上课前逐个检查 23 个实验后的修改:补上三处评分漏洞(项目 3 任务 1、项目 4 任务 3 的关闭和项目 7 任务 2 的熄灯,程序什么都不做也能通过);评分说明的空格;任务说明按实测补充(项目 2 任务 1–3、项目 3 任务 2、项目 4 任务 2、项目 7 任务 1–3、项目 8 任务 5)。使用说明、设计方案同步,设计方案记下以后可能扩展"物联网设备安装与调试"课 Co-Authored-By: Claude Opus 5.5 <noreply@anthropic.com>
70 KiB
物联网 C# 虚拟仿真教学平台设计方案
本文件是设计方案的正式版本,随代码一起维护。最初在 Claude Docs 中讨论定稿(2026-10-20),2026-10-22 迁入仓库,并按第 0、1 阶段的实际实现更新。
项目定位与教学目标
这是一门面向中职学生的 C# WinForms 界面与事件编程课的在线仿真平台,物联网场景是让学生程序"看得见效果"的舞台。
- 学什么:窗体、控件、属性、事件、Timer、条件判断、方法与类等界面编程知识。核心是"事件驱动"的思维:程序等待事情发生(点按钮、定时器到点、传感器报警),再做出反应。
- 教材:《物联网编程与应用(第 2 版)》,以智慧校园为主线的 8 个项目。平台兼容教材的设备类库,教材代码原样可运行。
- 不学什么:通信协议、报文、CRC,以及 ADAM-4150 / 4017+ 等硬件模块的底层细节。
- 效果:学生写的程序能控制一个生动的智慧校园场景,比如 LED 屏显示文字、路灯亮起、有人闯入报警、烟雾告警,并能实时看到反馈。
- 使用方式:纯网页,学生不安装任何软件;只给本校使用,同时在线约一两个班。
已确定的关键决策
| 事项 | 决定 | 理由 |
|---|---|---|
| 学生编程语言 | C# | 课程要求 |
| 课程方向 | 上位机:WinForms 界面 + 事件 | 教学重点是界面和事件,不是协议 |
| 教材 | 《物联网编程与应用(第 2 版)》及配套资料 | 现用教材 |
| 实验模板与参考答案 | 以书为准,修正书中错误;配套工程只作参考 | 学生手里拿的是书 |
| 评测分工 | 功能项自动评;命名、缩进自动提示;注释和界面美观由老师评;分值由老师设定 | 书上评价表只有指标,没有分值 |
| 账号 | 老师只有一个账号(配置文件设定);学生账号由老师上传 CSV 名单导入,密码由老师发放(可留空自动生成 6 位数字),学生不能改,老师能查看和重置 | 中职学生容易忘密码,老师能直接告诉学生 |
| 实验起点 | 布置作业时老师选:空白工程(从界面做起)或界面已做好(只写代码) | 不同课时侧重点不同 |
| 评分反馈 | 提交后立即显示每个功能项是否通过和原因,截止前可以改了再交 | 边做边学 |
| AI 评阅 | DeepSeek Flash 给老师评分项(界面、注释、命名)出建议分和评语,加上自动评分就是建议的最终成绩;老师采纳(或修改后保存)才生效,学生在老师确认前看不到 | 减轻老师批改负担,成绩仍由老师负责;服务器在国内,用国内可合规使用的模型 |
| 设备写法 | 兼容教材类库(DeviceCtrlHelper、Lamp / LED / Alarm 等控件) | 教材代码原样运行,老师不用改教案 |
| 场景 | 智慧校园;先做虚拟实训台(照实训台布局图),校园街景后加 | 和机房实物一一对应 |
| 数据库(项目 6、8) | 用 SQLite 模拟 SQL Server(仿冒 SqlClient) | 不增加服务器负担 |
| 学生是否学协议 | 不学 | 协议只是仿真内部实现 |
| 使用形式 | 纯网页,免安装 | 学生在机房和家里都能用 |
| 学生代码在哪运行 | 服务器(沙箱隔离) | 只供本校一两个班同时使用;原生 .NET 多线程行为真实;浏览器轻量 |
| 前端 | Vue 3 + Naive UI + Chart.js | 开发者熟悉 TypeScript 生态 |
| 后端 | Bun + SQLite | 一人开发,单机足够 |
| 部署 | 公网云服务器(2 核 8G,已备案);HTTPS 由服务器上已有的 Nginx Proxy Manager 负责 | 本平台只在 Docker 网络里暴露 HTTP |
| 开发人力 | 一人 | 范围和路线图按此控制 |
学生使用体验
页面分为编辑和运行两种模式。编辑模式照着 Visual Studio 来做,学生以后换到真的 VS 上操作一致。
编辑模式
- 左侧工具箱:常用控件(Button、Label、TextBox、CheckBox、ComboBox、Timer 等),以及"物联网"分组(教材的 Lamp、LED、Alarm、ShowMsg 等设备控件)。
- 中间「设计」和「代码」两个标签页:设计页拖放控件,窗体下方有组件栏(存放 Timer 和设备组件);代码页用 Monaco 编辑
Form1.cs。 - 右侧属性窗口和事件窗口:双击控件或事件,自动生成处理方法并跳到代码页。
Form1.Designer.cs由设计器自动生成,可以打开查看。
运行模式
- 学生自己的窗体(Windows 风格)和虚拟实训台同时显示在页面上。
- 实训台上可以互动:拖动滑块调节温度、湿度、光照,点击切换人体红外、烟雾、火焰、红外对射,立刻看到学生程序的反应。
- 实训台的接线只看、不能改:鼠标移到设备上,标题栏写出整条线路(如"人体红外 → ADAM-4150 DI0 → 串口服务器 COM3"),接的通道和串口高亮;学生自己接线属于"物联网设备安装与调试"课,见路线图第 4 阶段。
- 编译错误和运行异常用中文提示,并标出行号;书上常见的印刷错误(如
True大写)给出针对性提示。
还原真实行为:在后台线程里直接修改控件,会抛出和 VS 中按 F5 调试时一样的"线程间操作无效"异常;单选按钮、复选框、下拉框的事件顺序与真实 WinForms 一致。
教材要求的运行能力:多窗体(Show、Hide、Close,项目 1 的登录程序就用到);控制台输出面板(Console.WriteLine);虚拟 COM 口(SerialPort.GetPortNames() 返回 COM2–COM5,对应实训台的四台设备,保留"选串口、点打开"的操作步骤;串口要选对,见"设备类库设计"的接线)。
导入与导出 VS 工程:设计器能读懂 VS 生成的 Designer.cs,教材配套的 19 个参考工程可直接导入,作为初始模板和参考答案;学生作品也能导出为 VS 工程,在机房真机上运行。
设备类库设计(兼容教材)
平台提供与教材同名、同签名的仿真类库(API 已从配套 dll 和使用说明中完整整理),教材代码一字不改即可运行。教材自带的仿真版返回随机数;平台的数值由实训台场景控制,联动逻辑可以被确定地验证和评测。
| 对象 | 主要成员 | 平台仿真行为 |
|---|---|---|
DeviceCtrlHelper.ledHelper |
OpenLedCom(串口)、SendLedString(文本) |
成功时原样返回文本,并在实训台 LED 屏上滚动显示;未打开串口返回 "Error:发送失败" |
adam4017Helper |
Open(串口)、SetData()、Close() |
返回 ADAM4017ResModel,温度、湿度、光照、气压、空气质量、CO2、风速为整数字符串,取自实训台滑块 |
adam4150Helper |
Open(串口)、SetData()、OnOff(DO, 开关)、Close() |
SetData() 返回人体红外、火焰、烟雾、红外对射四个 bool;OnOff 控制报警灯(DO0)、照明灯(DO1)、路灯(DO2)、插座(DO3、DO4) |
zigBeeHelper |
Open(串口)、OnOff(继电器, 开关)、Close() |
控制 ZigBee 继电器;节点 1 接实训台照明灯 1(教材项目 3 的路灯) |
ipCameraHelper(未实现) |
Open(IP, 用户, 密码)、Start / Stop、PanUp / PanDown / PanLeft / PanRight、ImageRead 事件 |
在后台线程定时推送画面;云台转动即在全景图上移动取景 |
控件 Lamp / Alarm / LED / ShowMsg |
OnOff(bool)、setLedText(文本)、AddText(文本) |
窗体上的图示控件(自绘图片,尺寸与教材控件一致);LED 文字滚动。ShowMsg 尚未实现 |
教材代码示例(项目 2 任务 1,向 LED 屏发送信息):
private void btn_Open_Click(object sender, EventArgs e)
{
DeviceCtrlHelper.ledHelper.OpenLedCom(com_Port.Text);
}
private void btn_Send_Click(object sender, EventArgs e)
{
string res = DeviceCtrlHelper.ledHelper.SendLedString(txt_SendText.Text);
if (res.IndexOf("Error") >= 0)
{
MessageBox.Show(res);
}
else
{
led.setLedText(res);
}
}
兼容细节:
- 数值一律返回整数字符串(项目 7 用
Convert.ToInt16转换)。 - 串口要选对(按实训台接线):接线按教材布局图,ADAM-4017+、ADAM-4150 各经一个 485/232 转换器接串口服务器,即 COM2 4017+、COM3 4150、COM4 ZigBee 协调器、COM5 LED 屏(
shared/protocol.ts的DEFAULT_WIRING)。实验可以在meta.json的wiring里改:项目 7 的书上代码在一个串口上打开两个模块(书上截图是用仿真版 dll 截的,选哪个口都行),这三个实验把 4150 并到 COM2 的 485 总线上(两个模块地址不同,真机上也能这样接)。 - 在没接这台设备的串口上打开它,返回值照真机版 dll(已反编译核对):
Open不报错;4017 的SetData()全是 null、4150 的全是 false;4150 的OnOff只管发命令、不等回应,返回 true 但继电器不动作;ZigBee 的OnOff收不到回应,返回 false;LED 的SendLedString原样返回文字但屏上不显示。真机上这只是"没反应",平台另外在实训台最上方用红字提示"程序在 COM2 上打开 ADAM-4150,它接在 COM3",评分不通过时也附上这句。 - 串口没打开(或已经
Close)时程序还在读数据、控制设备:返回值照教材仿真版 dll(4150 的SetData()返回各项为 false 的对象,不是真机版的 null;书上代码是照仿真版写的,返回 null 会让学生看到一个指不出原因的空引用异常),实训台同样用红字提示"ADAM-4150 的串口没有打开,程序却在读写它(它接在 COM3)",评分说明也附上。学生忘了点"打开"时一眼能看出原因。 - 允许重复调用
Open(项目 7 任务 3 在定时器里每秒打开一次)。 - 串口没有打开时,
OnOff控制无效、返回 false。教材仿真版不检查这一点,平台按实物行为处理:学生忘了"打开",窗体上的灯会亮而实训台上的灯不亮,正好暴露问题。 - 摄像头事件在非界面线程触发,与真实行为一致。
系统架构
学生代码在服务器上编译,并放进单独的进程运行;浏览器只负责显示和交互。三方之间只通过统一格式的 JSON 消息通信(定义见 shared/protocol.ts),以后如需改为在浏览器内运行,只替换 runtime/ 即可。
flowchart TB
subgraph Browser["浏览器(Vue 3)"]
Editor["代码编辑器 / 窗体设计器"]
Forms["虚拟窗体<br/>按控件树渲染,用户操作发回服务器"]
Board["虚拟实训台<br/>滑块、开关调节环境;显示灯、LED 屏"]
end
subgraph Server["Bun 后端(Hono)"]
Session["会话<br/>每个浏览器一个,管理每次运行"]
BoardState["实训台状态<br/>传感器输入、继电器输出、LED 文字"]
Data["账号、班级、实验、评测(SQLite)"]
end
subgraph Runtime[".NET 10 运行时(运行进程在 bubblewrap 沙箱里)"]
Compiler["编译服务(Roslyn)<br/>全服务器共用一个常驻进程"]
Runner["运行进程(每次运行一个)<br/>仿真 WinForms + 教材设备类库"]
end
Browser <-->|WebSocket| Session
Session --- BoardState
Session -->|编译请求| Compiler
Session <-->|标准输入输出,每行一条 JSON| Runner
数据流:
- 学生点"运行":服务器把工程写到临时目录,编译服务编译出程序集,再启动一个运行进程。
- 学生在窗体上操作:浏览器只上报"用户做了什么"(点击、输入、下拉),由运行进程按真实 WinForms 的顺序触发事件,再把控件属性变化发回浏览器。
- 学生拖动实训台滑块:服务器更新实训台状态,推给运行进程;学生程序的
SetData()直接读本地副本,不需要网络往返。 - 学生程序控制灯和继电器:运行进程报告给服务器,服务器更新实训台状态并推给浏览器。
目录结构
IOT/
├─ web/ Vue 前端:编辑器、虚拟窗体、虚拟实训台
├─ server/ Bun 后端:示例接口、会话、实训台状态、编译服务和运行进程的调度
├─ runtime/ .NET:仿真 WinForms(Sim.WinForms)、教材设备类库(Sim.Devices)、运行器(Sim.Runner)
├─ shared/ 消息协议定义(TS 类型;C# 端对应实现在 Sim.WinForms/Host)
├─ samples/ 示例工程,按教材任务整理
└─ docs/ 设计方案、教材逐任务摘要
技术栈
网站主体用 TypeScript;只有编译和运行学生 C# 代码的部分用 .NET。标"计划"的尚未引入。
| 层 | 用途 | 选择 |
|---|---|---|
| 前端 | 框架 | Vue 3 + TypeScript + Vite |
| 前端 | 状态管理 / 路由 | 计划:Pinia / Vue Router |
| 前端 | 组件库(网站外壳) | Naive UI |
| 前端 | 代码编辑器 | Monaco Editor |
| 前端 | 窗体设计器、虚拟 WinForms 控件 | 自研(Vue 组件 + CSS,外观模仿 Windows) |
| 前端 | 虚拟实训台场景 | HTML + CSS 动画 |
| 前端 | 图表 | 计划:Chart.js |
| 前端 | 实时通信 | 浏览器原生 WebSocket |
| 后端 | 运行时 | Bun |
| 后端 | Web 框架 | Hono |
| 后端 | 数据库 | SQLite(bun:sqlite,WAL),直接写 SQL;表结构用编号迁移(server/src/db.ts)。数据量小,不引入 ORM |
| 后端 | 登录 | 计划:Cookie 会话 + Bun.password |
| 后端 | 参数校验 | 计划:Zod |
| C# 运行时 | 平台 | .NET 10 LTS |
| C# 运行时 | 编译 | Roslyn,常驻编译服务,内存编译,中文报错;编译时改写旧版线程 API(Suspend / Resume / Abort) |
| C# 运行时 | 数据库 | 仿冒 System.Data.SqlClient(Sim.Data):Microsoft.Data.Sqlite + ScriptDom(T-SQL 解析);常驻 SQL 服务供数据库页面使用 |
| C# 运行时 | 运行器 | .NET 控制台程序,模拟界面线程和消息循环 |
| C# 运行时 | 仿真类库 | 自研:System.Windows.Forms 子集 + 教材设备类库 + Font 等少量 System.Drawing 类型 |
| C# 运行时 | 数据库仿真 | 计划:仿冒 System.Data.SqlClient,底层 Microsoft.Data.Sqlite;T-SQL 用 ScriptDom 解析后转写 |
| C# 运行时 | 图片编解码(如需) | 计划:SkiaSharp |
| C# 运行时 | 语言服务 | Roslyn CompletionService、QuickInfoService(和 VS 的 IntelliSense 同一套引擎),参数提示用语义模型自己实现;常驻进程 language-server,和编译服务分开 |
| 工程 | 仓库 | Bun workspaces 单仓库 |
| 工程 | 测试 | bun test(端到端、单元、压力测试);计划:用教材参考工程做回归测试、Playwright |
| 部署 | 服务器 | 一台 Linux 云服务器,2 核 8 GB |
| 部署 | 沙箱 | bubblewrap:每次运行一个独立命名空间(断网、只读、看不到其他进程),加 .NET 堆上限、CPU 时间上限 |
| 部署 | HTTPS | Nginx Proxy Manager(服务器上已有),经外部网络 npm_proxy 转发 |
| 部署 | 反向代理 / 压缩 | Caddy(只收 HTTP),网页文件由 Bun 直接提供 |
| 部署 | 进程管理 | Docker Compose;GitHub Actions 测试通过后 SSH 到服务器,服务器从 git.xuyue.cc 拉代码并构建(deploy/update.sh)。不从国外传镜像:跨境上传 130 MB 镜像 40 分钟传不完 |
| 部署 | 备份 | 计划:定时 sqlite3 .backup + 异地拷贝 |
安全与服务器资源
在公网上运行学生代码,必须做三层防护;第 0 阶段实测,100 个学生程序同时运行合计约 1.1 GB 内存。
安全措施(已完成)
- 沙箱隔离:每次运行用 bubblewrap 放进独立的命名空间:断网,只能看到系统只读文件、运行时程序和自己的工程目录(只读),/tmp 是独立内存盘,看不到其他进程,不继承服务器的环境变量。另外限制托管堆 128 MB、累计 CPU 时间 120 秒(防死循环占满 CPU)、运行时长 60 分钟,降低优先级(nice 10),全站同时运行上限 150 个。整个平台再放在 Docker 容器里:文件系统只读、去掉全部 capabilities、限制内存和进程数。服务器启动时自检沙箱,不可用时拒绝运行学生代码。
- 没有选"每次运行一个 Docker 容器":每次多 0.3–0.5 秒,而且应用要能操作 Docker 守护进程,这本身权限过大。代价是应用容器要放开 seccomp / AppArmor,才能让 bubblewrap 创建命名空间。
- 编译检查:网络(System.Net)、反射(System.Reflection,AssemblyInfo.cs 里的特性除外)、启动其他程序(Process)、调用本机代码(DllImport、Marshal)、加载程序集、进程间通信、dynamic,编译时直接给出中文报错(SIM001)。文件读写由沙箱限制,不在编译时禁止(项目 7、8 要读图片)。
- 账号管控:不开放注册,老师上传名单批量创建学生账号;所有接口和运行程序的 WebSocket 都要先登录;按 IP 限制输错次数。登录用访问令牌(JWT,15 分钟,放在 Authorization 请求头里;WebSocket 放在网址参数里)+ 刷新令牌(30 天,每次刷新换新的,数据库只存哈希,退出登录即作废);重置密码、删除学生时用户的令牌版本加一,所有设备立即退出。学生密码由老师发放、老师可查看,按原样保存(有意的取舍)。
资源估算
- 编译器做成常驻进程,全服务器共用一个,约占 150 MB;学生程序运行时不加载编译器。
- 每个运行中的学生程序平均约 11 MB(按 PSS 计,共享的 .NET 运行库按进程数平摊;单看 RSS 约 47 MB)。
- 每个学生同时只运行一个程序,闲置超时自动结束。
- 两个班约 100 人同时运行,合计约 1.3 GB;8 GB 内存有充足余量。
- 2026-10-22 复测(Docker 容器限制为 2 核,加 bubblewrap 沙箱):50 人同一瞬间点"运行",4.4 秒内全部显示窗体(中位 2.3 秒),容器共 643 MB;100 人 8.4 秒(中位 4.1 秒),1.1 GB。瓶颈是 CPU(编译和启动),实际上课时点击会分散开。
- SQLite 开启 WAL 模式,定时备份。
实验规划
实验直接对应教材的 8 个项目,平台按项目顺序逐步补齐所需能力。下表依据配套 PPT、19 个参考工程和整本教材整理;项目 1–3 只需约 10 种控件、不涉及线程和数据库。
| 项目 | 教材内容 | 平台需要支持 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 1 C# 入门基础 | 登录与新增用户(两个窗体)、计算器、继承与多态演示 | 多窗体、Label、TextBox(PasswordChar)、Button、ComboBox、MessageBox、控制台输出 | 已完成 |
| 2 环境监测 | LED 屏推送文字;4017 采集温湿度和光照;采集后推送 LED | LED 控件、ledHelper、adam4017Helper、GroupBox、虚拟 COM 口 | 已完成 |
| 3 智慧路灯 | ZigBee 开关路灯;人体红外每 5 秒检测并联动路灯 | Lamp 控件、zigBeeHelper、adam4150Helper、CheckBox、RadioButton、Timer | 已完成 |
| 4 入侵监测 | 红外对射检测;网络摄像机画面与云台;报警灯 | PictureBox、摄像头仿真、Alarm 控件、图片保存 | 已完成 |
| 5 灾情监测 | 火焰(Timer)、烟雾(Thread)、灾情记录与推送 | Thread(含 Suspend / Resume / Abort)、跨线程改界面、ListBox、FormClosing | 已完成 |
| 6 数据存储 | 建库建表、采集入库与增删改、按时间段查询 | SQL 窗口(代替 SSMS)、SqlClient 仿冒(SQLite)、DataGridView、DateTimePicker | 已完成 |
| 7 情景控制 | 智慧教室、寝室、会议室三种情景联动 | TrackBar、资源图片、PictureBox 当按钮、mp3 播放、虚拟时钟 | 已完成 |
| 8 管理平台 | 主界面、校园环境(自动控制、7 天温度图表)、校园安防(抓拍入库、历史图片) | Panel Dock、无边框窗体、透明背景、Chart、ShowDialog、图片存数据库 | 已完成 |
每个实验以数据形式存放(目前在 samples/,以后迁到 content/),由以下部分组成:
- 任务说明:对应书上的任务描述和步骤,控件名以书为准。
- 参考答案:修正后的书本代码(修正编译错误和逻辑错误,如 INSERT 列错位、漏写
new DataSet()、项目 7 开灯判断写反)。 - 常见错误提示:学生照抄书上的错误(如
True/False大写、Catch(EventArgs ex))时给出针对性中文提示。 - 评测规则:书上评价表的功能项转为自动检查,如"把光照调到 300,2 秒内照明灯应打开"。
- 扩展练习:书上"边想边做"和"自主探究"约 30 道,其中十余道是填空代码题,可直接做成填空练习。
- 场景配置:初始环境值、设备接在哪个串口(
meta.json的wiring,已实现)、传感器与通道的对应关系、虚拟时钟起始时刻、预置数据表和样例数据。
老师不写代码也能修改或新增实验。
开发路线图
各阶段时长按一人兼职估算,会随实际进度调整。
flowchart TB
P0["阶段 0 · 技术验证(已完成 2026-10-22)<br/>教材项目 2 任务 1 原样运行;实测编译、延迟、内存"]
P1["阶段 1 · MVP(已完成 2026-10-22)<br/>虚拟实训台 ✔、代码编辑器 ✔、窗体设计器 ✔、多窗体 ✔<br/>教材示例:项目 1–3 全部 ✔,项目 4–5 中平台已支持的 3 个任务 ✔<br/>部署(沙箱、Docker Compose、GitHub Actions)✔"]
P2["阶段 2 · 教学闭环(功能已完成,待一个班试用)<br/>账号与班级 ✔、作品保存在服务器 ✔、自动评分 ✔、布置与提交作业 ✔<br/>评阅(看代码、运行、老师评分、评语)✔、成绩表与导出 ✔<br/>一个班试用(2026-10-26 已部署上线,待试用)"]
P3["阶段 3 · 扩展(功能已完成 2026-10-23)<br/>教材项目 4–8:摄像头 ✔、线程 ✔、SQLite 模拟数据库 ✔、虚拟时钟 ✔、图表 ✔<br/>教材 8 个项目共 23 个示例 ✔、任务说明 ✔"]
P4["阶段 4 · 进阶(之后)<br/>校园街景场景、故障注入题库、导出 VS 工程<br/>可能扩展:物联网设备安装与调试课(学生自己接线、配置设备、排故)"]
P0 -->|"关口:链路跑通,延迟和资源占用可接受"| P1
P1 -->|"关口:教材项目 1–3 能在平台上完整做完"| P2
P2 -->|"关口:一个班试用顺利"| P3
P3 --> P4
并行事项:尽早办理 ICP 备案(需数周)。
当前状态(2026-10-26):第 1–3 阶段的功能已全部完成,平台已部署到线上服务器(GitHub Actions 自动部署)。下一步是第 2 阶段的关口:带一个班试用,按试用中暴露的问题修改,之后再考虑第 4 阶段。
可能的扩展:物联网设备安装与调试课(2026-10-28 讨论,还没定开不开)。那门课的核心是接线(传感器信号线、电源、485 的 A/B 线)、用厂家工具配置设备(ADAM 地址、波特率、4017+ 量程,ZigBee 网络号)、用串口调试助手收发报文、排故,和本课"不学协议、不接线"正好相反。仿真替代不了拧螺丝,但适合预习、在家练、接错不烧设备,尤其是老师设故障让学生找的排故练习(和"故障注入题库"是一回事)。现在为它做的准备是把接线做成数据(BoardState.wiring),本课用实验预设的接线、只读显示;将来那门课在同一份数据上让学生改接线,再加上通道接线、电源、配置工具。开工前要先拿到那门课的教材和实训台资料。
第 0 阶段结果(2026-10-22,已完成):教材项目 2 任务 1 的书上代码一字未改,在网页中完整运行:选串口、打开、推送文字到 LED 屏,未打开串口时弹出 "Error:发送失败"。本机实测(16 核、28 GB):
| 指标 | 结果 |
|---|---|
| 编译(编译服务预热后) | 10–300 ms |
| 点"运行"到窗体出现 | 约 100 ms |
| 单次操作往返 | 约 15 ms |
| 100 个程序同时运行 | 合计约 1.1 GB,平均每个 11 MB,另加编译服务约 150 MB |
| 100 个程序同时点击 | 往返中位数约 60 ms,P95 约 75 ms |
验证中的调整:第一版每个运行进程都加载 Roslyn,单个约 170 MB;改为常驻编译服务后,运行进程不再加载编译器,编译也从约 0.9 s 降到几十毫秒。接入沙箱后在 2 核环境下的复测见上文"资源估算"。
第 1 阶段进展:
- 2026-10-22:虚拟实训台(服务器统一保存状态,网页调节环境);CheckBox、RadioButton、Lamp、Alarm;教材项目 2、3 共 5 个任务的示例全部跑通。
- 2026-10-22:代码编辑器换成 Monaco:C# 语法高亮;编译错误以波浪线标在代码里,点错误信息跳到对应行;F5 运行、Shift+F5 停止(在整个页面生效,并阻止浏览器 F5 刷新);改过的代码自动保存在浏览器本地,可一键恢复原始代码。前端打包后 JS + CSS 压缩约 1.2 MB。
- 2026-10-22:窗体设计器:工具箱拖放或双击添加控件,选中、拖动、改大小、拖进拖出分组框,Delete 删除、方向键微调;属性窗口和事件窗口;双击控件或事件生成事件处理方法并跳到代码;Timer 等组件显示在组件栏。Designer.cs 在浏览器端直接解析和生成:未改动的语句保留原文,教材 25 个参考窗体和全部示例读入再写出逐字节不变;布局语句(SuspendLayout / ResumeLayout / PerformLayout)的增删规则与 VS 一致。
- 2026-10-22:设计器撤销 / 重做(撤销"生成事件处理方法"时连同插入的方法一起撤掉,不覆盖学生已写的代码);工具箱、属性、事件窗口全部显示中文,英文名放在悬停提示里;支持中文的控件名和类名。
- 2026-10-22:多窗体:新建窗体(与 VS 新建窗体相同的两个文件,沿用工程命名空间)、删除窗体(启动窗体不能删);标签页按窗体分组;运行时点哪个窗口哪个到最前。新增示例:项目 1 任务 1 登录与增加用户(两个窗体的 Designer.cs 由设计器引擎生成)。
- 2026-10-22:整理教材示例:项目 1 任务 2(计算器、多态)、项目 4 任务 1(红外对射)、项目 4 任务 3(报警灯)、项目 5 任务 1(火焰)。界面取自配套参考工程,用设计器引擎按书上的控件名改名。至此 10 个示例,全部有"能编译"检查和端到端行为测试。项目 4–8 其余任务需要的能力(摄像头、线程 API、ListBox、数据库、TrackBar、PictureBox、图表)放到第 3 阶段。
- 2026-10-22:虚拟实训台按自身宽度自适应排列,可以收起成一行状态(传感器开关仍可点),给窗体显示区腾地方。
- 2026-10-22:部署:学生程序放进 bubblewrap 沙箱(断网、只读、看不到其他进程和服务器环境变量;限制堆内存、CPU 时间、运行时长,全站并发上限);编译检查禁止网络、反射、启动进程等 API;访问口令;Bun 直接提供打包好的网页;Dockerfile + Docker Compose(Caddy 接入 NPM 的 npm_proxy 网络)+ 部署脚本,本机按服务器配置(2 核)完整验证。
第 2 阶段进展:
- 2026-10-22:账号与班级:老师账号由配置设定;老师建班、上传 CSV 名单导入学生(兼容 Excel 导出的 GBK 和 UTF-8,识别表头,发现被 Excel 变成科学计数法的学号),查看、重置密码,导出带密码的名单(Excel 打开不乱码);登录页取代原来的统一访问口令;登录用访问令牌(JWT)+ 刷新令牌,不用 cookie。学生的作品自动保存在服务器上(按账号和实验),换电脑登录可以接着做;页面上显示保存状态。
- 2026-10-22:自动评分:每个示例一份
checks.yaml(共 23 项,由书上评价表的功能项转来);引擎在沙箱里每项单独启动一次学生程序,按书上的控件名操作、调节实训台、核对结果,不通过时写明期望和实际。参考答案全部通过,几种典型错误各自报出对应原因。 - 2026-10-22:布置与提交作业:老师选实验、起点(界面已做好 / 空白工程,起点工程由设计器引擎从参考答案生成)、截止时间和每项分值(自动评分项 + 老师评分项);布置时保存起点和评分规则的快照。学生在"我的作业"里打开作业,提交后排队评分(全站同时最多评 3 份、跑 6 个检查项),结果立即可见;截止后不能再交。老师看全班的提交情况和自动得分。
- 2026-10-22:评阅与成绩:评阅页左边是全班学生(提交状态、得分、是否已评阅),右边是选中学生的代码(只读)、自动评分结果、规范提示(代码里用到却还是默认名字的控件、注释行数)和老师评分项打分、评语,可以"保存并看下一个";"运行他的程序"在新标签页的实验页里打开学生的提交(可以操作实训台,改动不保存)。学生能看到老师的各项得分和评语。班级管理页加"成绩"标签页:学生 × 作业的总分(自动评分 + 老师评分),点分数进入评阅;单个作业和全班成绩都能导出 CSV(Excel 打开不乱码)。
第 3 阶段进展:
-
2026-10-22:项目 5 补齐(线程、ListBox)。旧版线程 API:编译时把
thd.Suspend()/Resume()/Abort()、thd.ThreadState、Thread.Sleep、new Thread(...)改写成平台实现(只改语义上确实是System.Threading.Thread的调用,不换行,报错和异常的行号不变;编辑器里看到的仍是学生的原始代码,也不再提示"已过时")。新版 .NET 不能从外部停住线程,平台的实现是协作式的:被挂起或终止的线程在下一个检查点停下或结束(Thread.Sleep、从后台线程改控件属性、调用设备类库、弹出提示框),教材的线程方法每次循环都经过这些地方;休眠中被终止的线程立即醒来结束。行为与 .NET Framework 一致的地方:线程可以挂起自己、对没启动的线程 Abort 不报错、Resume没挂起的线程和直接Abort挂起的线程抛出 ThreadStateException(书上任务 2 关闭窗体时直接thd.Abort(),在真实环境中也会出这个错,参考答案改为先Resume再Abort,报错信息里写明这样改)。ListBox:列表项、单选、SelectedIndexChanged 先于 Click、Text 是选中项、删除选中项后取消选中;设计器工具箱加"列表框";评分规则的"包含"对列表框检查所有列表项。新增示例:项目 5 任务 2(烟雾,线程)、任务 3(推送灾情,二维数组、两个窗体、ListBox),各有评分规则和端到端测试,共 12 个示例。 -
2026-10-22:项目 4 任务 2 网络摄像机,至此教材项目 1–5 全部完成(13 个示例)。摄像头画面是自绘的扁平插画(
runtime/Sim.Devices/Camera/scene.svg,从校园里望向东围墙,墙头装着红外对射),按云台位置(左右 7 档、上下 3 档)切成 640×480 的 JPEG 帧;PanUp等每次转一格,实训台红外对射被遮挡时画面里出现翻墙的人、光束断开,为书上"发现入侵自动抓拍"的探究题准备。ipCameraHelper的类名、委托名(CameraImage)、事件参数(ImageReadEvenArgs.img)与教材 dll 一致,和仿真版一样每 250 ms 在后台线程上触发ImageRead,书上不用 Invoke 直接给pictureBox1.Image赋值也能显示。Image/Bitmap保存真实的图片数据:Image.Save写出能打开的 jpg,FromFile/FromStream读回,文件夹不存在时和 GDI+ 一样报"一般性错误"。图片数据每张只发给浏览器一次(按内容哈希缓存),之后控件属性里只带编号;同一位置的画面复用同一个对象,画面不变时不产生消息。学生程序的"程序所在目录"(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory,编译检查单独放行)和当前目录都指向可写的 bin/Debug(沙箱里在沙箱自己的临时目录),程序结束后清掉;Image.Save保存的图片显示在运行区的照片列表里,点开看大图,下次运行时清空。新增 PictureBox(SizeMode 五种、BorderStyle),设计器工具箱加"图片框";评分规则加"图片框显示了图片""摄像头开启 / 关闭 / 朝某方向转过""保存了图片"三种检查。 -
2026-10-23:项目 6 数据存储(3 个任务)。每个学生一套数据库,长期保存(
data/databases/<用户编号>/库名.db,每个库一个 SQLite 文件,最多 20 个库、每个约 50 MB),就像自己电脑上的 SQL Server:任务 1 建的库、任务 2 存的数据,任务 3 能查到。- SqlClient 仿冒(
runtime/Sim.Data):SqlConnection / SqlCommand / SqlDataReader / SqlDataAdapter / SqlCommandBuilder / SqlParameter,DataSet、DataTable、DataView 直接用 .NET 自带的。连接字符串只按 Initial Catalog 打开学生自己的同名库(服务器名、账号密码不检查,书上的长服务器名、"." 都能连上),库不存在时报 4060。 - T-SQL 转写:ScriptDom(SQL Server 2008 语法)解析后按白名单逐个节点转写成 SQLite 语句,不认识的语法报"平台暂不支持",生成的 SQL 里只有平台写出的关键字和 tsql_ 函数。表用 STRICT 模式保存,原始的 T-SQL 列类型记在元数据表里,读出时还原成 SQL Server 返回的 .NET 类型(int、DateTime、bool……);varchar(n) 超长、类型不对、NULL、重复主键都报和 SQL Server 一样的错误号和中文信息。
insert into 表 values (...)不写列名时跳过自增列(照书上写时值的顺序和列顺序不一致,数据会存进错的列,和真实情况一样);日期统一存成 yyyy-MM-dd HH:mm:ss,书上拼接的DateTime.Now.ToString()(2024/1/16 9:05:03)在插入和 BETWEEN 比较时都转换;支持 TOP(含 UPDATE / DELETE TOP)、CONVERT 样式 120 等、year / getdate / dateadd / datediff、+按类型连接或相加、参数化查询、@@IDENTITY、多条语句。SqlCommandBuilder 根据带中文别名的查询生成 UPDATE。 - DataGridView:绑定 DataView / DataTable / DataSet,自动生成列;在单元格里修改的值写回 DataTable,配合 SqlDataAdapter.Update 保存;当前行 ▶、新增行 *、选中行、CurrentRow.Cells[0].Value;类型转换失败时和 WinForms 一样触发 DataError。DateTimePicker:Long / Short / Time / Custom 格式与中文 Windows 一致,弹出浏览器的日期选择框。设计器工具箱加"数据表格""日期时间选择器"。
- 数据库页面(代替 SSMS,
/database):对象资源管理器(只有库 → 表两层,比 SSMS 简单:“+ 新建库”“+ 新建表”,点表名编辑前 200 行,⋯ 和右键是同一个菜单:查询前 1000 行、设计表结构、删除;鼠标停在表名上显示列);查询窗口(F5 执行、选中部分只执行选中的、USE 切换库,结果网格和消息栏的格式与 SSMS 一致,每批最多 5 秒);编辑前 200 行(改单元格即 UPDATE、* 行新增、右键删除,没有主键的表按所有列的原值定位);表设计器(列名、类型、允许 Null、右键设主键、标识列,"查看 SQL 脚本"显示对应的 CREATE TABLE);"恢复实验初始数据"按实验的database.sql替换实验用到的库,其他库不动。这些操作都生成 T-SQL 交给常驻的 SQL 服务执行,和学生程序走同一套转写。 - 评分:每个实验可以带
database.sql,评分时每个检查项用一份新建的实验库,不碰学生自己的数据;评分规则加"点 / 修改表格单元格""在日期时间选择器里选日期""表格里有 / 没有某行"。新增示例项目 6 任务 2、3(任务 1 在数据库页面上完成),共 15 个。 - 实测:用到数据库的学生程序比不用的多约 11 MB 内存(PSS 17 → 28 MB)。另外修正了平台上的时间格式:Linux 的中文区域数据是 09:05:03,改成和中文 Windows 一样的 9:05:03。
- SqlClient 仿冒(
-
2026-10-23:项目 7 情景控制(3 个任务),共 18 个示例。
- 虚拟时钟:实训台加时钟面板,默认真实时间,可以拨到任意日期时刻、选 1×/10×/60× 倍速、一键恢复真实时间;时钟状态由服务器保存(
BoardState.clock),运行器按它算当前时间。编译时把学生代码里的DateTime.Now / Today / UtcNow改写成SimClock(和线程 API 的改写一样不换行、编辑器里看到的是原代码)。任务 2 按 6:45 起床、7:30 上课、21:00 回寝、22:00 熄灯切换,任务 3 按预约时刻开启,都靠它来测试。评分规则加clock步骤(拨到今天的某个时刻,可设倍速)。 - 项目资源(
Properties.Resources):只用平台素材库(自绘的开关图片、ffmpeg 合成的门铃声,名字和教材一致,runtime/Sim.WinForms/Resources/gallery)。实验页"项目资源"对话框勾选素材(图片看缩略图、声音可试听),平台生成Properties/Resources.Designer.cs(图片是 Bitmap、声音是 byte[],用法和 VS 的强类型资源类一样,不在标签页里显示);设计器里图片框的"图片"属性可以从项目资源里选,写进 Designer.cs 的是global::命名空间.Properties.Resources.名字,预览直接显示素材。学生程序的程序目录下有 Resources 文件夹指向素材库(书上用BaseDirectory + "//Resources//ring.mp3")。没添加资源就用时给中文提示。 - Windows Media Player(
AxWMPLib.AxWindowsMediaPlayer):设置 URL 后和真的一样自动播放,Ctlcontrols.play() / stop();声音在浏览器里播放,实训台上加"广播"喇叭,播放时亮起。VS 为它生成的ComponentResourceManager(...).GetObject("…OcxState"):编译时给每个窗体嵌一份空资源,取到 null 不报错。图片、声音数据统一按内容哈希缓存(blob消息),每份只传一次。 - TrackBar:拖动、点轨道(LargeChange)、方向键(SmallChange),先 ValueChanged 再 Scroll,竖向时最小值在下面;设计器工具箱加"滑动条""媒体播放器"。评分规则加
value(滑动条的值)、media(播放了某个文件)检查。 - 示例:书上任务 1 手动开关灯的判断写反(参考工程是对的),任务 3 漏了填充串口列表,示例里都已改正;任务 3 的"每 5 分钟整点拍照"依赖定时器正好在 0 秒触发,自动评分不检查这一项,由老师评阅。编译检查修正:
System.AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory(带命名空间)也放行。
- 虚拟时钟:实训台加时钟面板,默认真实时间,可以拨到任意日期时刻、选 1×/10×/60× 倍速、一键恢复真实时间;时钟状态由服务器保存(
-
2026-10-23:项目 8 智慧校园管理平台(5 个任务,每个任务一个示例,代码逐个累加),至此教材 8 个项目全部完成,共 23 个示例。
- 新建类:实验页"+ 新建类",可以带文件夹(
SQLHelpers/SQLBLL),文件夹成为命名空间的一段,模板和 VS 2012 一样;可以删除自己建的类。 - 停靠布局:Dock(上、下、左、右、填充)和 WinForms 一样按 Controls 倒序依次停靠,Panel 的边框、GroupBox 的标题占的地方扣掉;窗体改大小、控件显示隐藏、加入移出时重新布局。设计器里改了停靠或大小也立即按同样的规则排好。
- 背景图片:BackgroundImage + BackgroundImageLayout(平铺、居中、拉伸、缩放),窗体、面板、图片框都可以设,设计器里从项目资源选。背景色沿用父控件:没设置背景色的标签、面板、分组框等画父控件的背景色(不是父控件的背景图片),和 WinForms 一样,所以书上要把放在背景图上的控件设成 Transparent。分组框的标题处边框断开、透出背景(书上分组框放在深色背景上、标题是白字)。文本框的 BackColor 生效。
- 无边框窗体:FormBorderStyle = None 时没有标题栏;运行区自动缩放:窗体比运行区大时(项目 8 的窗体有 1043×791)整体按比例缩小,右上角显示缩放比例;"放大"让运行区占满整个网页(窗体在左、实训台在右),Esc 还原。
- 图表(
System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting.Chart):ChartAreas、Legends、Series(AddXY、Points、ChartType 等)、DataSource + DataBind(DataTable / DataView / DataSet,按 XValueMember、YValueMembers 取列),浏览器用 Chart.js 画,配色是 WinForms 默认的 BrightPastel。设计器工具箱加"图表"(和 VS 一样带 ChartArea1、Legend1、Series1),属性窗口"系列和图例"打开对话框编辑系列(名称、图表类型、图例、图例文字、X / Y 值字段)和图例,按 VS 的格式和顺序写回 Designer.cs,对话框不管的属性原样保留。 - 路径的反斜杠:书上写
BaseDirectory + "Camera\\",Linux 上反斜杠会成为文件名的一部分。编译时把传给 System.IO(File、Directory、Path、各种 Stream)和 Image / Bitmap 读写文件方法的路径参数包上WindowsPaths.Fix,反斜杠换成斜杠(和线程、时钟的改写一样不换行、编辑器里看到的是原代码)。 - 其他:Paint 事件(VS 双击面板生成的空
panel1_Paint能编译,平台不触发);图片框把鼠标按下、松开发给程序(书上方向键按下时转动摄像机、换成按下的图片);数据库里参数化的日期字符串比较时也转换格式(书上拼出的"2024/1/23 23:59:59"有两个空格)。 - 素材:项目 8 用到的 20 多张图片(标题、校园背景、三个入口图标、亮灯 / 灭灯的路灯场景、面板背景、监控图标、方向盘和方向键、翻页箭头、关闭按钮)全部自绘,名字和尺寸与教材一致(
runtime/Sim.WinForms/Resources/project8.py生成 SVG,build-gallery.sh渲染成 PNG)。 - 数据库 WisdomCampus:平台按教材的表结构建(EnvironmentData、SecurityData、Users),预置 7 天环境数据,"数据分析"的图表一打开就有内容。学生第一次运行带预置数据库的实验时自动建好自己还没有的库(已有的库不动)。
- 评分规则新增:
visible(连同所在容器都可见)、window(某个窗体打开着 / 已关闭)、exited(程序已退出)、image/background写素材名(如background: day_01,按图片内容核对显示的是不是这张素材)、points(图表每个系列的数据点数);"点击"图片框时和浏览器一样先发鼠标按下、松开。 - 示例:书上任务 3 第 23 步把"自动推送火情"的处理写到了 ch_autoLamp 上,参考工程里"推送LED信息""自动控制"是空方法、"自动推送火情"没有绑定事件,示例按书的意思补全;任务 5 每次查询前清空 Keys(书上没清空,重复查询时照片和时间对不上)。任务 2 只做界面,为了能看效果加上了打开、返回窗体。
- 新建类:实验页"+ 新建类",可以带文件夹(
其他改进:
-
2026-10-22:代码编辑器的语言功能:代码补全(输入
btn_Open.列出按钮的属性、方法、事件,只列出平台仿真了的成员)、悬停提示、参数提示(MessageBox.Show(列出重载,标出正在填的参数)、停止输入 1 秒后自动检查编译错误(提示和点"运行"时一样)。语言服务是一个常驻进程,每个浏览器标签页一份工程,只更新有变化的文件。实测(限制 2 核):50 个标签页同时检查 1.2 秒内全部完成,同时补全 0.7 秒;内存约 260 MB。 -
2026-10-22:AI 评阅:学生提交时浏览器给每个窗体截图;自动评分后由 DeepSeek Flash(支持图片输入和 JSON 输出)按书上评价表给老师评分项打建议分、写评语,发出的内容不含姓名学号,学生代码里像指令的文字一律当作品内容。提示词按教材的命名习惯校准("缩写_含义"、书上规定的控件名、界面上不用的标签保留默认名都不扣分):教材参考答案得 28/30,默认控件名、没有注释的作品得 15/30。评阅页显示截图和 AI 建议,可逐个采纳或"全部采纳"(不覆盖老师已评的分);学生在老师评阅后又提交时提示老师重新看。一份作业约 0.02 元。
-
2026-10-25:评价项和自测(为一个班试用做准备):实验页工具栏"评价项"打开侧栏,列出这个实验(作业则是布置时的评分规则和各项分值)自动检查的功能项;"自己检查"在服务器上按评分规则运行学生现在的程序,逐项显示通过与否和不通过的原因。不计分、不留记录,自由练习和作业都能用;每人同时一次,结果在内存里保留到下一次,检查之后改过代码会提示结果可能过时;和提交评分共用全站的并发上限。评分时操作控件前最多等 3 秒让它出现(上一步刚打开的窗体在机器忙时晚一点显示)。
-
2026-10-25:一个班试用前的准备。
- 全班模拟(
server/test/classroom.ts):45 个虚拟学生通过 HTTP / WebSocket 依次登录、打开作业、边写边检查、运行、点按钮、自己检查、提交,每个环节在 10 秒内陆续开始,统计每人等了多久。服务器限制在 2 核、用 Release 版运行时:登录、打开、检查、运行到窗体出现、点按钮都在 1.5 秒内(项目 8 第一次运行要建 WisdomCampus 库,约 5 秒)。 - 评分并发 6 → 16:评分时 CPU 只用了两三成,慢在并发上限。45 人同时自测项目 8 任务 3,最后一人原来要等约 4 分钟,现在约 1.5 分钟;项目 3 任务 2 从约 1.5 分钟降到半分钟。并发 24 时 CPU 接近 80%,定时器来不及触发,参考答案被误判,所以停在 16(可用
SIM_GRADE_CONCURRENCY调整)。提交评分队列同时评的份数跟着并发上限走,不再固定为 3 份。 - 检查的默认等待 2 秒 → 5 秒:机器忙时,点"数据分析"后查库、画图表会超过 2 秒,正确的程序被判不通过。条件满足就立即往下走,放宽只让不通过的检查多等一会儿;规则里原来写的 3 秒一并去掉。
- 删除学生时删除他的数据库:用户编号在删掉最大的编号后会重新用给下一个新学生,原来新学生会看到前一个人的库。
- 手动备份与恢复:
deploy/backup.sh把平台数据库和每个学生的库(SQLite 一致读取)导出到宿主机的backups/<日期时间>/;deploy/restore.sh先备份现在的数据,再停平台、替换(删掉旧库的 -wal 文件)、启动。本机 Docker 实测备份、改数据、恢复后数据回到备份时的样子。 - WebSocket 心跳与断线重连:线上前面的 Nginx Proxy Manager 默认 60 秒没数据就断开 WebSocket(本机用默认配置的 nginx 实测),学生的窗体开着一分钟不操作,程序就被结束、点了没反应。服务器改为 30 秒没收到数据就发 ping(Bun 的 idleTimeout),经 nginx 空闲 150 秒仍连着。连接意外断开时(部署重启、网络抖动),运行区显示"正在重新连接…",清掉已经失效的窗体,按 1、2、4…最长 10 秒的间隔自动重连;连上后提示"刚才的程序已经结束,请重新运行",实训台恢复。
- 登录失败的限制:原来按 IP 计数、任何人登录成功就清零,学生用自己的账号登录一次就能接着猜同学的 6 位数字密码。改为同一个账号 10 分钟输错 10 次只锁这个账号(同班其他人不受影响),同一 IP 10 分钟 300 次(登录成功不清零)。
- 旧浏览器提示:网页按 Chrome / Edge 94 以上打包(机房电脑是 Chrome 94,见 2026-10-28),更旧的浏览器或 360 浏览器的兼容模式会一片空白。index.html 里用老写法的一段脚本:网页程序有语法错误时说明浏览器太旧、怎么切换极速模式,并显示浏览器版本字符串方便老师排查;15 秒还没显示出来时提示正在加载。
- 使用说明(
/help,没登录也能看):学生部分讲登录、自由练习和作业、设计器、运行、实训台、自己检查和提交、数据库;老师登录后多出建班导入名单、布置作业、评阅和成绩、上课前后的注意事项;最后是常见问题。登录页和各页顶栏都有入口,在新标签页打开,不打断正在做的事;可以直接打印。 - 首次打开的下载量:实验页第一次打开约 1.5 MB(压缩后,代码编辑器 Monaco 占 1 MB),之后浏览器长期缓存。全班 45 人同时第一次打开约 70 MB,服务器公网带宽 5 Mbps 时要近 2 分钟。
- 全班模拟(
-
2026-10-26:任务说明。每个实验一份
task.md(任务目标、界面和控件名表格、实现步骤、和书上不一样的地方、在平台上怎么试),用自己的话精简写,详细过程标出书页,不照搬书上原文。工具栏"评价项"改成"任务":右侧面板上面是任务说明,下面是评价项和"自己检查";面板不遮挡页面、可以拖宽,开着也能搭界面、写代码;第一次打开一个实验(或作业)时自动打开(记在浏览器里)。渲染用自己写的 Markdown 子集(标题、段落、两级列表、表格、提示框、加粗、代码),先转义全部 HTML。布置作业时任务说明随作业保存,老师可以改写;以前布置的作业用实验现在的说明。测试检查任务说明表格里的控件名都在示例的 Designer.cs 里。先写了项目 3 任务 2、项目 6 任务 2 两份样板,随后补齐其余 21 份(23 个实验全部有说明)。 -
2026-10-26:窗体改名。23 个示例里 11 个的主窗体不叫 Form1(Login、frm_analog、frm_LED、frm_control、Main),学生的空白工程却只有 Form1,以前属性窗口改不了窗体名(项目 8 任务 2 的评分还要找 Main 窗体)。现在选中窗体可以改"名称":和 VS 一样,类名、构造函数、各文件里的
new X()和 X 类型的变量都改(跳过字符串和注释),Designer.cs 里窗体的块头注释和this.Name也改,两个文件跟着改名;事件处理方法名(如 Form1_Load)和窗体标题不变。改名不进设计器的撤销历史。任务说明里提示先改名再双击窗体生成 Load 事件。 -
2026-10-26:代码用 bun fmt 格式化,格式写在
bunfig.toml(不写分号、单引号、一行最长 160,和原来的写法一致);docs/教材摘要/是书上的摘录,不格式化。 -
2026-10-28:兼容机房的 Chrome 94。用 Chromium 94 实测,打开 http 地址时实验页报
crypto.randomUUID is not a function(这个函数只在 https 和 localhost 下有);还时好时坏地一片空白:Chrome 94 在 Promise 回调里调用import()(Vite 的预加载就是这样)时,有时把import("./X.js")相对于网页地址解析,请求/X.js拿到首页 HTML。改法:打包目标改成 Chrome / Edge 94;web/src/polyfills.ts补上crypto.randomUUID、structuredClone(只复制普通数据)、findLast/findLastIndex;vite.config.ts的小插件在 Vite 找完预加载依赖之后把代码块之间的import("./X.js")改成import("/assets/X.js"),改过的代码块换新文件名(不用缓存里的旧文件);容器查询(Chrome 105)改成 ResizeObserver 量宽度加 class(实训台的三档布局、设计器窄时隐藏提示文字);:has()(Chrome 105)改成 class(只读和禁用的文本框灰底、没标题的分组框)。Monaco 自带的几条:has()、color-mix()样式在 Chrome 94 里不生效,只影响 Markdown 悬停提示里的复选框等细节。实测 Chrome 94 经 http 打开登录、实验页(设计器改属性、代码补全、运行程序)、数据库、班级管理、使用说明,各页面直接打开 5 遍都正常。 -
2026-10-28:运行中改了自动重新运行。以前改了代码或设计器,运行区的窗体不变,要按 F5 才看得到。现在程序运行时(
WorkbenchPage.vue)每次修改后等 1.5 秒没有新的改动,先用语言服务检查整个工程(和边写边检查同一个接口,不生成程序集):没有错误就重新编译运行;有错误就不重启,原来的程序接着运行,工具栏提示"代码有错误,改好后自动重新运行"。检查期间又改了、程序已经停了或换了工程,这次作废。只在运行中触发,停止后改动不会自动启动程序。 -
2026-10-28:实训台接线。讨论"ADAM 模块和传感器的虚拟连线"后决定:本课学的是 C# 界面和事件,学生不自己接线(那是安装调试课的内容,见路线图第 4 阶段),只做两件事。①串口要选对:以前选哪个 COM 口都能控制设备,现在按接线判断(接线随实验,项目 7 把 4150 并到 COM2),选错了返回值照反编译的真机版 dll,设备没反应;C# 端
TrainingBoard.Reaches判断,Open/Close报告给服务器(adam4150/open等,没变不发),BoardState.opened记下程序打开的串口,实训台、评分说明据此提示打错的串口。打开实验时浏览器发experiment消息,服务器按示例的meta.json换接线;老师看学生提交时也按作业的实验接线。②只读接线展示:鼠标移到实训台的设备上,标题栏写出线路、对应通道和串口高亮;串口服务器按接线列出每个口接的设备,程序打开的口亮绿点;程序里串口下拉框的灰字也按当前接线。顺带把"4017"统一写成 ADAM-4017+(代码里的adam4017Helper是教材 dll 的名字,不改)。另外核对真机版发现:4150 串口没打开时真机版SetData()返回 null(书上代码会出空引用异常),而书上照着写的仿真版返回全 false;平台保持全 false,改为在实训台和评分说明里提示"串口没有打开,程序却在读写它"(adam4150/unopened等,每次打开后最多报一次)。 -
2026-10-28:上课前检查 8 个项目。23 个实验逐个在浏览器里照任务说明操作、"自己检查",全部通过。修了:①日期选择框在机房 Chrome 94 上点了没反应(项目 6 任务 3、项目 8 任务 5 选不了日期):以前靠
showPicker()弹出,它 Chrome 99 才正式有,Chrome 94 的原型上有这个方法、调用却没反应;改成把浏览器的日期框透明地盖在下拉按钮上、日历图标撑满按钮,点按钮由浏览器自己弹出(Chromium 94 和新版 Chrome 实测都能选日期)。②运行时的长日期多了星期(2026年10月28日星期三,框窄被截掉):Linux 的 zh-CN 长日期带星期,中文 Windows 不带,运行器改成 Windows 的写法。③评分漏洞:项目 3 任务 1、项目 4 任务 3 的"能关闭"和项目 7 任务 2 的"熄灯模式关灯",程序什么都不做也能通过,补上先确认灯亮过。④串口红字提示挪到实训台最上方(原来在底部,要往下滚)。⑤评分说明的空格("期望 6 秒内""照明灯 1 打开")。⑥任务说明按实测补充:项目 2 任务 1(事件窗口叫"单击",先复位清 LED 屏)、项目 2 任务 2 和项目 3 任务 2 的控件表、项目 2 任务 3 的ledHelper.Close()、项目 3 任务 2 的"计时到"、项目 4 任务 2(IP 不能空、可以放大)、项目 7 任务 1 第 5 步、项目 7 任务 3 的预约步骤和开关第一次点没反应、项目 8 任务 5 先恢复实验数据。没改的平台限制:Control.Focus()不移动焦点,密码框显示圆点不是星号。
技术风险与待确认事项
最大的风险是仿真 WinForms 的覆盖面和交互流畅度;交互流畅度已在第 0 阶段验证。
| 风险 | 担心什么 | 应对 |
|---|---|---|
| 仿真 WinForms 工作量 | 项目 4–8 需要的控件和窗体特性较多 | 按项目逐步实现;项目 1–3 只需约 10 种控件 |
| 事件顺序保真 | 书上代码依赖真实 WinForms 的事件顺序:单选按钮先触发"取消选中"再触发"选中",ComboBox 的 Click 先于展开,CheckBox 的 Click 时 Checked 已切换 | 逐项对照真实行为实现,并用书上代码做回归测试(单选、复选、下拉已实现并有测试) |
| 书与配套不一致 | 控件名、步骤在书、表格和配套工程之间经常不同,书上代码有编译错误 | 以书为准逐任务整理模板和修正版答案 |
| T-SQL 转 SQLite | 教材用 SQL Server 写法(TOP、CONVERT、DataAdapter 回写、日期字符串) |
已实现:ScriptDom 解析后按白名单转写;连接串只按库名打开学生自己的库;日期统一存为标准格式;STRICT 表和 CHECK 约束让类型、长度错误和 SQL Server 一样报出 |
| 旧版线程 API | Thread.Suspend / Resume / Abort 在新版 .NET 上会报错 |
已实现:编译时改写成平台的协作式实现,被挂起或终止的线程在 Sleep、改控件、调设备类库时停下 |
| 图片处理 | System.Drawing 在 Linux 上不受支持 | 已实现:自己的 Image / Bitmap 只保存图片文件数据和尺寸,能显示、保存、读回,不能逐像素绘制 |
| 时间相关逻辑 | 项目 3 起就有按时刻开关灯的练习,部分定时器间隔长达 2 小时 | 已实现:实训台上的虚拟时钟可拨时间、1×/10×/60× 倍速,编译时把 DateTime.Now / Today / UtcNow 改写成虚拟时钟 |
| 事件延迟 | 浏览器和服务器之间来回传递事件,点击是否有卡顿感 | 已实测:单次约 15 ms,100 个程序同时操作中位数约 60 ms |
| 并发资源 | 100 个程序同时运行时的内存和 CPU | 已压测:100 个程序合计约 1.1 GB;2 核下 100 人同时启动约 8 秒;CPU 时间上限防死循环,运行超时回收 |
| 公网安全 | 恶意或无意的危险代码 | bubblewrap 沙箱 + 编译检查 + 账号登录(已完成) |
| ICP 备案 | 办理需要数周 | 已备案 |
待确认
- 串口要求接对:按实训台接线(COM2 ADAM-4017+、COM3 ADAM-4150、COM4 ZigBee 协调器、COM5 LED 屏,项目 7 的 4150 并在 COM2),选错和真机一样没反应,实训台上提示
- 虚拟实训台的画面细节(目前为第一版)
- 第一个场景:智慧校园(和教材一致)
- 设备写法:兼容教材类库
- 数据库:教材用 SQL Server 2008 R2,平台用 SQLite 模拟
- 项目 5 的推送方式:推送到 LED 屏