上位机练习

1. 项目案例介绍

        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：

调速模式调速说明

电机正转发送一个大于0的速度给单片机

电机反转发送一个小于0的速度给单片机

电机正反转发送一个速度正负值及换速时间给单片机

单向混沌随机或手动生成N个的随机正数，定时发送给单片机

双向混沌随机或手动生成N个随机自然数，定时发送给单片机

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：

功能命令协议格式备注

电机正转S+速度值+；速度值必须为正数，如S+40；

电机正转S+速度值+；速度值必须为负数，如S-40；

电机正反转T+时间+S+速度值+；时间为换速时间，如T5+-40;

单向混沌S+速度值+;速度值为正数，生成随机数，定时发送

双向混沌S+速度值+;速度值为自然数，生成随机数，定时发送

速度反馈V+速度值+；返回的速度值，如V+40；

速度清零S+速度值+；速度值设为0，即S+0;或者S-0;

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。

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：