C#上位机开发1 | Hello World！ | 自由微信

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C#上位机开发1 | Hello World！

Original Mculover666 电子开发学习 2021-01-31

基本介绍

在单片机的项目开发中，上位机也是一个很重要的部分，主要用于数据采集显示（波形、温度等）、用户控制（LED，继电器等），下位机（单片机）与上位机之间要进行数据通信的方式大都是基于串口的，主要有以下两种方式：

串口直连：上位机和下位机通过USB转串口直接相连进行数据交互；

串口透传：上位机和下位机通过WIFI基于TCP/IP协议传输数据或者通过蓝牙或者其他无线的形式进行串口透传；

上位机软件的开发主要包括以下两种：

Windows上位机（exe可执行程序）

在Windows上，上位机最早用VB开发，后来由于C++的发展，采用MFC开发。近几年，微软发布了基于.NET框架的面向对象语言C#，更加稳定安全，再配合宇宙第一IDE-VS进行开发，效率奇高；

另外，如果想要在Linux上跨平台运行，可以选用Qt。如果想要更加丰富好看的数据显示界面，可以选用Labview开发；

Android上位机（APP）

在Android操作系统上，主要采用Java语言，使用WIFI或者蓝牙传输数据，利用Android Studio开发；

在此，我们主要介绍如何通过VS + C#开发电脑上位机，其它上位机的开发暂且不论。

开发环境的搭建

VS的下载与安装参考这篇详细的博客请大家参考，在此不做赘述。

https://blog.csdn.net/qq_36556893/article/details/79430133

Hello,World项目实例

新建C#项目工程

首先选择新建Windows窗体应用(.NET Framework)，然后选择项目保存位置，填写项目名称，这里因为我们不需要用git进行版本管理，所以不用新建GIT存储库；

框架是指.net框架，4以及4以下的.NET框架可以在xp上运行，4以上可以在win7/8/10上运行，鉴于当前大多数操作系统都是win7或win10，选择4.5版本。

窗体介绍及代码分析

这里我们双击窗体界面，这也是VS的特性，双击一个控件，就会进入对应代码文件部分，这些代码全由VS在生成项目时自动生成，下面进行详细的解释：

1 /*filename：Form1.cs*/
2 //使用命名空间
3 using System;
4 using System.Collections.Generic;
5 using System.ComponentModel;
6 using System.Data;
7 using System.Drawing;
8 using System.Linq;
9 using System.Text;
10 using System.Windows.Forms;
11
12 //用户项目工程自定义命名空间HelloWorld
13 namespace HelloWorld
14 {
15     //定义了一个名称为Form1的公共类，并且在定义类的同时创建了一个这个类的对象，名为Form
16     //partial关键字
17     public partial class Form1 : Form
18     {
19         //与类同名的构造方法
20         public Form1()
21         {
22             InitializeComponent();
23         }
24 　　　　　//用户自定义方法，窗体加载时由Form对象调用
25         private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
26         {
27         }
28     }
29 }

命名空间（namespace）

在C#中用命名空间将很多类的属性及其方法进行封装供调用，类似C语言中将变量和函数封装成一个个.h文件，调用的时候只需要#include "filepath + filename"就可以使用，比如刚开始时用关键字using声明了一些所需要的系统命名空间（line1-10）;然后采用关键字namespace来自定义一个用户工程所需的命名空间HelloWorld，在我们定义的这个命名空间里就可以定义一些类和方法来进行下一步的实现。

类（class）

C#是一门面向对象的编程语言，所以最基本的就是类和对象，对象的特征是具有属性（C语言中称为变量）和方法（C语言中称为函数），然后我们定义一个类来描述这个对象的特征，注意：这个时候定义的类不是真实存在的，所以不会分配内存空间，当我们用所定义的这个类去创建一个类的对象，这个对象是真实存在的，它会占用内存空间，比如在这个工程中定义了一个名称为Form1的公共类，并且在定义类的同时创建了一个这个类的对象，名为Form。

方法

前面已经说过，在面向对象编程中是没有变量和函数的，所有的函数都被封装在类中，属于对象的方法，最基本的是类的构造方法，该方法与类名同名，在用类创建一个具体对象时自动调用，不可缺少，比如Form1( )；另外一种是自己定义的用户方法，比如该类中的Form1_Load（）方法，就是在初始化窗口时，通过具体对象Form调用：Form.Form1_Load( )；

访问修饰符

用来控制类、属性、方法的访问权限，常用有5个：私有的private，公共的public，受保护的protected，内部的internal，受保护内部的protect internal；默认为私有，不能被外部访问。

局部类型partial

这里有一个重点，在定义Form1类的时候含有一个关键字partial，这里就不得不说C#语言设计一个重要的特性了，能作为大多数人开发上位机的首选，C#有一个特性就是设计的时候界面与后台分离，但是类名相同，首先看一下工程文件结构。

可以看到，Form1.cs文件下面包含了另一个Form1.Designer.cs文件，再打开Form1.Designer.cs这个文件，是不是很惊奇，和前面一模一样，再次定义了一个命名空间HelloWorld和Form1类，这个部分类中定义了我们使用的控件、事件委托以及如Dispose方法等。因为这里面的代码都是自动生成的，因此设计成了一个部分类。最关键的一点，这里类也是用partial关键字修饰的，可以看到，Partial是局部类型的意思，允许我们将一个类、结构或接口分成几个部分，分别实现在几个不同的.cs文件中，用partial定义的类可以在多个地方被定义，最后C#编译器编译时会将这些类当作一个类来处理。

1 /*@filename：Form1.Designer.cs */
2
3 namespace HelloWorld
4 {
5     partial class Form1
6     {
7         /// <summary>
8         /// 必需的设计器变量。
9         /// </summary>
10         private System.ComponentModel.IContainer components = null;
11
12         /// <summary>
13         /// 清理所有正在使用的资源。
14         /// </summary>
15         /// <param name="disposing">如果应释放托管资源，为 true；否则为 false。</param>
16         protected override void Dispose(bool disposing)
17         {
18             if (disposing && (components != null))
19             {
20                 components.Dispose();
21             }
22             base.Dispose(disposing);
23         }
24
25         #region Windows 窗体设计器生成的代码
26
27         /// <summary>
28         /// 设计器支持所需的方法 - 不要修改
29         /// 使用代码编辑器修改此方法的内容。
30         /// </summary>
31         private void InitializeComponent()
32         {
33             this.SuspendLayout();
34             //
35             // Form1
36             //
37             this.AutoScaleDimensions = new System.Drawing.SizeF(6F, 12F);
38             this.AutoScaleMode = System.Windows.Forms.AutoScaleMode.Font;
39             this.ClientSize = new System.Drawing.Size(418, 331);
40             this.Name = "Form1";
41             this.Text = "Form1";
42             this.Load += new System.EventHandler(this.Form1_Load);
43             this.ResumeLayout(false);
44
45         }
46         #endregion
47     }
48 }

Main函数

一切程序都有入口主函数main，C#也是如此，在Program.cs文件中定义了Program类，该类中拥有主函数main( )，在main函数中，第三行代码是一切的开始，调用Form1类的构造函数，创建一个Form对象，一切由此开始，代码如下：

1 /* @filename： Program.cs */
2 using System;
3 using System.Collections.Generic;
4 using System.Linq;
5 using System.Windows.Forms;
6
7 namespace HelloWorld
8 {
9     static class Program
10     {
11         /// <summary>
12         /// 应用程序的主入口点。
13         /// </summary>
14         [STAThread]
15         static void Main()
16         {
17             Application.EnableVisualStyles();
18             Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
19             Application.Run(new Form1());　　//调用Form1类的构造函数，创建一个Form对象，一切由此开始
20         }
21     }
22 }

再来解释一下最后三个文件：第一个文件主要是应用程序发布时的一些属性设置，版本号，属性，版权之类的，其余两个文件是工具自动生成的一些设置文件，不再过多赘述。

/* @filename：Assemblylnfo.cs*/
using System.Reflection;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;

// 有关程序集的一般信息由以下
// 控制。更改这些特性值可修改
// 与程序集关联的信息。
[assembly: AssemblyTitle("HelloWorld")]
[assembly: AssemblyDescription("")]
[assembly: AssemblyConfiguration("")]
[assembly: AssemblyCompany("")]
[assembly: AssemblyProduct("HelloWorld")]
[assembly: AssemblyCopyright("Copyright ©  2018")]
[assembly: AssemblyTrademark("")]
[assembly: AssemblyCulture("")]

// 将 ComVisible 设置为 false 会使此程序集中的类型
//对 COM 组件不可见。如果需要从 COM 访问此程序集中的类型
//请将此类型的 ComVisible 特性设置为 true。
[assembly: ComVisible(false)]

// 如果此项目向 COM 公开，则下列 GUID 用于类型库的 ID
[assembly: Guid("094ac56a-7a59-4f32-a2eb-857135be4d2c")]

// 程序集的版本信息由下列四个值组成:
//
//      主版本
//      次版本
//      生成号
//      修订号
//
// 可以指定所有值，也可以使用以下所示的 "*" 预置版本号和修订号
// 方法是按如下所示使用“*”: :
// [assembly: AssemblyVersion("1.0.*")]
[assembly: AssemblyVersion("1.0.0.0")]
[assembly: AssemblyFileVersion("1.0.0.0")]

Hello,World

下面就正式开始C#程序的设计

界面的实现

界面设计可以随意从控件工具箱中拖放控件到窗体中，这里我拖动两个Button和一个TextBox，并在右边设置框中修改每个控价的属性，界面如图：

后台服务的搭建

这个时候如果查看Form1.cs文件，会发现和之前一样，这里就需要介绍另外几个开发GUI界面的知识点了，首先，我们想要实现的功能是：当按下Send按钮时，文本框显示^_^Hello，World^_^字样，当按下Clear按钮时，文本框清空；这属于人机交互，一般人机交互的处理方式有两种，第一种是查询处理方式，比如在DOS系统下、Linux系统等命令行下的程序设计，第二种是事件处理机制，有了很多的优越性，由传统的查询法耗费CPU一直在检测，变成了事件处理机制下的主动提醒告知，大幅度减轻CPU资源浪费，在事件处理机制中有以下几个概念：

事件源（EventSource）：描述人机交互中事件的来源，通常是一些控件。

事件（ActionEvent）：事件源产生的交互内容，比如按下按钮。

事件处理：这部分也在C++中被叫做回调函数，当事件发生时用来处理事件。

注：这部分在单片机中也是如此，中断源产生中断，然后进入中断服务函数进行响应。

清楚了这几个概念后，就来实现我们想要的功能，按下按钮是一个事件，那么，如何编写或者在哪编写这个事件的事件处理函数呢？在VS中很方便，只需要双击这个控件，VS就会自动将该控件的事件处理函数添加进Form1.cs文件，此处我先双击“Send”按钮，可以看到VS自动添加进了 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) 这个方法，然后在里面编写代码，让文本框显示：这里所有的控件都是一个具体的对象，我们要通过这些对象设置其属性或者调用其方法；同样的道理，双击Clear按钮，添加文本框清空代码，完整代码如下:

//用户项目工程自定义命名空间HelloWorld
namespace HelloWorld
{
    //定义了一个名称为Form1的公共类，并且在定义类的同时创建了一个这个类的对象，名为Form
    //partial关键字
    public partial class Form1 : Form
    {
        //与类同名的构造方法
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {

        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //按下Send按钮
            textBox1.Text = "^_^Hello,World^_^";    //文本框显示
        }

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //按下Clear按钮
            textBox1.Text = "";                      //文本框清空
        }
    }
}