、FPGA通信）不可用

11.2 代码阅读顺序建议

入门: main.cpp → myinclude.h → InkJetPrinter.h
核心数据: SysPara.h → DevOp.h
UI页面: MainWidget → TestPrintWidget
场景系统: scene/picscene.h → scene/PicSceneLoader.h → scene/ItemCommon.h
通信层: Serial/serial.h
RFID: rfid/rfidmanager.h

11.3 常见开发任务

任务	涉及文件	说明
添加新图元类型	`scene/` 目录	继承 PicTextItem，实现渲染和序列化
修改打印设置	`Printsetting.h/cpp`	修改 PrintSettingModel 结构体
添加新语言	`*.ts` 文件	使用 Qt Linguist 编辑翻译
修改FPGA通信	`DevOp.h/cpp` + `Serial/`	注意地址空间分配和CRC校验
修改UI样式	`.ui` 文件	使用 Qt Designer 编辑
添加新功能页面	仿照现有页面模式	创建 .h/.cpp/.ui 三件套

11.4 关键设计模式

单例模式: RFIDManager, RunTimeCtrl, LogInfoCtrl 使用单例
观察者模式: 大量使用Qt信号槽进行模块间通信
策略模式: 打印触发模式（时延/电眼/同步器）通过枚举切换
MVC变体: 场景系统使用 ViewModel (ViewModels.h) 解耦编辑器与图元

11.5 调试技巧

日志: 使用 qInfo()/qWarning()/qCritical() 输出，日志文件位于 /home/plg/conf/
崩溃分析: dump.h/cpp 安装了信号处理器，崩溃时会生成core dump
FPGA调试: 可通过 SystemManage 界面手动控制阀门和泵
模拟模式: 设置 SIMULATE_PRINTING_MODE 1 可在无硬件环境调试打印逻辑

11.6 注意事项

不要直接操作硬件寄存器: 必须通过 DevOp 类进行设备操作
参数持久化: 修改系统参数后需调用 SysPara 的保存方法
线程安全: 串口通信在独立线程中，注意跨线程信号槽的连接方式
版本兼容: 注意 #ifdef 条件编译宏，不同客户可能有不同的功能组合
UI文件: 项目使用 .ui 文件定义界面，编译时通过 uic 生成 ui_*.h 文件
编码: 所有源文件使用 UTF-8 编码，字符串使用 QString::fromUtf8() 或 tr()

文档维护: 本文档应随项目迭代持续更新。如有疑问，请联系项目负责人。

文档更新记录

2026-07-23: 创建此文档 — 卜永仕

24 KiB Raw Blame History Unescape Escape

QtUI 韩国 喷码机项目架构说明文档

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