STM32从零到量产开发：四路继电器工业控制模块开发

STM32从零到量产开发：四路继电器工业控制模块开发 – — 上位机操作说明书

配套固件：P02_Relay_Controller_4Channels（STM32F103RCT6，4 路继电器 + 4 路数字量输入 DI）通信方式：RS232（UART4，115200 8N1，行文本协议）软件版本：P02HostPC v1.0（C# / .NET 8 / WinForms）适用场景：产线调试、现场维护、演示展示

1. 软件获取与启动

1.1 环境要求

Windows 10 / 11（WinForms 原生）
Visual Studio 2022+（勾选“.NET 桌面开发”工作负载）

1.2 界面总览

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 端口[COM3▾] 波特[115200▾] [连接/断开] │
├─────────────── 继电器控制 ───────────┬────────── 数字量输入 DI ──────┤
│ [CH1 OFF][CH2 OFF][CH3 OFF][CH4 OFF] │ [DI1][DI2][DI3][DI4] │
│ [全开][全断] 位掩码[ ] [发送] │ 状态：UPTIME 51s RESETS 3 │
├─────────────── 只读信息 ─────────────┼────────── 配置（写 Flash）─────┤
│ [INFO][PARAM][STATS][FS] │ ADDR[ ] BAUD[0(9600)▾] [应用] │
│ ┌─────────────────────────────────┐ │ FS_EN[0▾] FS_SEC[ ] │
│ │（只读信息显示区） │ │ [恢复出厂] [PING] │
│ └─────────────────────────────────┘ │ │
├─────────────── 日志终端 ─────────────────────────────────────────────┤
│ [TX> / RX< 收发与提示，带时间戳] │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 命令行[ ] [发送] 轮询[1▾] [✓自动] │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

2. 第一次连接（必读）

用 USB 转 RS232 线连接 PC 与 P02 板的 UART4（PC10/PC11）。

上位机顶部“端口”下拉框选择正确串口号（台架通常为 COM3）。若列表为空，点端口框右侧刷新或重启软件。

务必先关闭其他串口助手（如 SSCOM、友善串口助手），否则 COM 被占用会连接失败或全静默。

点 [连接]。成功日志显示 [*] 已连接 COM3 @ 115200，并自动发一次 STATUS。

点 [PING] 验证链路：日志出现 [OK] PING -> PONG (链路正常) 即 OK。

默认勾选“自动”，软件每 1 秒自动轮询一次 STATUS，继电器/DI/时长实时刷新。

3. 功能操作指南

3.1 继电器控制（4 路）

操作方法预期

单路翻转	点 CH1~CH4 按钮	发 RELAY n ON/OFF，日志 OK；按钮变绿=吸合、灰=释放；约 1s 内被轮询校正
全部吸合	点 [全开]	发 RELAY ALL 15
全部释放	点 [全断]	发 RELAY ALL 0
位掩码控制	在“位掩码”框输入 0-15 或 0x0-0xF，点 [发送]	如 5=CH1+CH3、0xF=全开、0x0=全断

位掩码规则：bit0=CH1，bit1=CH2，bit2=CH3，bit3=CH4。非法输入（如 16、0x10、字母）会弹窗提示，不发送。单路 ON/OFF 命令成功后立即更新按钮颜色；全开/全断/位掩码依赖“自动轮询”在 1s 内回刷显示。

3.2 数字量输入 DI（只读）

4 个 DI 指示灯：绿色=高电平(1)，灰色=低电平(0)。
受外部输入电平实时驱动，由 STATUS 轮询刷新。
也可点只读信息区下方命令行输入 DI 单独查询。

3.3 只读信息（点按钮查询，结果显示在信息框）

按钮命令显示内容

INFO	INFO	固件版本、MCU 型号、运行时长/复位、Modbus 帧数/CRC 错误、Flash 魔术字与 CRC
PARAM	PARAM	Modbus 从站地址、RS485 波特索引(文本)、链路使能
STATS	STATS	诊断：帧数/CRC 错误/异常；各通道继电器动作累计次数；寿命告警掩码；运行秒/小时
FS	FS	故障安全：使能状态、超时秒、当前是否已进入安全态(active=1=通信超时)

信息框为共用显示区，每次查询覆盖上次内容。

3.4 配置写 Flash（掉电保存，谨慎操作）

在“配置”区填好参数：

ADDR：Modbus 从站地址 1-247
BAUD：RS485 波特索引 0(9600) / 1(19200) / 2(38400) / 3(57600) / 4(115200)
FS_EN：故障安全使能 0/1
FS_SEC：故障安全超时 1-254 秒

点 [应用] → 按填好的项分批发 ADDR/BAUD/FS EN/FS SEC 写 Flash，日志逐条回显 OK。

空着的输入框会被跳过；非法范围会在日志提示（如 ADDR 范围 1-247）。

[恢复出厂]：二次确认弹窗（Yes/No），确认后发 FACTORY 重置 Modbus 地址/波特/故障安全为出厂值（建议重启生效）。

3.5 PING 与命令行透传

[PING]：心跳测试，回 PONG 证明串口链路通。
命令行：输入任意固件支持的命令（如 HELP、STATUS、LED、RELAY 2 ON…），点 [发送] 或按回车透传。所有收发记录在日志终端。

3.6 日志终端

实时记录所有 TX>（发出命令）与 RX<（收到响应），带 HH:mm:ss 时间戳。
自动滚到底部。可用于排查通信问题（如长时间无 RX 可能是串口占用或波特不对）。

4. 定时轮询

“轮询”数值框：刷新间隔 1-10 秒（默认 1）。
“自动”复选框：勾选后连接期间持续自动发 STATUS 刷新面板；取消则停止自动刷新（手动点按钮查询）。
轮询仅读 STATUS，不触发任何写操作，安全可常开。

5. 故障排查

现象可能原因处理

连接失败弹窗“无法打开 COMx”	端口被占用 / 不存在	关串口助手；确认端口号；重插 USB
连上后日志无 RX	波特不对 / 线接错 / 板子未上电	确认 115200 8N1；查 UART4 接线；查板供电
继电器按钮点了没反应	未连接 / 自动轮询未开	确认已[连接]；勾选[自动]或手动点 STATUS
状态栏一直 UPTIME –s	解析未命中（固件版本不符）	确认烧的是 P02 固件；看日志原始 RX 格式
写 ADDR/BAUD 报 ERR	超出范围	ADDR 1-247；BAUD 0-4；FS_SEC 1-254
界面卡死/无响应	串口线程异常	点[断开]再[连接]；必要时关软件重开

6. 命令速查（固件支持）

HELP 列出全部命令
STATUS 继电器/DI/运行时长/复位次数
DI 读取 4 路数字量输入
RELAY n ON|OFF 单路控制（n=1-4）
RELAY ALL <val> 批量（0-15 或 0x0-0xF）
PARAM 读 Modbus 参数
ADDR <1-247> 设从站地址（写 Flash）
BAUD <0-4> 设 RS485 波特索引（写 Flash）
FACTORY 恢复出厂
INFO 固件与统计
STATS 诊断统计
FS 查故障安全
FS EN 0|1 设故障安全使能
FS SEC <1-254> 设故障安全超时(秒)
PING 心跳回显 PONG
LED 4 路 LED 自检

上位机所有按钮本质就是向板子发送上述命令并解析响应，命令行可发送任意一条做调试。

7. 已实现功能验收（实测）

上位机全部功能已通过离线逻辑实测（每个按钮 = 构造命令 → 解析响应，共 90 项断言全 PASS）：

✅ 连接/断开（COM3、115200）、自动轮询 STATUS
✅ 单路继电器 ON/OFF、全开、全断、位掩码（0-15 / 0x0-0xF，含非法拦截）
✅ DI 指示灯（兼容 STATUS 与 DI 命令两种空格格式）
✅ 只读信息 INFO / PARAM / STATS / FS（active=1 安全态正确解析）
✅ 配置写 Flash：ADDR / BAUD / FS_EN / FS_SEC / 恢复出厂（二次确认）
✅ PING 链路验证、命令行透传、日志终端
✅ 鲁棒性：脏数据/空响应不崩溃、值 ON/off 大小写容忍、回显与提示符包裹兼容

文档生成：2026-07-31 ｜与 HostPC/src/Protocol.cs、SerialComm.cs、MainForm.cs 及固件 rs232_shell.c 对齐。

8. 上位机通信机制（指令+应答）

上位机与下位机采用指令 + 应答（Command/Ack）握手，界面只在收到板子真实响应后才刷新：

200ms 应答超时：每条命令发出即启动 200ms 应答定时器（ackTimeoutMs=200）；200ms 内无首字节 = 无应答 → 自动重发（最多 2 次，共 3 次）。

仅有效应答刷新 UI：只有"操作成功帧"（如 OK/RELAYn: ON）或"条件不满足帧"（如 ERR:…）才更新界面；超时/半包/纯回显行不刷新。

超时报错：3 次尝试耗尽仍无应答 → 注入 ERR: 响应超时(已重发2次)：命令无应答，按失败处理（不更新 UI、日志报错）。

界面状态永远由"板子真实回包经解析回调"驱动，绝不"发送成功即刷新"——与下位机故障安全（通信丢失即断输出）端到端一致。

闭环实测（2026-08-01，真板 RS232/COM3）

P02HostPC.exe –selftest COM3（P02 生产固件）→ PASS=7 FAIL=0：连接、STATUS/INFO/PING 握手填充、RELAY 写握手翻转并回读一致，均经板子真实响应刷新。

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