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《C#上位机开发从门外到门内》1-2：上位机开发语言与工具、开发环境部署

article 2025/3/12 3:00:14

**上位机开发语言与工具、开发环境部署

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1. 概述

上位机软件的开发涉及多种编程语言、开发工具和调试方法。根据不同的需求，可以选择 C#、Python、LabVIEW、Qt 等语言，并使用 Visual Studio、PyCharm、Qt Creator 等 IDE 进行开发。同时，调试工具（如串口调试助手、逻辑分析仪等）在开发过程中也至关重要。本文将详细介绍这些语言和工具，并提供具体的环境搭建步骤和代码示例。

2. 上位机开发语言

2.1 C#

2.1.1 语言特点

依托 .NET 生态系统，开发效率高。
提供丰富的 GUI 库，如 WinForms 和 WPF。
易于与 SQL Server、MySQL 等数据库对接。
可结合 SerialPort 类进行串口通信。

2.1.2 适用场景

Windows 平台 GUI 应用
工业设备控制（串口、网络通信）
数据采集与可视化

2.1.3 C# 上位机开发示例

（1）创建 Windows 窗体应用

using System;
using System.IO.Ports;
using System.Windows.Forms;

namespace UpperComputer
{
    public partial class MainForm : Form
    {
        SerialPort serialPort = new SerialPort();

        public MainForm()
        {
            InitializeComponent();
            serialPort.PortName = "COM3";
            serialPort.BaudRate = 9600;
            serialPort.DataReceived += SerialPort_DataReceived;
        }

        private void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            string data = serialPort.ReadExisting();
            Invoke(new Action(() => textBox1.Text += data));
        }

        private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (!serialPort.IsOpen)
            {
                serialPort.Open();
                MessageBox.Show("串口已打开");
            }
        }

        private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (serialPort.IsOpen)
            {
                serialPort.WriteLine(textBox2.Text);
            }
        }
    }
}

（2）环境搭建

安装 Visual Studio（建议 2022 版本）。
创建 WinForms 或 WPF 项目。
在 NuGet 管理器中安装 System.IO.Ports。
编写 UI 和通信逻辑，调试运行。

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2.2 Python

2.2.1 语言特点

语法简洁，适合快速开发。
支持 pyserial、PyQt、matplotlib 等库，方便 GUI 和数据处理。
可跨平台（Windows/Linux/Mac）。

2.2.2 适用场景

设备串口/网络通信
物联网数据采集
图像处理与 AI 分析

2.2.3 Python 上位机开发示例

（1）PyQt 串口调试工具

import sys
import serial
import serial.tools.list_ports
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QPushButton, QTextEdit, QVBoxLayout

class SerialApp(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()

        self.ser = serial.Serial()
        self.initUI()

    def initUI(self):
        self.setWindowTitle('上位机串口助手')

        self.textEdit = QTextEdit(self)
        self.btnOpen = QPushButton('打开串口', self)
        self.btnOpen.clicked.connect(self.open_serial)

        layout = QVBoxLayout()
        layout.addWidget(self.textEdit)
        layout.addWidget(self.btnOpen)
        self.setLayout(layout)

    def open_serial(self):
        self.ser.port = "COM3"
        self.ser.baudrate = 9600
        self.ser.open()
        self.textEdit.append("串口已打开")

app = QApplication(sys.argv)
window = SerialApp()
window.show()
sys.exit(app.exec_())

（2）环境搭建

安装 Python（推荐 3.10+）：

sudo apt install python3  # Linux
winget install Python.Python.3  # Windows

安装 PyQt5 和 pyserial：
```
pip install pyqt5 pyserial
```
运行程序：
```
python serial_app.py
```

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2.3 LabVIEW

2.3.1 语言特点

采用 图形化编程，开发周期短。
适合 数据采集、控制系统 及 测试仪表。
可与 NI 硬件（DAQ、PXI、GPIB）无缝集成。

2.3.2 适用场景

工业自动化监控
仪器仪表数据采集
传感器信号处理

（1）LabVIEW 串口通信

打开 LabVIEW，创建 VI 文件。
在 前面板 添加：
- 按钮（用于发送数据）
- 文本框（用于显示接收数据）
在 程序框图 连接 VISA 串口模块：
- VISA Open → VISA Configure Serial Port
- VISA Write → VISA Read
- VISA Close

（2）环境搭建

下载 LabVIEW（NI 官网）。
安装 NI-VISA 驱动（支持串口/USB/GPIB）。
编写 VI，并测试硬件连接。

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2.4 Qt（C++）

2.4.1 语言特点

基于 C++，高性能，跨平台。
提供 QtSerialPort，便于串口通信。
适合 Windows、Linux、嵌入式。

2.4.2 适用场景

嵌入式 Linux 设备管理
复杂 GUI 上位机
需要高性能的工业控制

2.4.3 Qt 上位机开发示例

#include <QApplication>
#include <QMainWindow>
#include <QSerialPort>
#include <QTextEdit>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>

class SerialApp : public QMainWindow {
    Q_OBJECT
public:
    SerialApp(QWidget *parent = nullptr) : QMainWindow(parent) {
        serial.setPortName("COM3");
        serial.setBaudRate(QSerialPort::Baud9600);

        textEdit = new QTextEdit(this);
        QPushButton *btnOpen = new QPushButton("打开串口", this);
        connect(btnOpen, &QPushButton::clicked, this, &SerialApp::openSerial);

        QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout();
        layout->addWidget(textEdit);
        layout->addWidget(btnOpen);

        QWidget *centralWidget = new QWidget();
        centralWidget->setLayout(layout);
        setCentralWidget(centralWidget);
    }

private slots:
    void openSerial() {
        serial.open(QIODevice::ReadWrite);
        textEdit->append("串口已打开");
    }

private:
    QSerialPort serial;
    QTextEdit *textEdit;
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    SerialApp window;
    window.show();
    return app.exec();
}