平衡球 Linux Qt 上位机：实现与架构

4.1 Qt 主线程负责什么#

• 创建和绘制所有 QWidget。
• 响应连接、下发、记录等用户操作。
• 调用 StreamParser::feed() 解析已收到的字节块。
• 更新数值和曲线，并将数据写入 CSV/MySQL。
• 通过 QSqlTableModel 在对话框中展示 MySQL 历史记录。

Qt 规定 QWidget 只能在 GUI 主线程操作，所以 SerialWorker 不会直接调用 任何界面函数。

4.2 串口工作线程负责什么#

• 打开和配置串口。
• 在 epoll_wait() 中等待串口可读、可写、唤醒和定时事件。
• 将收到的字节以 Qt 信号发给主线程。
• 将多个下发帧按入队顺序写入串口。
• 断线后每秒尝试重连，并每秒上报通信统计。

4.3 跨线程通信为什么是安全的#

bytesReceived 等信号以 Qt::QueuedConnection 连接到主窗口。工作线程发出信号 时，Qt 只把参数复制到主线程事件队列；真正的界面槽函数会在主线程执行。

主线程调用 enqueueFrame() 时，发送队列受 QMutex 保护。入队后通过 eventfd 唤醒 epoll_wait()。这不依赖 Qt 工作线程的事件循环，因为 SerialWorker::run() 本身就是一个持续运行的 Linux 事件循环。

5.1 通用帧结构#

1
AA AA CMD LEN PAYLOAD... CHECKSUM BB

MCU 的上报帧之后可能还有 0A 换行字节。它是传输时附加的分隔字节， 不在 LEN 中，也不参与校验。解析器会把它当作帧间噪声跳过。

5.2 B0 位置帧逐字节解释#

假设位置是 120 mm，即 0x0078：

1
索引       0   1   2   3   4   5   6        7
2
字节      AA  AA  B0  02  00  78  CHECKSUM BB
3
含义      帧头    命令 长度 高  低  校验     帧尾

所以原 MCU 代码中：

1
frame[4] = cur_pos >> 8;       /* 位置高字节 */
2
frame[5] = cur_pos & 0xFF;     /* 位置低字节 */

是完全对得上的。4 和 5 是数组索引，不是“第 4 个 PID 字节”。 B0 的 payload 只有 2 字节，完整协议帧是 8 字节；如果再附加 0A，串口 总共发送 9 字节。

5.3 B1 PID 帧的 12 字节在哪里#

kp、ki、kd 都是 32 位 float：

1
3 个 float × 4 字节 = 12 字节 payload

B1 完整帧的索引如下：

1
索引       0   1   2   3   4..7   8..11  12..15  16       17
2
含义      AA  AA  B1  0C   kp      ki      kd    CHECKSUM  BB
3
长度       2       1   1     4       4       4       1       1

因此：

1
完整 B1 协议帧 = 2 + 1 + 1 + 12 + 1 + 1 = 18 字节
2
如果帧后还发 0A = 19 个串口字节

PID 数据本身仍然只有 12 字节。 你看到索引最大到 15，是因为前面 已经有 4 个字节的帧头、命令和长度，不是 PID 变成了 16 字节。

5.4 为什么 B0 是高字节在前，B1 float 却是低字节在前#

这是原嵌入式协议的字段约定，不是 C/C++ 强制规定：

• B0/F0 的 16 位位置通过移位显式拆分，协议约定为大端。
• B1 是 MCU 内存中的 float 按字节上传，GD32 是小端，所以为小端。
• E0 下发 PID 又按原接收协议使用大端 float。

理想的新协议应该统一端序，但上位机首先要兼容已有 MCU 实现。所以代码 对每个字段显式使用 qFromLittleEndian 或 qToBigEndian，不直接用结构体 reinterpret_cast。

5.5 本项目的命令表#

7.1 byteAt()#

QByteArray::at() 返回 char，而 char 在某些编译器上是有符号的。0xAA 可能被解释为负数。byteAt() 统一转换为 quint8，避免协议比较时出现 符号扩展。

7.2 floatFromLittleEndian()#

1. 先把 4 字节按小端解码为 quint32 位模式。
2. 再用 std::memcpy() 把相同位模式复制到 float。

不用 reinterpret_cast<float *> 的原因是它可能同时触发未对齐访问和 C++ 严格别名 问题。memcpy 是这种位级转换的稳妥写法。

7.3 floatToBigEndian()#

过程与上面相反：先拿到 float 的 32 位模式，再用 qToBigEndian() 存入 4 字节数组。它用于 E0 PID 参数下发。

7.4 StreamParser::feed()#

这是协议层最重要的函数。串口和 TCP 都是字节流，一次 read() 不会 保证恰好返回一帧。可能发生：

• 半包：一帧被分成多次接收。
• 粘包：一次接收多帧。
• 粘包 + 半包：前面有完整帧，最后只有下一帧的一部分。
• 噪声：帧头之前有 0A、无效字节或损坏帧。

feed() 的处理顺序是：

1
追加新字节
2
  ↓
3
查找 AA AA
4
  ↓
5
不足 4 字节？ 保留，等下次
6
  ↓
7
读 LEN，如果 > 64 则拒绝并重新寻找帧头
8
  ↓
9
整帧还没到？ 保留，等下次
10
  ↓
11
检查 CHECKSUM 和 BB
12
  ↓
13
生成 Frame，从缓冲区删除该帧，继续解析后续数据

如果找不到完整 AA AA，但缓冲区最后一字节是 AA，它会保留这一 字节。因为它可能是下一次数据中帧头的第一个 AA。

LEN 上限 64 是内存和异常流量保护。如果上位机收到 LEN=100，解析器 不会等待 100 字节，而是计一次拒绝、移除一个字节，然后继续搜索下一个 AA AA。这避免故意或损坏的长度字节让缓冲区无限增长。

7.5 checksum8()#

将 command、payload.size() 和所有 payload 字节累加，只保留低 8 位。 它能发现常见传输错误，但不是密码学完整性保护。

7.6 encodeFrame()#

按帧头、命令、长度、payload、校验、帧尾的顺序构造通用帧。Linux 下发 不额外加 0A，因为帧长已经由 LEN 唯一确定。

7.7 encodeTargetPosition()#

把 16 位目标位置拆为高字节和低字节，再构造 F0 帧。测试中 0x1234 的完整帧必须是 AA AA F0 02 12 34 38 BB。

7.8 encodePidValue()#

一个 E0 帧只下发一个 PID 参数。payload 是“选择器 + 4 字节大端 float”， 选择器 0/1/2 分别表示 Kp/Ki/Kd。所以界面点击“下发 PID”后会连续入队 3 帧，而不是一个包发三个 float。

7.9 decodePosition() 和 decodePidValues()#

它们首先检查 CMD 和 payload 长度。只有匹配时才返回 std::optional 中的数值， 否则返回 std::nullopt。这让调用者必须显式处理“这不是我要的帧”。

7.10 toHexText()#

把字节显示为 AA AA F0 ... 格式，只用于通信日志和测试诊断，不参与 协议传输。

8.1 三个被 epoll 监听的 fd#

epoll 并不只是为了“高并发服务器”。对这个单设备项目，它的价值是把串口、 跨线程唤醒和定时器统一到一个不忙等待的事件循环。不需要为了简历故意宣称 “高并发”，应该准确表述为“基于 epoll 的事件驱动非阻塞 I/O”。

8.2 baudFlag()#

把界面中的整数波特率映射为 termios 需要的 B115200 等常量。不支持的值 返回 0，后续配置会以 EINVAL 失败。

8.3 addEpollFd()#

封装 epoll_ctl(EPOLL_CTL_ADD)，将 fd 和关心的事件注册到 epoll 实例。

8.4 enqueueFrame()#

1. 空帧直接忽略。
2. 加锁 txMutex_。
3. 把整个 QByteArray 放入 txQueue_。
4. 解锁后调用 wakeLoop()。

“整帧入队”和“只由一个工作线程写 fd”两个条件，保证多个界面操作 同时发送时不会把两帧的字节交叉。volatile 不能实现这个保证，因为它 不提供互斥、原子性或线程间 happens-before 关系。

8.5 requestStop()#

以 release 语义将 stopRequested_ 设为 true，然后写 eventfd。如果只改标志而 不唤醒，工作线程可能永远阻塞在 epoll_wait(-1)。

8.6 run()#

run() 是整个 I/O 线程的生命周期：

1. 创建 epoll、eventfd 和 timerfd。
2. 设置 timerfd 首次 1 秒后触发，之后每秒触发。
3. 尝试打开串口。
4. 进入 epoll_wait()。
5. 按 fd 类型分发事件。
6. 检查到退出标志后注销串口，关闭所有 fd，发出 finished()。

串口 EPOLLIN 到来后会循环 read()，直到返回 EAGAIN。这是边缘式思路中 常见的“一次把已到达数据读干净”，也可减少 epoll 唤醒次数。当前注册使用 默认水平触发，即使未一次读完也不会丢数据。

8.7 openSerial()#

使用以下标志打开设备：

• O_RDWR：同时读写。
• O_NOCTTY：不让该串口成为进程的控制终端。
• O_NONBLOCK：读写不阻塞工作线程。
• O_CLOEXEC：以后如果启动子进程，子进程不继承该 fd。

打开失败不会让线程退出。它会报告“等待设备”，再由 timerfd 每秒重试。 这对 USB 转串口拔插很实用。

8.8 configureSerial()#

cfmakeraw() 关闭终端的行缓冲、回显和特殊字符处理，让串口成为原始二进制 通道。之后配置 8 数据位、1 停止位、无校验、无硬件流控，即 8N1。

VMIN=0 和 VTIME=0 配合 O_NONBLOCK，使没有数据时 read() 立即返回；等待 由 epoll 负责，不由 termios 超时负责。

8.9 collectOutgoingFrames()#

在互斥锁保护下把队列中的整帧顺序追加到 pending。之后所有实际 write() 都由工作线程完成。

8.10 flushPending()#

Linux write() 可能只写出部分字节，所以使用 offset 记住已写位置。 如果遇到 EAGAIN，它会给串口加上 EPOLLOUT 关注；内核通知可写时再继续。 全部写完后清空 pending、重置偏移，并取消 EPOLLOUT，避免可写事件造成 空转。

8.11 consumeWakeEvent() 和 wakeLoop()#

eventfd 内部是一个 64 位计数器。wakeLoop() 写入 1，consumeWakeEvent() 把已累积的唤醒值读空。多次快速入队可以合并成一次 epoll 处理，不会需要 一帧对应一个线程事件。

9.1 setupStyle()#

设置全局 Qt Style Sheet。界面使用浅灰工作区、白色图表、青绿色实时信号、 黄色目标线和红色故障状态。风格的目标是高频使用的仪器控制台，不是宣传页。

9.2 setupUi()#

界面主体是一个水平 QSplitter：

1
┌─标题与连接工具栏───────────────────────┐
2
│ 左侧：全尺寸位置曲线       │ 右侧：数值/目标/PID/统计 │
3
└─状态栏───────────────────────────────────┘

setupUi() 最后才连接按钮信号和槽。数值控件的变化不会自动下发，必须点击 明确的“下发”按钮，避免用户输入过程中反复改变 MCU 参数。 通信日志区已删除，左侧空间全部用于位置轨迹。标题只保留“平衡球控制台”。

9.3 refreshPorts()#

扫描 /dev/ttyUSB* 和 /dev/ttyACM*。串口下拉框可编辑，因此 PTY 的 /dev/pts/N 可直接输入，不需要把短暂存在的 PTY 枚举到普通硬件串口列表。

9.4 connectDevice() 和 startDemoMode()#

这两个是命令行自动化入口。--device 会填写串口和波特率后连接； --demo 会立即启动内置数学模型。如果已经有连接，会先停止旧连接。

9.5 startSerial()#

1. 从界面取设备路径和波特率。
2. 创建 QThread 和 SerialWorker。
3. 把 worker 移到工作线程。
4. 连接 started/run、数据、状态、错误、统计和 finished 信号。
5. 清空协议解析器的历史半包。
6. 启动线程。

9.6 stopSerial()#

先调用 requestStop() 写 eventfd，再请求 QThread 退出并等待最多 3 秒。线程停止后 才销毁 worker 和 thread，避免 fd 仍在使用时对象已经被删除。

9.7 onWorkerBytes()#

这是“串口字节到界面数值”的桥梁：

1. 累加接收字节数。
2. 如果开启原始帧日志，显示十六进制字节。
3. 把数据交给 parser_.feed()。
4. 对 B0 调用 updateTelemetry()。
5. 对 B1 更新 PID 实时显示；用户正在编辑时不覆盖编辑框。
6. 更新接受帧、拒绝帧和半包缓冲字节数。

解析在主线程是可接受的，因为单帧最长受限且运算量很小。如果以后变成 多设备、高帧率或复杂解码，可再把解析移到 worker，对界面只发已解码的结构体。

9.8 sendTargetPosition()#

从 spin box 取目标，构造 F0 帧并整帧入队。只有这个函数成功执行后， 输入框数值才成为 targetPosition_，并进入曲线和记录。因此只修改输入框而 没有点击“下发目标”时，CSV 和 MySQL 仍记录上一个有效目标。

9.9 sendPidParameters()#

读取三个 spin box，对 Kp/Ki/Kd 分别构造一个 E0 帧。三帧顺序进入同一 发送队列，并由同一 I/O 线程写出。原先 PID 难以修改的原因是 B1 每 100 ms 将 MCU 旧值重新写回 spin box。现在使用 pidEditorDirty_ 区分“用户待下发值”和 “设备实时回报值”，只在用户没有编辑，或 B1 已与下发值一致时同步编辑器。

9.10 toggleRecording() 和 appendRecordLine()#

开始记录时打开 CSV 文件并写表头：

1
timestamp,current_mm,target_mm,kp,ki,kd

开始记录时同时调用 ensureDatabaseConnection()。MySQL 可用时，每次 B0 更新会 向 CSV 和 position_records 各写一行；MySQL 不可用时降级为“仅 CSV”，不中断监控。 演示模式中每 25 个 20 ms 周期刷新一次文件缓冲， 在性能和异常退出时的数据丢失量之间折中。

9.11 ensureDatabaseConnection()#

使用 QMYSQL 连接虚拟机 192.168.28.128:3306，用户名 bob、密码按当前 学习环境配置为 已隐藏。 连接成功后自动创建 balance_ball 数据库和 position_records 表。函数具有懒连接 语义：启动上位机时不强制连 MySQL，只在开始记录或点击查询时连接。

9.12 insertDatabaseRecord()#

使用预处理 SQL 和命名绑定参数插入时间、当前位置、有效目标和 PID。不使用 字符串拼接数值，避免格式和 SQL 转义问题。写入失败后将数据库标记为不可用， 后续仍继续 CSV 记录。

9.13 showDatabaseRecords()#

创建历史记录对话框，用 QSqlTableModel 直接绑定 position_records。表格按 ID 倒序显示、禁止界面编辑，并提供刷新按钮重新执行 select()。

9.14 startDemo() 和 updateDemoData()#

内置演示模式每 20 ms 用 QTimer 更新一次简化二阶模型，可以快速检查界面和 CSV/MySQL，但它不经过串口。需要验证 Linux I/O 时，应该使用 PTY 模拟器。

9.15 updateTelemetry()#

统一更新当前位置、有效目标、曲线和 CSV/MySQL。将所有入口汇总到一个函数， 可以避免演示数据和串口数据对界面的更新行为不一致。

10.1 为什么没有使用 Qt Charts#

这个项目只需要一条位置曲线和一条目标线。用 QPainter 自绘可以减少依赖， 也能精确控制网格、游标、颜色和时间窗。

10.2 appendSample()#

使用 QElapsedTimer 记录单调时间，不受系统时钟调整影响。每个样本保存为 QPointF(秒, 毫米)。只保留可见 12 秒再多 1 秒的数据，防止长时间运行后 内存无限增长。

10.3 paintEvent()#

每次重绘执行：

1. 清空背景。
2. 预留坐标轴文字边距。
3. 绘制 0~300 mm 水平网格。
4. 绘制最近 12 秒时间网格。
5. 绘制黄色目标虚线。
6. 把样本映射到图表坐标，用 QPainterPath 连成青绿曲线。
7. 在最新位置绘制游标和圆点。

mapPoint() 完成“时间/毫米坐标”到“像素坐标”的线性映射。因为屏幕 y 轴 向下增大，而数学图表 y 轴向上增大，所以 y 计算从 plotArea.bottom() 往上减。

11.1 PTY 是什么#

PTY（pseudo terminal）是 Linux 内核提供的主从设备对。模拟器持有主端 fd， Qt 上位机像普通串口一样打开 /dev/pts/N 从端。

1
模拟器 write(master)  →  上位机 read(/dev/pts/N)
2
模拟器 read(master)   ←  上位机 write(/dev/pts/N)

因为上位机打开的真是一个 Linux 字符设备，所以 termios、非阻塞 read/write 和 epoll 全部会真实执行。这比把随机数直接塞给界面更接近真实硬件联调。

11.2 DeviceState#

保存位置、速度、目标、Kp/Ki/Kd 和模拟时间。它是模拟设备的全部可变状态。

11.3 encodeFrame()、sendPosition() 和 sendPid()#

模拟器故意不链接 Qt 协议库，而是用标准 C++ 独立实现编码。这避免测试两端 共享同一个错误实现后仍然看起来“互相匹配”。

• B0 每 20 ms 发送一次。
• B1 每 100 ms 发送一次。
• 上报帧后附加换行，模拟 MCU 当前行为。

11.4 updatePhysics()#

使用一个带阻尼和正弦扰动的简化二阶模型。它不是精确的球板动力学模型， 但可以产生连续、有惯性、能够趋近目标的位置数据，适合验证曲线和命令下发。

11.5 parseIncoming() 和 executeFrame()#

模拟器也会处理半包、粘包和错误帧。收到 F0 后改变目标；收到 E0 后按 选择器改变对应 PID 值，并在终端打印更新结果。

12.1 登录虚拟机#

1
ssh 192.168.28.128

12.2 首次安装用户目录 Qt#

1
cd /home/bob/balance-ball-linux-host/linux-host
2
bash tools/install_user_qt6.sh
3
source /home/bob/.local/balance-qt6/env.sh

脚本不调用 sudo dpkg -i，而是使用 apt-get download 下载 deb，再用 dpkg-deb -x 解包到 ~/.local/balance-qt6。它会强制下载 Core/Gui/Sql/Widgets 和 libqt6sql6-mysql 驱动，即使这些包 在系统 dpkg 中已显示安装。原因是用户目录中的 Qt CMake 配置会按自己的 前缀寻找运行库。

12.3 手动构建和测试#

1
source /home/bob/.local/balance-qt6/env.sh
2
cd /home/bob/balance-ball-linux-host/linux-host
3
cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug
4
cmake --build build -j2
5
ctest --test-dir build --output-on-failure

当前验证结果：

1
protocol_codec_test  Passed
2
sql_driver_test      Passed
3
database_integration_test Passed
4
main_window_test     Passed
5
serial_worker_test   Passed
6
100% tests passed, 0 tests failed

12.4 配置虚拟机本机 MySQL#

上位机使用的连接参数是：

1
host:     192.168.28.128
2
port:     3306
3
user:     bob
4
password: 已隐藏
5
database: balance_ball
6
table:    position_records

这里的主机地址是 Ubuntu 虚拟机的网卡地址。已实际验证 TCP 登录：

1
mysql -h192.168.28.128 -ubob -p -e "SELECT 1;"

服务器返回 MySQL 8.0.46 和 bob@%，该账号具有 CREATE、INSERT、SELECT 等所需权限。程序会自动建库建表，无需手工创建 balance_ball。 生产环境不应在源码中保存密码，本项目按当前本地学习环境的明确要求配置。

position_records 表结构：

12.5 无串口的内置演示模式#

1
./tools/run_console.sh --demo

这适合检查界面、曲线和 CSV/MySQL，但不检查 termios/epoll。 也可以使用命令行直接开始记录：

1
./tools/run_console.sh --demo --record /tmp/balance-demo.csv

--record 调用的是和界面“开始记录”按钮相同的函数，因此可以用于无人值守 验收，不是另外伪造的数据库通道。

12.6 使用 PTY 模拟真实串口#

终端 1：

1
cd /home/bob/balance-ball-linux-host/linux-host
2
./tools/run_simulator.sh

输出示例：

1
平衡球设备模拟器已启动
2
Qt 上位机串口请选择：/dev/pts/0

终端 2：

1
cd /home/bob/balance-ball-linux-host/linux-host
2
./tools/run_console.sh --device /dev/pts/0 --baud 115200

/dev/pts/0 每次运行都可能变化，必须使用模拟器当次打印的路径。

在界面中改变目标和 PID 并点击下发后，终端 1 会打印：

1
目标位置更新为 180 mm
2
Kp 更新为 0.2
3
Ki 更新为 0.01
4
Kd 更新为 0.6

12.7 以后连接真实板卡#

1. 把 USB 转串口插入虚拟机，确保不是只映射给 Windows 主机。
2. 用 dmesg 或 ls /dev/ttyUSB* /dev/ttyACM* 确认设备名。
3. 确保用户有权限。常见做法是将用户加入 dialout 组后重新登录。
4. 运行：

1
./tools/run_console.sh --device /dev/ttyUSB0 --baud 115200

14.1 protocol_codec_test#

14.2 serial_worker_test#

测试创建真实 PTY 主从对：

1. SerialWorker 在 QThread 中打开 PTY 从端。
2. 测试从主端写 B0，检查 bytesReceived 收到数据并解出 120 mm。
3. 调用 enqueueFrame() 发 F0，从 PTY 主端读回并逐字节比较。
4. 连续入队 Kp/Ki/Kd 三个 E0 帧，验证字节顺序不交叉。
5. 请求线程退出，验证 eventfd 能唤醒 epoll 且线程在 2 秒内停止。

这个测试覆盖了“能编译”无法覆盖的真实 Linux fd 行为。

14.3 main_window_test#

• 将目标输入从 160 改为 210，不点击下发时有效目标仍是 160。
• 点击“下发目标”后，有效目标才变为 210。
• 编辑 Kp/Ki/Kd 后数值保持可写，点击下发后演示控制器采用新参数。

14.4 database_integration_test#

• 使用工程配置的地址和账号真实连接 MySQL。
• 自动创建 balance_ball 和 position_records。
• 插入一条 120/160 mm 的测试数据并用 SQL 读回逐字段比较。
• 使用 QSqlTableModel 过滤并读取该行，覆盖查询对话框的核心路径。
• 验证完成后删除自己的测试行，不影响正式记录。

15.1 既然只有一个平衡球，为什么还用 epoll#

不要回答“因为高并发”。这个项目当前不是高并发。准确回答是：

epoll 用于将串口可读/可写、跨线程 eventfd 唤醒和 timerfd 定时重连统一到 一个事件循环，避免忙轮询。如果以后接入 TCP 或多设备，该模型也可扩展， 但当前简历不应夸大为高并发系统。

15.2 为什么不在 Qt 主线程里直接 read#

即使 fd 是非阻塞的，持续读写、断线处理和重连仍会占用 GUI 事件循环。 独立 I/O 线程可以让绘制和用户操作保持响应，再用排队信号穿过线程边界。

15.3 为什么协议解析不依赖“一次 read 一帧”#

因为串口驱动只保证字节顺序，不保证应用层帧边界。正确解析器必须保留 半包、循环处理粘包，并在错误后重新同步帧头。

15.4 多个任务同时发送时怎样防止帧交叉#

上层以完整 QByteArray 入队，队列受互斥锁保护，只有 SerialWorker 一个线程执行底层 write()。部分写使用 offset 继续，完成当前 pending 数据后才清空。

15.5 volatile 能不能替代互斥锁#

不能。volatile 主要告诉编译器每次进行实际内存访问，常用于寄存器或 中断可见变量。它不保证复合操作原子性，不保护容器内部结构，也不建立 C++ 线程间内存顺序。本项目的停止标志用 std::atomic_bool，队列用 QMutex。

15.6 为什么 PID 周期改变后要重新整定#

离散 PID 中积分项累加频率和微分项的时间尺度都取决于采样周期 dt。 如果代码的积分和微分公式没有显式带 dt，把 50 ms 改成 10 ms 后，每秒积分 累加次数变成 5 倍，而相邻误差变化量也对应变小。即使公式正确引入 dt， 采样、滤波、舍机和被控对象的离散特性也已变化，仍需复核稳定性和响应。

15.7 本项目和 FreeRTOS 上的队列怎样对应#

FreeRTOS Queue 适合在 MCU 任务或 ISR 之间传递固定大小消息，具有阻塞和唤醒语义。 Linux Qt 上位机中使用 QQueue<QByteArray> + QMutex + eventfd，是因为帧长可变， 而工作线程已经以 epoll 为唤醒中心。两者解决的都是“消息传递 + 同步”， 但应根据平台和事件模型选择，不需强行使用同一实现。

阶段 1：真实板卡回归#

• 确认 B0/B1 的实际帧长、换行和 float 端序。
• 对比 Qt 与原上位机显示值。
• 测试 USB 串口拔插和自动重连。
• 确认 MCU 对 F0/E0 的校验和范围保护。

阶段 2：协议健壮性#

• 增加协议版本、序号和应答帧。
• 下发命令在超时时重试，但必须设计幂等语义。
• 将 8 位累加和升级为 CRC16。
• 统一所有多字节整数和 float 端序。

阶段 3：数据与可观测性#

• 记录帧序号、延迟、丢帧和重连次数。
• 增加记录文件分卷和元数据。
• 对 CSV 增加离线回放功能，用同一曲线控件复现运行过程。

阶段 4：网络化（真有需求时再做）#

• 在嵌入式 Linux 板上将串口转换为 TCP/WebSocket 服务。
• Qt 客户端通过网络连接远端设备。
• 将运输层接口抽象为 Serial/TCP 两种实现，复用同一协议层。
• 只在多设备、多用户或远程监控确实存在时，再设计认证、并发和流控。