这篇教程详解PyQt5 GUI 接收UDP数据并动态绘图的过程(多线程间信号传递)写得很实用，希望能帮到您。
1. Qt 的用法 pyqt5是qt的python版本，其主要是以对象的形式存在的，在编程的过程中无法可视化，带来诸多的不便。为了简化pyqt5的界面设计环节，我们可以使用qt中的设计器Qt Designer (C:/Qt/5.12.11/mingw73_32/bin/designer.exe)来设计图形界面，生成的图形界面通常保存在*.ui后缀的文件中。 pyqt5可以直接调用.ui文件，也可以通过pyqt5自带的pyuic.exe将设计好的.ui文件转换为.py格式的pyqt5类，供其他模块调用。 Qt 的安装教程在CSDN论坛上有很多，在此不再赘述了，建议使用 Qt5, 高版本的Qt6目前还没有被 matplotlib 纳入后端支持。
2. Pycharm 设置 首先安利一波，Pycharm在代码颜色主题、功能界面、python环境切换、打开终端、jupyter notebook支持、变量查看、Markdown支持、console多开等方面具有较高的便利性，因此本人主要使用pychrm 进行相关代码的开发，推荐使用。
2.1 安装 Pyqt5 和 pyinstaller 包 在pycharm底部打开终端，并输入如下代码安装pyqt5包和pyinstaller包。Pyinstaller包是用来将pyqt5GUI设计打包成exe可执行文件的工具，有了这个工具，就可以将程序拷贝到其他windows电脑上使用。 pip install pyqt5,pyinstaller
后续还需要安装matplotlib包，按照类似的方式进行安装，不再赘述。在安装了pyqt5后，matplotlib会自动以pyqt5为后端，绘制出来的图像效果更好，所带的工具栏也更加实用，推荐日常使用。
2.2 Pycharm pyqt工具配置 在使用Qt进行界面设计时，可以在pycharm中将Qt软件自带的几个工具都配置为外部工具（这就是pycharm众多优点之一），方便随时调用。pycharm中以及点击文件-设置-工具-外部工具（英文版自行对照）即可进入外部工具添加界面。 
Qt Designer 工具（设计Qt 界面) 程序路径： C:/Qt/5.12.11/mingw73_32/bin/designer.exe
工作目录： $ProjectFileDir$
Qt Creator 工具（设计Qt 界面） 程序路径在对应环境的Script目录下： C:/Anaconda3/envs/tensor37/Scripts/pyuic5.exe
参数设置如下： $FileName$ -o $FileNameWithoutExtension$.py
工作目录： $ProjectFileDir$
PyUI 工具（Qt UI界面转为python代码） 程序路径： C:/Qt/Tools/QtCreator/bin/qtcreator.exe
工作目录： $ProjectFileDir$
完成上述设置后在右键菜单中可以打开designer.exe和creator.exe这两个GUI设计应用，选中.ui文件右键运行pyuic.exe则会生成同名的.py文件，文件中包含有能够产生相同GUI的pyqt5类。
3 UDP图形界面设计
3.1 GUI设计 在pycharm的空白处右键选择外部工具，打开designer，新建Main Window窗体。 
根据需要，我设计了一个UDP网络编程的界面，主要功能是接收UDP客户端发来的正弦数据，保存数据到txt文件中并将其绘制在底部的widget （窗体部件）中。 
目标运行界面如下： 
3.2 将GUI文件转换为py文件 设计好界面后，保存得到widget_recev.ui图形文件，在左侧的项目资源管理器中可以选中ui文件右键实用外部pyuic工具将其转换为widget_recev.py文件，供程序调用。这个操作在后续的调试中经常会用到，随时改动GUI随时生成新的py文件。新建的py文件会覆盖原来的内容，所以建议另建其他python模块调用该模块，避免信息丢失。 
3.3 widget窗体提升，整合matplotlib的功能 这里需要注意的是，matplotlib中的FigureCanvas和GUI中的widget都是Qwidget的子类，matplotlib是无法直接在widget中绘图的，需要在Designer中将widget提升为Qwidget类。选中GUI中的widget右键选择提升窗口部件，选择Qwidget，给提升的类取一个好记的名字，在这里我使用的是mplwidget。 
生成的widget_recev.py最后面会生成一句： from mplwidget import mplwidget
将其放在类文件的开头，否则会报错。 mplwidget.py 模块需要自己构建，在对应的路径下自己建一个mplwidget.py文件，主要功能是创建一个同时继承了FigureCanvas与QWidget的类，按照上面预定义的，将其命名为mplwidget类。该操作使原来的widget窗体具有了matplotlib画布功能，可以在上面绘图了。mplwidget.py文件的内容如下： # _*_coding: UTF-8_*_# 开发作者 ：TXH# 开发时间 ：2021-09-05 14:42# 文件名称 ：mplwidget.py# 开发工具 ：Python 3.7 + Pycharm IDEfrom PyQt5 import QtGui,QtWidgetsfrom matplotlib.backends.backend_qt5agg / import FigureCanvasQTAgg as FigureCanvasfrom matplotlib.figure import Figurefrom PyQt5.QtCore import QThreadclass MplCanvas(FigureCanvas,QThread): def __init__(self): self.fig = Figure() FigureCanvas.__init__(self, self.fig) FigureCanvas.setSizePolicy(self, QtWidgets.QSizePolicy.Expanding, QtWidgets.QSizePolicy.Expanding) FigureCanvas.updateGeometry(self)class mplwidget(QtWidgets.QWidget): def __init__(self, parent=None): QtWidgets.QWidget.__init__(self, parent) self.canvas = MplCanvas() self.vbl = QtWidgets.QVBoxLayout() self.vbl.addWidget(self.canvas) self.setLayout(self.vbl)
3.4 GUI 设计结果 生成的pyqt5 UI(widget_recev.py)内容如下。该文件是根据Qt ui文件自动生成的，因此一般只需要知道里面有哪些部件即可，对于一些大小、位置设置的细节可以不用关注，因为已经在GUI设计的时候做好了。 from PyQt5 import QtCore, QtGui, QtWidgetsfrom PyQt_Learning.UDP.GUI.mplwidget import mplwidget # 根据mplwidget 的位置改动class Ui_Widget(object): def setupUi(self, Widget): Widget.setObjectName("Widget") Widget.resize(280, 165) self.label_2 = QtWidgets.QLabel(Widget) self.label_2.setGeometry(QtCore.QRect(110, 10, 55, 16)) self.label_2.setObjectName("label_2") self.lineEdit_2 = QtWidgets.QLineEdit(Widget) self.lineEdit_2.setGeometry(QtCore.QRect(110, 30, 61, 21)) self.lineEdit_2.setObjectName("lineEdit_2") self.pushButton = QtWidgets.QPushButton(Widget) self.pushButton.setGeometry(QtCore.QRect(10, 120, 71, 24)) self.pushButton.setObjectName("pushButton") self.label = QtWidgets.QLabel(Widget) self.label.setGeometry(QtCore.QRect(12, 10, 55, 16)) self.label.setObjectName("label") self.lineEdit = QtWidgets.QLineEdit(Widget) self.lineEdit.setGeometry(QtCore.QRect(12, 30, 81, 21)) self.lineEdit.setObjectName("lineEdit") self.pushButton_2 = QtWidgets.QPushButton(Widget) self.pushButton_2.setGeometry(QtCore.QRect(180, 120, 75, 24)) self.pushButton_2.setObjectName("pushButton_2") self.lineEdit_5 = QtWidgets.QLineEdit(Widget) self.lineEdit_5.setGeometry(QtCore.QRect(190, 80, 61, 21)) self.lineEdit_5.setObjectName("lineEdit_5") self.label_3 = QtWidgets.QLabel(Widget) self.label_3.setGeometry(QtCore.QRect(190, 60, 71, 16)) self.label_3.setObjectName("label_3") self.label_4 = QtWidgets.QLabel(Widget) self.label_4.setGeometry(QtCore.QRect(10, 60, 71, 16)) self.label_4.setObjectName("label_4") self.lineEdit_3 = QtWidgets.QLineEdit(Widget) self.lineEdit_3.setGeometry(QtCore.QRect(10, 80, 51, 21)) self.lineEdit_3.setObjectName("lineEdit_3") self.label_5 = QtWidgets.QLabel(Widget) self.label_5.setGeometry(QtCore.QRect(110, 60, 71, 16)) self.label_5.setObjectName("label_5") self.lineEdit_4 = QtWidgets.QLineEdit(Widget) self.lineEdit_4.setGeometry(QtCore.QRect(110, 80, 51, 21)) self.lineEdit_4.setObjectName("lineEdit_4") self.label_6 = QtWidgets.QLabel(Widget) self.label_6.setGeometry(QtCore.QRect(70, 80, 21, 16)) self.label_6.setObjectName("label_6") self.retranslateUi(Widget) QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(Widget) def retranslateUi(self, Widget): _translate = QtCore.QCoreApplication.translate Widget.setWindowTitle(_translate("Widget", "数据发送端")) self.label_2.setText(_translate("Widget", "端口")) self.lineEdit_2.setText(_translate("Widget", "9999")) self.pushButton.setText(_translate("Widget", "发送正弦")) self.label.setText(_translate("Widget", "IP地址")) self.lineEdit.setText(_translate("Widget", "127.0.0.1")) self.pushButton_2.setText(_translate("Widget", "停止发送")) self.lineEdit_5.setText(_translate("Widget", "8")) self.label_3.setText(_translate("Widget", "正弦通道数")) self.label_4.setText(_translate("Widget", "正弦频率")) self.lineEdit_3.setText(_translate("Widget", "50")) self.label_5.setText(_translate("Widget", "正弦幅度")) self.lineEdit_4.setText(_translate("Widget", "1")) self.label_6.setText(_translate("Widget", "Hz"))
4 多线程编程UDP通讯 使用Qt进行界面设计非常方便。pyqt编程的难点在于底层的信号-槽函数机制以及多线程编程。先抛开多线程UDP编程，简单举例讲一下信号-槽函数的原理。
4.1 信号和槽函数 信号相当于是GUI主循环中的事件，一旦触发某个事件，对应的槽函数（对象方法）将会运行。 信号可以是内建信号，也可以是自定义信号。内建信号一般直接跟部件相关联，可以根据一定的规则构建对应的槽函数，例如： def on_pushButtom_clicked(self): ...def on_pushButtom_2_clicked(self): ...def on_pushButtom_3_clicked(self): ... 分别对应着pushButtom，pushButtom_2，pushButtom_3 三个按钮被触发 clicked()事件时的自动关联槽函数，事件触发后立即运行对应的槽函数。类似的，checkBox_5被触发则默认自动关联如下槽函数，传递chencked 布尔信号： def on_checkBox_5_toggled(self,checked): ... 自定义信号则更加灵活，其在事件触发时通过emit()函数发送数据。在pyqt5中，信号发送的数据类型可以是python支持的任何类型， 目前的测试表明，numpy.array、list、str、int、float等数据类型可以通过信号传递给槽函数，作为槽函数的输入。 在主线程（或GUI主循环）内，自定义简单的信号和槽函数对如下。 from PyQt5.QtCore import QObjectfrom PyQt5 import QtCoreclass Test(QObject): test_signal = QtCore.pyqtSignal(list) # 定义test_signal 信号 def __init__(self, parent=None): super().__init__(parent) self.test_signal.connect(self.print_data) # 将信号与test槽函数关联 def toggle(self): a = list([1, 2, 3, 4, 5]) self.test_signal.emit(a) # 向槽函数发送信号 @QtCore.pyqtSlot(list) def print_data(self, list_var): # 定义槽函数 # 槽函数一旦接收到test_signal 发送的数据，立即执行后续内容 print(list_var) test = Test()test.toggle()>>> [1, 2, 3, 4, 5] 信号一般在初始化方法之前定义，作为Qt类的成员，定义信号时给出所发送信号的数据类型，以下例子中使用的是list类型。在初始化时将信号与对应的槽函数相关联。然后根据需要在不同的方法中发送信号给槽函数，槽函数接收到数据后立即执行函数中的内容。以上例子较为简单，主要在主线线程内进行信号和槽函数的触发。后文中将给出多线程进行信号和槽函数传递数据的案例。
4.2 多线程 pyqt的主界面使用的是主线程，可以看做是一个死循环。一旦主线程中产生了较为耗时的操作，将导致主线程出现假死的现象，体现在GUI界面就是无响应和无法进行任何操作。 在进行GUI程序设计时一般遵循GUI界面和代码界面分开设计的原则，主线程只负责管理基本GUI的动作，而耗时的操作则通过子线程进行计算。 回到“多线程UDP通讯”的主题，在创建好GUI的基础上，UDP通讯接收端的主函数如下。代码实现了主线程向子线程、子线程向子线程以及子线程向主线程传递数据的三种情况。 当然，所有信号与槽函数的连接都必须在主线程中完成。
具体方法是:在主线程中创建子线程实例，将子线程作为主线程的成员，如此可以实现子线程与子线程，子线程与主线程之间的信号传递。 # _*_coding: UTF-8_*_# 开发作者 ：TXH# 开发时间 ：2021-08-26 18:24# 文件名称 ：Receiver.py# 开发工具 ：Python 3.7 + Pycharm IDEimport socketimport sysfrom PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindowfrom PyQt_Learning.UDP.GUI.widget_recev import Ui_MainWindowfrom PyQt5 import QtCore,uicfrom PyQt5.QtCore import QThread,pyqtSlotclass QmyDialog(QMainWindow): # 主窗体本身占用一个主线程 UDP_para = QtCore.pyqtSignal(list) sender_para = QtCore.pyqtSignal(list) def __init__(self, parent=None): super().__init__(parent) self.pause=False self.statusBar().showMessage('Load UI...') if 0: self.ui = uic.loadUi('E:/Pywork/PyQt_Learning/UDP/GUI/widget_recev.ui',self) # else: self.ui = Ui_MainWindow() self.ui.setupUi(self) self.statusBar().showMessage('Init Canvas...') self.canvas = self.ui.widget.canvas # 绘图设置 self.canvas.ax1 = self.canvas.fig.add_subplot(111) self.canvas.ax1.get_yaxis().grid(True) self.statusBar().showMessage('Init UDP...') # 状态栏更新 self.UDP = UDPThread(self.para(1)) # 创建子线程1 self.UDP_para.connect(self.UDP.UDP_para_update) # 主线程向UDP线程传递参数 self.statusBar().showMessage('Init plot sender...') self.Plot_fig = Plot_Thread(self.para(2)) # 创建子线程2 self.UDP.send_data.connect(self.Plot_fig.send) # UDP子线程向绘图子线程发送数据 self.sender_para.connect(self.Plot_fig.Sender_para_update) # 主线程向绘图子线程传递参数 self.Plot_fig.plot_data.connect(self.plot_fig) # 绘图子线程将数据发给主线程plot_fig函数，让其绘图 self.statusBar().showMessage('Ready!') def on_pushButton_clicked(self): # 设置参数 self.update_udp_para() self.update_sender_para() self.statusBar().showMessage('Para changed...') def on_pushButton_2_clicked(self): # 接收数据 self.update_udp_para() self.update_sender_para() self.UDP.pause = False self.Plot_fig.pause=False self.UDP.start() self.ui.lineEdit.setReadOnly(True) self.ui.lineEdit_2.setReadOnly(True) self.Plot_fig.start() self.statusBar().showMessage('Receiving data...') def on_pushButton_3_clicked(self): # 停止接收和绘图 self.pause=True self.update_udp_para() self.update_sender_para() self.statusBar().showMessage('Receiving paused!') def plot_fig(self,temp): # 绘图函数，不计算，避免主线程阻塞，接收数据后立即绘图 self.canvas.ax1.clear() self.canvas.ax1.plot(temp) self.canvas.fig.tight_layout() self.canvas.draw() def update_udp_para(self): # UPD子线程参数设置 self.UDP_para.emit(self.para(1)) def update_sender_para(self):# 绘图计算子线程参数设置 self.sender_para.emit(self.para(2)) def para(self,flag): if flag==1: return list([self.ui.lineEdit.text(),int(self.ui.lineEdit_2.text()),self.pause]) else: return list([int(self.ui.lineEdit_3.text()),self.pause]) # 定义UDP 接收线程类class UDPThread(QThread): send_data = QtCore.pyqtSignal(str) def __init__(self,udp_para_list): super().__init__() self.IP,self.Port,self.pause = udp_para_list self.s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 设置socket协议为UDP self.s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) def run(self) -> None: # 死循环接收UDP数据 try: self.s.bind((self.IP, self.Port)) except:pass i = 1 with open('out.txt', 'w') as f: # 将获取的UDP数据保存到本地的txt中 while True: temp = self.s.recv(1024).decode('utf-8') # 接收 socket 数据 if i%11==1: self.send_data.emit(temp) f.writelines(temp + '/n') i=(i+1)%2000 if self.pause: # 判断是否跳出循环 break def UDP_para_update(self,udp_para_list): self.Ip,self.Port,self.pause=udp_para_list# 定义绘图计算子线程类class Plot_Thread(QThread): plot_data = QtCore.pyqtSignal(list) def __init__(self,para_list): super().__init__() self.pause = False self.data = [] self.max_len = para_list[0] self.i=1 def change_Len(self,len): # 绘图长度设置 if len<1000: self.max_len=1000 else: self.max_len = len # 接收UDP接收子线程发来的数据，并转发给GUI中的绘图方法 @pyqtSlot(str) def send(self,data): self.data.append(float(data)) if len(self.data)>self.max_len: self.data=self.data[(len(self.data)-self.max_len):] self.i=(self.i+1)%(1000) if self.i==0: self.plot_data.emit(self.data) # 每收到 1000个点将data数据发给GUI进行绘图 def Sender_para_update(self,para_list): # 根据主线程的信号更新绘图长度 self.max_len,self.pause=para_list# if __name__ == "__main__":app = QApplication(sys.argv) # 调用父类构造函数，创建窗体form = QmyDialog() # 创建UI对象form.show() #sys.exit(app.exec()) # 效果显示如下：
点击记录并绘图，程序在保存UDP接收的数据的同时，将部分数据发送到GUI界面进行绘图。 
5 Pyinstaller 打包成exe pyinstaller将代码打包成exe时会面临生成的exe过大的情况，一个很小功能的exe体积高达200M。归根到底是pyinstaller将一些相互关联的安装包都打包到exe中了，而大多数安装包在当前项目中并没有真正使用到。 经测试，可以使用pipenv 创建一个干净的虚拟环境，降低exe的大小。 环境中只安装需要的pyinstaller, pyqt5, numpy等即可。在虚拟环境下生成的pyqt5 exe可执行文件只有几十兆。 想进一步压缩可以下载 upx.exe，将放入pipenv虚拟环境下的Script文件夹中，pyinstaller打包的时候会自动调用。压缩量小，但算是有点效果的，毕竟没有其他补救措施了。 在pipenv虚拟环境下运行如下代码： # Gen_EXE.pyimport oserror = os.system('pyinstaller --clean -Fw E://Pywork/PyQt_Learning//UDP//GUI//Receiver.py E://Pywork//PyQt_Learning//UDP//GUI//widget_recev.py E://Pywork//PyQt_Learning//UDP//GUI//mplwidget.py') # 添加所有相关的py文件if not error: print('成功生成exe文件！') 最终的大小约为44M，个人感觉还行。 
写在最后：兴趣使然，水平有限，欢迎相互交流。 到此这篇关于PyQt5 GUI 接收UDP数据并动态绘图（多线程间信号传递）的文章就介绍到这了,更多相关PyQt5 GUI动态绘图内容请搜索51zixue.net以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持51zixue.net！
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