C# winfrom实例:四路激光测距雷达数据采集和波形图绘制

1.所述产品产品型号：TFmini Plus

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产品名称：TFmini Plus激光雷达模组
制造商
公司：北醒（北京）光子科技有限公司

2.产品功能：TFmini Plus是基于TFmini的升级项目，它是一款小型化，单点测距的产品，基于TOF（飞行时间）原理，配合独特的光学、电学、算法设计，主要实现稳定、精准、高灵敏度和高速的距离测量的功能。产品本身除了具有TFmini的低成本、小体积、测距远等特点外，还增加了IP65等级防护，测距精度更高，对于室外强光、不同温度、不同反射率等不同环境下适应性更强，更低功耗，探测频率也更加灵活。产品同时兼容UART和I2C通信接口，可通过指令进行切换

3. 串口数据通信 TFmini Plus串口数据通信，详见表 66。
表 6 TFmini Plus数据通信协议——UART

通信接口 UART 默认波特率 115200 数据位 8 停止位 1 奇偶校验 None
4. 串口数据输出格式及编码

TFmini Plus 有两种数据输出格式，标准数据输出格式和字符串数据格式，两种格式可通过指令代码相互切换。

-。标准数据输出格式（默认）：数据结构：数据帧长度为9字节。包含距离信息（Distance）、信号强度信息（Strength）、温度（Temp）、数据校验字节（Checksum）等。数据格式为16进制（HEX）。具体数据编码详见下表：

-。字符串数据格式(Pix Mode) 以字符串形式输出，单位为m，比如测距为1.21m，则输出字符串1.21，后跟转义字符\r\n。此数据格式针对Ardupilot固件版本v3.6.2以下。如果您的Ardupilot固件版本大于或等于v3.6.2 可以直接使用标准数据格式。
5 输出数据说明

Dist(Distance)：

代表TFmini Plus测量输出的距离值，默认单位为cm，解析为十进制的值范围为0-1200。实际使用过程中，当信号强度值Strength<100或等于65535时，Dist的测量值被认为不可信，默认输出0。

Strength：

指信号强度，默认输出值会在0-65535之间。当测距档位一定时，测距越远，信号强度越低；目标物反射率越低，信号强度越低。当Strength大于100且不等于65535时，认为Dist 的测量值可信，客户可以根据使用场景自行调整。

Temp(Temperature)：

表征芯片内部温度值。摄氏度 = Temp / 8 - 256

实例说明：开启四个线程分别接收四路激光测距雷达的数据并生成chart波形图

实例代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;
using System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting;


namespace lidarTest
{
    public partial class mainForm : DevComponents.DotNetBar.Office2007Form
    {
        public mainForm()
{
            this.DoubleBuffered = true;//设置本窗体
            SetStyle(ControlStyles.UserPaint, true);
            SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint, true); // 禁止擦除背景.
            SetStyle(ControlStyles.DoubleBuffer, true); // 双缓冲


            this.EnableGlass = false;
            InitializeComponent();
            InitChart();
        }
        private Queue<double>[] dataQueue = new Queue<double>[4];//把Queue<double>看成一个类型 int[] a=new int [8]
        bool isStart = false;
        private void mainForm_Load(object sender, EventArgs e)
{
            dataQueue[0] = new Queue<double>(100);
            dataQueue[1] = new Queue<double>(100);
            dataQueue[2] = new Queue<double>(100);
            dataQueue[3] = new Queue<double>(100);


            //this.WindowState = FormWindowState.Normal;
            //this.FormBorderStyle = FormBorderStyle.Sizable;
            //this.Top = 0;
            //this.Left = 0;
            //this.Width = Screen.PrimaryScreen.WorkingArea.Width;
            //this.Height = Screen.PrimaryScreen.WorkingArea.Height;
            Start();
        }
        // 防止闪屏        
        protected override CreateParams CreateParams
        {
            get
            {
                CreateParams cp = base.CreateParams;
                cp.ExStyle |= 0x02000000;
                return cp;
            }
        }


        public void Start()
{
            Thread t1 = new Thread(StartDataRevThread1);             
            t1.Start();
            t1.IsBackground = true;


            Thread t2 = new Thread(StartDataRevThread2);
            t2.Start();
            t2.IsBackground = true;


            Thread t3 = new Thread(StartDataRevThread3);
            t3.Start();
            t3.IsBackground = true;


            Thread t4 = new Thread(StartDataRevThread4);
            t4.Start();
            t4.IsBackground = true;


        }
        private void StartDataRevThread1()
{
            try
            {
                UdpClient client = new UdpClient(8021);
                //IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);//
                IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.30"), 8008);
                //client.Client.ReceiveBufferSize = 40960;//40960 默认值是8192
                while (true)
                {
                    Byte[] recv = client.Receive(ref endpoint);
                    string stringData = "0x" + BitConverter.ToString(recv).Replace("-", " 0x").ToLower();
                    this.Invoke((EventHandler)delegate
                        {
                            //richTextBoxEx1.Text += stringData + "\r\n";
                            chartShow( recv[2] + (recv[3]<<8),1);
                        }
                        );
                }
            }
            catch(Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message + "\n" + ex.StackTrace) ;
            }
        }
        private void StartDataRevThread2()
{
            try
            {
                UdpClient client = new UdpClient(8022);
                IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.40"), 8008);
                while (true)
                {
                    Byte[] recv = client.Receive(ref endpoint);
                    string stringData = "0x" + BitConverter.ToString(recv).Replace("-", " 0x").ToLower();
                    this.Invoke((EventHandler)delegate
                    {
                        //richTextBoxEx2.Text += stringData + "\r\n";
                        chartShow(recv[2] + (recv[3] << 8),2);
                    }
                      );
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message + "\n" + ex.StackTrace);
            }
        }
        private void StartDataRevThread3()
{
            try
            {
                UdpClient client = new UdpClient(8023);
                IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.100"), 8008);
                while (true)
                {
                    Byte[] recv = client.Receive(ref endpoint);
                    string stringData = "0x" + BitConverter.ToString(recv).Replace("-", " 0x").ToLower();
                    this.Invoke((EventHandler)delegate
                    {
                        //richTextBoxEx3.Text += stringData + "\r\n";
                        chartShow( recv[2] + (recv[3] << 8),3);
                    }
                      );
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message + "\n" + ex.StackTrace);
            }
        }
        private void StartDataRevThread4()
{
            try
            {
                UdpClient client = new UdpClient(8024);
                IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.1.200"), 8008);
                while (true)
                {
                    Byte[] recv = client.Receive(ref endpoint);
                    string stringData = "0x" + BitConverter.ToString(recv).Replace("-", " 0x").ToLower();
                    this.Invoke((EventHandler)delegate
                    {
                        //richTextBoxEx4.Text += stringData + "\r\n";
                        chartShow( recv[2] + (recv[3] << 8),4);
                    }
                      );
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message + "\n" + ex.StackTrace);
            }
        }


        private void InitChart()
{
            Chart[] ch = new Chart[4] { chart1, chart2, chart3, chart4};
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                ch[i].ChartAreas.Clear();
                ChartArea chartArea1 = new ChartArea("C1");
                ch[i].ChartAreas.Add(chartArea1);
                //定义存储和显示点的容器
                ch[i].Series.Clear();
                Series series1 = new Series("S1");
                series1.ChartArea = "C1";
                ch[i].Series.Add(series1);


                ch[i].ChartAreas[0].AxisY.IsStartedFromZero = false;
                ch[i].Legends[0].Enabled = false;


                ch[i].ChartAreas[0].AxisX.Interval = 5;
                ch[i].ChartAreas[0].AxisX.MajorGrid.LineColor = System.Drawing.Color.Silver;
                ch[i].ChartAreas[0].AxisY.MajorGrid.LineColor = System.Drawing.Color.Silver;
                //设置标题
                ch[i].Titles.Clear();
                ch[i].Titles.Add("S01");
                ch[i].Titles[0].Text = "通道" + (i + 1) + " 折线图显示";
                ch[i].Titles[0].ForeColor = Color.RoyalBlue;
                ch[i].Titles[0].Font = new System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif", 12F);
                //设置图表显示样式
                ch[i].Series[0].Color = Color.Red;
                //this.chart1.Titles[0].Text = string.Format("{0}折线图显示", );
                ch[i].Series[0].ChartType = SeriesChartType.Line;
                ch[i].Series[0].Points.Clear();
            }
        }


        public void chartShow(Double y, int ch)
{


            Chart[] chNum = new Chart[4] { chart1, chart2, chart3, chart4 };
            if (ch <= 8)
                chartDisplay(chNum[ch - 1], ch, y);


        }
        delegate void ChartDelegate(Chart chart, int ch, Double y);
        private void chartDisplay(Chart chart, int ch, Double y)
{


            if (chart.InvokeRequired)
            {
                ChartDelegate chartDelegate = chartDisplay;
                chart.Invoke(chartDelegate, new object[] { chart, ch, y });
            }
            else
            {
                if (isStart == true)
                    UpdateQueueValue(ch, y);
                chart.Series[0].Points.Clear();
                for (int i = 0; i < dataQueue[ch - 1].Count; i++)
                    chart.Series[0].Points.AddXY((i + 1), dataQueue[ch - 1].ElementAt(i));
            }
        }
        private void UpdateQueueValue(int ch, Double y)
{


            if (dataQueue[ch - 1].Count > 100)
                //先出列
                dataQueue[ch - 1].Dequeue();
            dataQueue[ch - 1].Enqueue(y);
        }
        private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
{


            if (!isStart)
            {
                btnStart.Text = @"停止采集";
                btnStart.DisabledImage = btnStart.Image;
                btnStart.Image = (Image)btnStart.PressedImage.Clone();
                isStart = !isStart;


            }
            else
            {
                btnStart.Text = @"开始采集";
                btnStart.Image = btnStart.DisabledImage;
                isStart = !isStart;
            }
        }
    }
}

运行结果：