最近有越来越多做电气的小伙伴开始学习C#来做上位机开发，很多人在学习一段时间后，都有这种感觉，似乎学到了很多知识，但是不知道怎么应用，因此我找了一个真实的上位机小项目，让大家来练练手。这篇文章主要对这个项目案例及开发过程做个整体介绍。

1. 项目案例介绍【新阁在线教育 服务号：thinger_as】

很多人对单片机有一种特殊的情怀，总是感觉单片机很神秘或很复杂。单片机简称MCU，即Micro Control Unit，是将CPU、存储器（RAM和ROM）、多种IO接口等集成在一块芯片上，形成一个芯片级计算机，可以这么说，在我们的生活和工作中，单片机无处不在。

单片机MCU的使用分为两种，一种是单片机开发，就是嵌入式开发，一般采用C语言编程，另一种是单片机应用，比如和单片机进行通信控制，而作为上位机开发人员，我们更多偏向于后者，上位机按照既定的协议对单片机实现控制。控制系统的使用者是操作人员，他们不可能去直接操作单片机，因此上位机的职责是将单片机和操作人员联系起来，通过UI界面给操作人员提供展示和控制，再将指令传递给单片机来执行动作，最终形成一套完整的控制系统。

本案例是一个基于单片机的串口通信案例，主要是通过上位机来实现对电机的速度控制，并显示电机实时速度。调速模式会有多种，包括电机正转、电机反转、电机正反转、双向混沌、单向混沌五种模式。

2. MCU协议分析

针对五种调速模式的描述如下所示：

从上面的描述，我们可以看出，调速的本质都是发送报文给单片机，不同的调速模式影响的是发送的数值和发送的频率，因此上位机和单片机之间必须要约定协议，协议如下所示：

协议规定：单片机与上位机之间的通信格式为：波特率9600，数据位8，停止位1，校验位无，设定速度范围为10-300rpm，反馈速度范围为0-1000rpm，换算时间范围为1-10秒，通信编码格式为ASCII。【新阁在线教育 服务号：thinger_as】

上位机开发功能要求：

与单片机之间的连接提示及断开提示可以自由选择通讯端口调试模式可以随时调整混沌模式随机数支持自动生成和人为输入/复制粘贴支持换速时间快速设置支持实时速度显示并可控支持实时数据写入并可控支持发送命令可存储、可追溯软件打开时保持上次关闭时的状态3. 上位机界面设计

根据开发功能要求，整体设计界面如下图所示：

当选择双向混沌或者单向混沌时，会弹出混沌值设置界面，支持自动生成及手动输入，如下图所示：

4. 上位机功能实现首先创建一个Windows窗体应用项目，项目名称为thinger.com.MCUPro。将单片机的协议封装成一个类MCULib，便于后续直接调用，该类应该具备建立连接、断开连接、设定速度、接收速度的功能。日志显示功能：日志显示采用ListView进行显示，绑定一个ImageList用来区分信息、报警、错误，添加日志方法的参数包含日志等级及日志内容。建立连接和断开连接：这里通过单按钮实现建立连接和断开连接2个功能。设置目标转速：设置目标转速仅对电机正转、电机反转及电机正反转这三种模式有效。速度清零：速度清零时要判断当前模式是否处于混沌模式，如果处于混沌模式，要先将定时器停止，否则直接发送速度为0的命令就行了。混沌模式：当调速方式切换到混沌模式时，将启用一个定时器，该定时器周期与换速时间一致，定时向MCU中发送速度指令，速度值来源于一个集合，该集合将通过一个子窗体获取，因此单向混沌与双向混沌的区别在于集合的不同。混沌速度设置：混沌值设置在一个独立的窗体中实现，可以通过手动添加、随机添加或手动输入的方式，速度值之间通过空格分割，如果手动输入时，需要注意速度范围。混沌模式定时发送：混沌模式下如果定时器开启，将从集合中逐个取出数据发送到MCU中，取完之后停止定时器。数据接收处理：数据接收处理方法也是委托的原型方法，将读取的字节数组转换成字符串进行解析，解析获取到实际转速后，判断是否进行速度显示，如果需要进行速度显示，则将数据添加到Chart控件中，再判断是否需要写入文件，如果需要写入文件，将实时数据写入到CSV文件中。实时数据写入：本案例的实时数据存储采用CSV的方式，第一次写入时，会自动创建时间及标题栏，后面不断地追加数据。软件会在每次开启或者重启写入文件时，自动按照当前时间创建一个新的文件，因此需要编写一个写入CSV的通用方法。

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软件打开时保持上次关闭时的状态：这个功能的实现的思路是通过配置文件来实现，在每次软件关闭时，将相关信息以配置文件的形式存储起来，当软件运行时，再次从配置文件中进行读取，由于参数较多，因此采用实体类的方式，也是便于后续扩展。5. 写在最后

这个项目整体来说难度不是很大，但是很具有代表性，非常适合上位机初学者来练手。很多初学者学习最大的问题就是手头没有实际项目，大家可以把这个当做一个实际项目来练手。