# HostComputerCommunication **Repository Path**: lvylvm/HostComputerCommunication ## Basic Information - **Project Name**: HostComputerCommunication - **Description**: No description available - **Primary Language**: Unknown - **License**: Not specified - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 0 - **Created**: 2026-06-09 - **Last Updated**: 2026-06-09 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README # 上位机通信工具集 基于 .NET 10 的上位机通信调试工具，涵盖串口、Modbus、TCP/Socket、OPC UA 四大通信模块，适用于工业自动化设备调试和上位机开发学习。 ## 项目结构 ``` HostComputerCommunication/ ├── HostComputerCommunication.Common/ # 公共工具类 │ ├── Helpers/ │ │ ├── ByteHelper.cs # 字节操作（大小端转换、Hex转换） │ │ ├── CrcHelper.cs # CRC16 Modbus 校验 │ │ └── Logger.cs # 日志记录器 │ └── Models/ │ └── CommunicationConfig.cs # 通信配置模型 ├── HostComputerCommunication.SerialPort/ # 串口通信模块 │ ├── ISerialPort.cs # 串口接口（支持真实串口和模拟器） │ ├── SerialPortManager.cs # 串口管理器 │ └── SerialPortSimulator.cs # 串口模拟器（无实物设备时自测） ├── HostComputerCommunication.Modbus/ # Modbus 协议模块 │ ├── Protocol/ │ │ ├── ModbusFrameBuilder.cs # Modbus 帧构建器（RTU/TCP） │ │ └── ModbusResponseParser.cs # Modbus 响应解析器 │ ├── ModbusRtuClient.cs # Modbus RTU 客户端（串口通信） │ └── ModbusTcpClient.cs # Modbus TCP 客户端（以太网通信） ├── HostComputerCommunication.TcpSocket/ # TCP/Socket 通信模块 │ ├── TcpClientManager.cs # TCP 客户端（心跳/断线重连） │ └── TcpServerManager.cs # TCP 服务端（多客户端管理） ├── HostComputerCommunication.OpcUa/ # OPC UA 通信模块 │ └── OpcUaClient.cs # OPC UA 客户端 ├── HostComputerCommunication.UI/ # WinForms 主界面 │ ├── Form1.cs # 主窗体（TabControl 切换模块） │ └── Controls/ │ ├── SerialPortControl.cs/.Designer.cs # 串口调试助手界面 │ ├── ModbusControl.cs/.Designer.cs # Modbus 调试工具界面 │ ├── TcpSocketControl.cs/.Designer.cs # TCP 通信工具界面 │ └── OpcUaControl.cs/.Designer.cs # OPC UA 客户端界面 └── HostComputerCommunication.Tests/ # 单元测试 ├── ByteHelperTests.cs ├── CrcHelperTests.cs ├── ModbusFrameBuilderTests.cs └── ModbusResponseParserTests.cs ``` ## 环境要求 - **操作系统**: Windows 10/11 - **SDK**: .NET 10 SDK - **IDE**: Visual Studio 2022 17.10+ 或 Rider 2024+ - **可选仿真工具**: - com0com（虚拟串口对） - ModRSsim2（Modbus 从站模拟器） - Prosys OPC UA Simulation Server（OPC UA 模拟服务器） ## 快速开始 ### 编译运行 ```bash # 克隆项目后，在项目根目录执行 dotnet build # 启动主程序 dotnet run --project HostComputerCommunication.UI ``` ### 运行测试 ```bash dotnet test ``` --- ## 模块一：串口调试助手 ### 功能概述 串口调试助手用于 RS232/RS485 串口通信调试，支持 Hex 和 ASCII 两种数据格式，带收发日志和字节统计。 ### 界面说明 | 区域 | 说明 | |------|------| | **连接配置** | 串口选择、波特率（9600~115200）、数据位（7/8）、校验位（None/Odd/Even/Mark/Space）、停止位（1/1.5/2） | | **发送区** | Hex/ASCII 模式切换，支持 Ctrl+Enter 快捷发送 | | **接收区** | 颜色区分收发（青色=发送，绿色=接收），可显示时间戳，自动滚动 | | **系统日志** | 分级显示（Debug/Info/Warning/Error） | ### 操作步骤 1. **选择串口**: 在"串口"下拉框中选择目标串口，点击"刷新"可更新列表 2. **配置参数**: 设置波特率、数据位、校验位、停止位（两端设备参数必须一致） 3. **打开串口**: 点击"打开串口"按钮，状态变为"已连接"（绿色） 4. **发送数据**: - Hex 模式: 输入十六进制字符串，如 `01 03 00 00 00 01` - ASCII 模式: 输入文本内容，如 `Hello` - 点击"发送"或按 Ctrl+Enter 5. **查看接收**: 接收区实时显示收到的数据 6. **关闭串口**: 点击"关闭串口" ### 模拟模式 勾选"模拟模式"后，无需真实串口设备即可测试。模拟器支持三种模式： | 模式 | 说明 | |------|------| | **回环模式** | 发送的数据原样返回，用于验证基本通信流程 | | **随机响应** | 返回随机长度的随机数据，用于测试解析逻辑 | | **Modbus 从站** | 按 Modbus RTU 协议返回寄存器数据，用于测试 Modbus 通信 | ### 日志导出 点击"导出日志"可将接收区内容保存为 txt 文件，文件名格式：`SerialLog_20260605_143000.txt` --- ## 模块二：Modbus 调试工具 ### 功能概述 Modbus 调试工具支持 Modbus RTU（串口）和 Modbus TCP（以太网）两种通信方式，支持所有常用功能码，可按多种数据类型解析寄存器数据。 ### 支持的功能码 | 功能码 | 名称 | 读/写 | 说明 | |--------|------|-------|------| | 0x01 | 读线圈 | 读 | 读取线圈状态（ON/OFF） | | 0x02 | 读离散输入 | 读 | 读取离散输入状态 | | 0x03 | 读保持寄存器 | 读 | 读取保持寄存器值（最常用） | | 0x04 | 读输入寄存器 | 读 | 读取输入寄存器值 | | 0x05 | 写单个线圈 | 写 | 控制单个线圈 ON/OFF | | 0x06 | 写单个寄存器 | 写 | 写入单个寄存器值 | | 0x15 | 写多个线圈 | 写 | 批量控制线圈 | | 0x16 | 写多个寄存器 | 写 | 批量写入寄存器值 | ### 数据类型解析 | 类型 | 说明 | 示例 | |------|------|------| | UInt16 | 无符号16位整数 | 65535 | | Int16 | 有符号16位整数 | -32768 ~ 32767 | | UInt32 | 无符号32位整数（占2个寄存器） | 4294967295 | | Float32 | 32位浮点数（占2个寄存器） | 3.14159 | | Hex | 十六进制显示 | 0xFFFF | | ASCII | ASCII 字符 | "Hi" | ### 操作步骤 #### Modbus RTU 模式 1. 选择"RTU"单选按钮 2. 选择串口和波特率 3. 设置从站地址（默认 1） 4. 点击"连接" 5. 选择功能码（如"03 - 读保持寄存器"） 6. 设置起始地址和数量 7. 点击"读取" #### Modbus TCP 模式 1. 选择"TCP"单选按钮 2. 输入服务器 IP 和端口（默认 127.0.0.1:502） 3. 设置从站地址 4. 点击"连接" 5. 后续操作同 RTU 模式 #### 写入操作 1. 选择写入功能码（05/06/16） 2. 设置起始地址 3. 在"写入值"输入框中输入值 - 单个值: `100` - 多个值（逗号分隔）: `100,200,300` 4. 点击"写入" ### 模拟模式 勾选"模拟模式"后，Modbus RTU 会使用内置的 Modbus 从站模拟器，返回随机寄存器数据。 ### Modbus 报文格式 #### RTU 帧结构 ``` [从站地址][功能码][数据...][CRC低][CRC高] 1字节 1字节 N字节 1字节 1字节 ``` #### TCP 帧结构 (MBAP Header) ``` [事务ID][协议ID][长度][单元ID][功能码][数据...] 2字节 2字节 2字节 1字节 1字节 N字节 ``` --- ## 模块三：TCP/Socket 通信工具 ### 功能概述 TCP 通信工具支持客户端和服务端两种模式，支持 Hex 和 ASCII 数据格式，适用于自定义协议调试。 ### 客户端模式 用于连接远程 TCP 服务器。 **操作步骤：** 1. 选择"客户端"单选按钮 2. 输入服务器 IP 和端口 3. 勾选"自动重连"（断线后自动重连） 4. 点击"连接" 5. 在发送区输入数据并发送 6. 接收区显示服务器返回的数据 **特性：** - 自动心跳检测 - 断线自动重连（可配置） - 连接状态实时显示 ### 服务端模式 用于监听客户端连接，适用于模拟 TCP 服务器或调试客户端程序。 **操作步骤：** 1. 选择"服务端"单选按钮 2. 设置监听端口 3. 点击"启动" 4. 等待客户端连接 5. 在"已连接客户端"列表中选择目标客户端 6. 发送数据给选定客户端 **特性：** - 支持多客户端同时连接 - 客户端列表实时更新 - 可向指定客户端发送数据 --- ## 模块四：OPC UA 客户端 ### 功能概述 OPC UA 客户端用于连接 OPC UA 服务器，支持节点浏览、数据读写和订阅监控。 ### 操作步骤 #### 连接服务器 1. 输入 OPC UA 服务器端点 URL（如 `opc.tcp://localhost:4840`） 2. 如需认证，输入用户名和密码 3. 点击"连接" 4. 状态变为"已连接"（绿色） #### 浏览节点 1. 连接成功后，点击"刷新" 2. 树形控件显示 ObjectsFolder 下的子节点 3. 点击节点可自动填充"节点ID"输入框 #### 读取数据 1. 在"节点ID"输入框中输入节点标识（如 `ns=2;i=1`） 2. 点击"读取" 3. "值"输入框显示读取结果 #### 写入数据 1. 输入节点ID 2. 在"值"输入框中输入要写入的值 3. 点击"写入" #### 订阅监控 1. 输入节点ID 2. 点击"订阅" 3. "订阅数据"表格中新增一行，实时更新节点值 ### OPC UA 节点ID格式 | 格式 | 示例 | 说明 | |------|------|------| | 数字ID | `ns=2;i=1` | 命名空间2，数字标识1 | | 字符串ID | `ns=2;s=Temperature` | 命名空间2，字符串标识 | | GUID | `ns=2;g=12345678-...` | 命名空间2，GUID标识 | --- ## 技术要点 ### 串口通信 - 使用 `System.IO.Ports.SerialPort` 类 - 注意线程安全：`DataReceived` 事件在非 UI 线程触发，需 `Invoke` 回 UI 线程 - 串口参数两端必须一致（波特率、数据位、校验位、停止位） ### Modbus 协议 - **CRC16 校验**: RTU 模式必须校验，使用多项式 0xA001 - **字节序**: Modbus 使用大端序（高字节在前） - **超时重试**: 建议超时 1000ms，重试 3 次 - **功能码异常**: 异常响应功能码 = 原功能码 + 0x80 ### TCP/Socket - **粘包处理**: 本项目使用同步读取，每次读取缓冲区全部数据 - **心跳机制**: 客户端定时发送空数据保持连接 - **断线重连**: 检测到连接断开后自动重连 ### OPC UA - 使用 OPC Foundation 官方 .NET Standard 库 - 异步 API：所有读写操作均为异步 - 订阅机制：通过 `Subscription` + `MonitoredItem` 实现数据变更推送 --- ## 常见问题 ### Q: 串口打开失败 **A:** 检查以下几点： 1. 串口是否被其他程序占用 2. 串口名称是否正确（Windows 设备管理器查看） 3. USB 转串口驱动是否安装 ### Q: Modbus 通信无响应 **A:** 检查以下几点： 1. 从站地址是否正确 2. 串口参数是否与设备一致 3. 波特率是否匹配 4. RS485 接线是否正确（A+/B- 不要接反） 5. 可先用模拟模式测试程序逻辑 ### Q: TCP 连接失败 **A:** 检查以下几点： 1. 服务器 IP 和端口是否正确 2. 防火墙是否放行对应端口 3. 服务器是否已启动并监听 ### Q: OPC UA 连接失败 **A:** 检查以下几点： 1. OPC UA 服务器是否运行 2. 端点 URL 是否正确 3. 安全策略是否匹配 4. 可使用 Prosys OPC UA Simulation Server 进行测试 --- ## 扩展建议 ### 已实现 - 串口调试助手（含模拟器） - Modbus RTU/TCP 调试工具 - TCP 客户端/服务端 - OPC UA 客户端 - 单元测试（32个） ### 可扩展 1. **数据存储**: 集成 SQLite/InfluxDB 存储采集数据 2. **趋势图表**: 使用 LiveCharts2 绘制实时数据曲线 3. **报警管理**: 设定阈值，超限报警 4. **PLC 对接**: 集成 S7NetPlus 对接西门子 PLC 5. **WPF 迁移**: 将 WinForms 界面迁移到 WPF/MVVM 6. **MQTT 支持**: 添加 MQTT 客户端用于物联网场景 7. **协议自定义**: 实现自定义协议的编解码框架 --- ## 构建和发布 ```bash # Debug 构建 dotnet build # Release 构建 dotnet build -c Release # 发布为独立可执行文件（无需安装 .NET 运行时） dotnet publish HostComputerCommunication.UI -c Release -r win-x64 --self-contained true -p:PublishSingleFile=true # 发布为依赖框架的可执行文件（需要安装 .NET 10 运行时） dotnet publish HostComputerCommunication.UI -c Release -r win-x64 --self-contained false ``` --- ## 许可证 本项目仅供学习和内部使用。