集成电路竞赛——Robei 杯之上位机

#今天也是咸鱼的一天~

上一回在写UART的时候，就感觉到了一个问题，单纯的Robei EDA的仿真其实没有什么实际的应用价值，最多就是给刚刚入门 EDA的人熟悉一下这个设计和仿真流程。等到熟练运用了，设计其实可以照搬实际代码的。
另一个很头疼的问题就是，在实际的比赛过程中，保证Robei EDA 设计仿真 ——生成模块文件——导入FPGA开发环境——实现功能，这么一个流程估计是不大可能的，比较真实的过程大概是，先把代码写出来，并且实现了实物作品的功能，再把软件套在Robei 上面交作业。这个EDA 软件虽然好用是真的好用，但是在运用自如和设计习惯上，的确不太一时半会可以接受。

所以这次先放弃一下关于 EDA模块的更新，来讲一个和比赛息息相关但是和FPGA并没有什么太大问题的东西——上位机（Upper Computer）

先来说说“上位机”的定义，从概念上来说，发送命令和提供服务功能的是上位机，而接收命令个服从控制的是下位机。这里，上位机的概念很明确，高位的，掌握控制权的就是上位机。在大部分情况，上位机是PC或者主控，在上位机的界面上，能够显示各种各样的信息，来自下位机的数据信息，或者要向下位机的控制选项，以及一些数据处理的界面。

有了上位机，再来说说下位机。与上位机相对的就是下位机，接收上位机的命令，做出运行状态的改变，然后将采集到的数据返回给上位机进行处理。这里的下位机，可以是传感器，也可以是硬件单片机，也有可能是下位的电脑。上位机和下位机只是一个控制关系的约束，并不是确定的硬件名称。一个单片机可以是另一个单片机的上位机，也可以是电脑的下位机，这个关系是相对的。

在Robei 杯的比赛中，上位机很大可能就是 电脑 or 手机，因为这个非常符合 机器人 的赛题方向，机器人是一个硬件工具，在控制这个机器人的过程中，除了直接在机器人上面的控制（比如显示屏），更多是是利用无线来做一个远程的操控，比如通过 蓝牙、WIFI、ZigBee、串口 、4G、5G模组进行通信。

为什么一定会用上位机呢？ 因为这样带来的可操作空间更大。假设一个机器人 or 一个数据收集仪器（以气象采集器为例），我将它放置在一个地方或者多个地方，当某些环境状况出现改变时，不可能人为的去把仪器一一进行改动，为了最大化节省人力，肯定希望从终端进行直接控制，这就是上位机出现的意义。

了解了上位机，那么接下来就简单介绍一下，各种上位机会用到的语言/软件/资料~

先来说我比较熟悉的，电脑端的上位机。

C#

这个是我2020年寒假的时候，为了准备北斗杯竞赛学习的，用C#来写窗体应用程序，和单片机利用UART来进行数据收发。（用了无线的串口收发模块）

C#的优点是：

1. 有直接的串口类可以去引用，整体的设计也较容易上手。
2. 支持各种数据库，包括Oracle，SQL Server，MySQL，Access。资料也很全
3. 拥有众多的API可以调用，不用自己从0开始写轮子，在大部分情况下，直接调用现成的就可以完成大部分任务了。
4. 有C语言基础的入门起来很方便，大致看一下视频教程就能依葫芦画瓢了。
   学习可以参考这个视频：杜洋工作室 上位机

应用设计环境是 ：visual studio 201x

Qt

Qt 是基于C++来编程的，对于有C语言经验的人来说，上手也是非常的容易。这货还是诺基亚开发的呢，它家的手机可以拿来砸核桃。

Qt 是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。

如何配置环境可以看这一个文章：Qt5 安装

做串口上位机可以参考这个大佬的博客：用qt编写上位机与stm32通信

学习资料可以看这个：

链接：https://pan.baidu.com/s/1pg8hv33mMnMaNJ2R1wLZUQ 
提取码：mzdg 

LabView

这也是一个很常用的上位机，但是这个稍微有点老，好的资料我一时找不到，改天在说（又乖又怂）

然后就是手机端的上位机，手机的上位机当然是一个手机的应用啦。（废话︿(￣︶￣)︿）
在电脑端的上位机，所有的语言基本是编写电脑软件的，C#和Qt就是这样，手机的话，肯定就是编写手机的语言啦~
比如JavaScript~手机的上位机，大部分时候使用的是蓝牙，WIFI这样的通信协议，不过其实不用怎么担心，网上都有很全的轮子可以调用，很多卖无线模块的商家，都会配一个可以在网页上开发的控制界面，或者SDK，来方便硬件工程师开发。

这里是贴吧的一个人写的apk资料：

链接：https://pan.baidu.com/s/1UZnX46jIU1A6-0nZuCFJPg 
提取码：bypl 

这是一个蓝牙开发的app:

https://blog.csdn.net/weixin_42119432/article/details/98881378

App Inventor

我用过的唯一一个安卓app的开发软件，叫做 App Inventor，是MIT的一个非盈利性的免费的开源的安卓开发环境，但是要注意的是，这个开发环境是 图形化界面，就是你会收获一个，像三四年级小学生学编程一样的界面，不过这个也确实好用，简单快捷，蓝牙也支持。

app.gzjkw.net/login/

要在谷歌浏览器上才能正常使用，因为好像这个服务器是挂在谷歌上的。没有谷歌用360浏览器也可以。
界面比较沙雕，请做好准备~

Android Studio

这个才是正经的安卓开发教程。不过，其实不必执着于技术，做项目和比赛还是要看需求的，总不可能把arm当开关才叫牛逼，黑猫白猫能抓老鼠就够了。

如何安装 Android studio：
参考这篇大佬的文章：

https://www.runoob.com/android/android-studio-install.html

或者这篇，这个感觉更详细：

https://blog.csdn.net/qq_41976613/article/details/91432304

安卓入门推荐B站这个教程：

38409964

安卓蓝牙的开发学习：

https://www.bilibili.com/video/BV1MW411v7E7

eclipse

安装见这篇博客：

https://www.cnblogs.com/caijiaming/p/10837083.html

or 这篇博客

https://blog.csdn.net/qq_36554582/article/details/81835097

入门视频推荐这个：

https://www.bilibili.com/video/BV1dp411R76c

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我自己本身只学过电脑端上位机的开发，并且也不是非常精通。这次Robei 杯的比赛，做上位机的是我的队友，我本身是负责写硬件代码的，对安卓这方面的上位机并不是非常的熟悉。

不过还是决定写一个关于上位机的啦，毕竟数据显示界面对于硬件来说还是非常重要的。
在此声明，本人菜鸡一只，所讲述的内容不保证完全正确，不要因为博客中的错误来拿刀子找我（怂炸），欢迎各位大佬的建议和指正，感激不尽啊~ 喵~ 喵呜~

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关于上位机的问题，我和我的老师，和我的学姐，还有一个计软院的学姐讨论了一下。

得到了一些比较独特的感悟，对于电子类专业的学生来说，如果不是以后打算吃上位机这口饭的，就不要太深入的去研究上位机这个东西，尤其是UI界面，这个是计算机吃饭的家伙。在我写上位机出现问题的时候，去找计软院的人问，他们对于这个语言和应用程序的掌握，远远比我们这些半吊子好的不是一星半点（废话︿(￣︶￣)︿），很多问题可以非常灵活的解决，而我只能在一旁干着急。

同样，市场上的上位机远比我们想象的成熟，买一个20的模块，都能给你配一个完整的上位机，自己写的，未必有多好。（老师原话）

在大多数情况下，上位机是一个调试工具，也是一个信息显示界面，我们通过上位机来检查数据的收发和处理数据，而重点不在与如何把这个数据界面显示的花里胡哨，又是图像又是地图又是什么大数据分析处理。如果专注于硬件，上位机就是一个界面，这也是为什么很多时候买模块，商家配套的上位机简直土气的要死，又难看又老气，因为对于工程师来说实用是第一位的，不是拿来大众化的控制系统，再好看也没有（有时还耗内存）。除非是，一些涉及硬件接口协议的上位机，或者这个上位机和硬件底层息息相关，不然化太多时间注重如何把上位机做的高级。

但是，话说回来，显示也是很重要的，尤其是在比赛上，对于某些作品有时候显示的重要性可能会>实物，这个是建立在数据采集相对简单，但是数据处理相对复杂的情况，这个时候对显示的界面要求高。比如天气数据（虽然气象数据采集也很复杂），假设你参加一个比赛，采集气象数据，然后做综合气象数据的处理显示，硬件用的都是模块化的电路，那么数据采集就变得相对容易，但是数据的综合处理就很复杂，要进行滤波、误差化、平滑处理、再过各种各样的算法，最后还要画图像来得到 结果。这就是一个显示重过实物硬件的例子。
不过，在一般情况下，上位机的重要性都是 <= 实物硬件的。