通用上位機串口曲線顯示工具 udp控制軟件

本文轉載自查看原文 2021-12-12 18:04 1987 C#/ 通信

嵌入式設備開發調試過程中，需要使用上位機查看設備狀態，下達指令。使用曲線實現狀態可視化，記錄數據事后分析等功能能夠大大提高開發調試效率。

而不同的嵌入式設備，不同的項目，需要上位機控制的量完全不同，導致基本上每塊電路都需要自己的上位機，這個工作量是難以承擔的。實際項目中經常使用串口助手、串口數據曲線顯示等通用工具，實現調試。但功能和通用性略差

所以需要一款通用上位機，能夠盡可能廣泛的適應各種項目，各種設備的調試工作。

1. 通過文本行方式對設備進行測控，包括狀態上報和指令下達。協議易於描述

2. 上傳狀態和下發指令的界面都通過配置文件描述，所以上位機可以在各項目間通用。

3. 不僅實現曲線顯示、變量顯示、指令下達，還顯示是否有數據刷新、指令是否有回復，回復是否正確

4. 曲線顯示不僅是圖形，還通過游標實現特定位置的值顯示、兩點測距功能、區域縮放功能

5. 具有數據記錄/回放、曲線導出/導入功能

例如如下幾個項目中的上位機：

均由本通用上位機軟件的不同配置而成

項目地址：

https://github.com/yangzigy/com_mc

https://gitee.com/yangzifb/com_mc

測控UI功能

界面曲線顯示區、傳感值顯示區、基礎控制區和配置控制區，對參數的顯示包括：

1. 傳感數值型：顯示名稱、數值、最近是否收到過數據、選擇是否顯示曲線

2. 控制數值型：顯示名稱、期望值、結果是否成功

3. 控制指令：顯示名稱、結果是否成功

4. 開關型：顯示名稱、狀態、最近是否收到過數據，無論當前狀態是開還是關，都可以下達開和關的指令（即使在開的狀態也可以下達開的指令）

5. 參數型：顯示名稱、期望、當前值、最近是否收到過數據

曲線功能

1. 上位機為多個傳感值顯示曲線，每個曲線可實時選擇顯示、隱藏

2. 曲線具有統一的縱坐標，橫坐標可以使用次數和時間兩種

3. 曲線可按一定長度循環顯示，可長期實時顯示

4. 曲線可保存、加載歷史曲線

5. 曲線顯示界面可使用鼠標左鍵拖動框選一定的區域放大顯示

6. 曲線顯示界面可使用鼠標滾輪實現縮放

7. 曲線顯示界面可使用鼠標右鍵拖動平移

數據源

上位機的數據源可以是串口、網絡、日志回放等方式，以相同的方法實現數據輸入、輸出。

上位機選擇數據源，實現“打開”“關閉”操作，以方便的實現對端口的占用和釋放

數據源端口的配置在配置文件中，以免對UI造成不必要的需求

通用數據協議

使用類nmea協議的形式，作為上位機的標准協議，其他協議使用適配器來適配。例如，下位機使用二進制協議時，上位機通過C語言dll外擴適配器，將文本協議轉換為二進制協議與下位機交互。所以，上位機只需實現通用文本協議即可實現所有測控協議需求。

協議規定：

數據由文本組成，文本分行，行分列。
每一行數據可以是不同的數據包類型，通過列數量或第一列文本決定數據包類型
使用行（\n）作為數據包的分割，對於指令，使用空格或tab作為參數的分割符。對於測量變量，使用空格、逗號、tab作為分隔符
行首第一列可以作為普通數據，也可作為協議標志，以$開頭，接接協議名稱。

例如：

1 2 3 4 5 6 7 是一個7列數據，若系統中沒有其他數據包是7列，則可以通過列數唯一確定這個數據包類型

$r,OK 是一個2列數據，第一列以$開頭，則“r”為協議名稱，通過“r”確定這個數據包的類型

規定：

指令配置時，可通過寫入\n來做多個指令

$開頭的是與插件或下位機約定的文本協議

^開頭的是軟件自身控制協議：

^clear 清除當前數據

^x_axis 總電壓 x軸的索引，只有收到此變量后才增加曲線x軸坐標，若為空，則使用時間ms數作為x軸

例如，要配置一個udp傳輸的數據控制鏈路：

設備發送的上行數據，為一行文本，共9列：

其中狀態字為二進制，按bit定義，例如：bit0表示增益切換，bit1表示蜂鳴，bit2表示指示激光開關等

1、通過配置文件配置udp端口：

1             {
2             "type":"udp", //數據源類型：udp
3             "name":"udp1",
4             "ip" : "127.0.0.1", "port" : 12345,
5             "rmt_ip" : "127.0.0.1", "rmt_port" : 12346
6         },

可以看到界面上數據源中有剛配置的udp數據源：udp1

2、通過配置文件配置傳感變量

需要描述要傳感的變量名稱、協議，以及變量在協議中的位置。另外，可配置此變量是否默認繪制曲線、顯示小數點位數等

 1     "dset":
 2     [
 3         { "name":"濃度","prot_l":9,"prot_off":0, "is_cv":"true"},
 4         { "name":"信噪比","prot_l":9,"prot_off":2},
 5         { "name":"信號強度","prot_l":9,"prot_off":3},
 6         { "name":"期望溫度","prot_l":9,"prot_off":4},
 7         { "name":"溫度","prot_l":9,"prot_off":5, "is_cv":"true"},
 8         { "name":"板溫","prot_l":9,"prot_off":6},
 9         { "name":"采樣值","prot_l":1,"prot_off":0, "is_cv":"true"},
10         { "name":"模式","dtype":"str","prot_l":9,"prot_off":8,
11             "stype":"hex","pro_method":"pro_bit","pro_bit":9,"end_bit":10,
12             "str_tab":["控溫","找峰","測量","調試"]},
13         { "name":"溫控","dtype":"str","prot_l":9,"prot_off":8,"is_dis":"false",
14             "stype":"hex","pro_method":"pro_bit","pro_bit":15},
15         { "name":"調制輸出","dtype":"str","prot_l":9,"prot_off":8,"is_dis":"false",
16             "stype":"hex","pro_method":"pro_bit","pro_bit":6},
17         { "name":"指令結果","dtype":"str","prot_name":"$r","prot_l":2,"prot_off":1,
18             "stype":"str","str_tab":["err","OK"]},
19         {"name":"i_off","prot_l":2,"prot_name":"$@:3:1:0:16","prot_off":1,"pro_k":0.1,"is_dis":"false"},
20         //參數
21         {"name":"uid","prot_l":2,"prot_name":"$@:3:2:0:0","prot_off":1,"is_dis":"false"},
22         {"name":"tpid_p","prot_l":2,"prot_name":"$@:3:2:6:0","prot_off":1,"is_dis":"false"}
23     ],

傳感變量的name是唯一的，傳感變量在協議中的位置，例如，"prot_l":9表示此變量在有9個列的行數據中提取，"prot_off":2表示此變量是其中的第3列。

傳感變量的類型包括：浮點，字符，hex，整數

處理方法包括：線性處理（pro_val），按位處理（pro_bit）

傳感量可按數值顯示，也可按字符顯示，通過配置str_tab，輸入值查表得到字符，用於顯示模式、錯誤等。

配置結果：

3、通過配置文件配置指令

指令通過按鈕等控件在界面上顯示，可配置控件的類型和位置，以及點擊按鈕后發送的指令。

支持的指令控件包括：

1     public enum CmdType //指令類型
2     {
3         bt, //按鍵
4         text, //文本框
5         sw, //開關
6         rpl_bool, //帶回復的指令
7         label, //文本控件
8         para, //參數型
9     }

配置案例：

 1     "cmds":
 2     [
 3         {"name":"開數據","cmd":"s 1\n^x_axis","type":"bt"},
 4         {"name":"關數據","cmd":"s 0","type":"bt"},
 5         {"name":"顯示原始","cmd":"oa 1\ns 0\n^clear\n^x_axis 采樣值","type":"bt"},
 6         {"name":"溫度期望","cmd":"st","type":"bt","suffixname":"tb_exp_T","repeat_T":5},
 7         {"name":"tb_exp_T","type":"text","dft":"25"},
 8         {"name":"0~35℃","type":"label"},
 9         {"name":"直流電流","cmd":"si","type":"bt","suffixname":"tb_i"},
10         {"name":"tb_i","type":"para","dft":"80","cmd":"@ 0,1,0,16,0","refdname":"i_off"},
11         {"name":"直流偏移","cmd":"i_off","type":"bt","suffixname":"tb_i"},
12         {"name":"標0","refdname":"指令結果","cmd":"cali 0","type":"rpl_bool"},
13         {"name":"","type":"label"},
14         {"name":"","type":"label"},
15         {"name":"溫控","refdname":"溫控","dft":"開",
16             "cmd":"outc 1","cmdoff":"outc 0","type":"sw","c_span":2},
17         {"name":"調制輸出","refdname":"調制輸出","dft":"開",
18             "cmd":"isw 1","cmdoff":"isw 0","type":"sw","c_span":2}
19     ],

顯示效果：

此圖為無數據刷新的狀態。點擊按鈕后，發送此按鈕配置對應的指令，指令中可引用文本框控件的內容，作為指令的參數。

參數控件支持查詢設備中的變量

4、通過配置文件配置參數

同指令配置，在菜單欄也有一個區域能夠配置下行指令，一般用於放置設備可保存的參數

1     "menu_cmd":
2     [
3         {"name":"tpid_p","cmd":"@ 1,2,0,0,","type":"bt","suffixname":"tb_uid"},
4         {"name":"tb_tpid_p","type":"para","dft":"80","cmd":"@ 0,2,0,6,0","refdname":"tpid_p"}
5     ],
6     "menu_name":"參數"

效果：