NVS存储

概述

NVS（非易失性存储）使设备在断电重启后仍能保留关键数据。演示通用的 JSON 文件存储实现，同时利用 RS232/RS485 串口输出日志，方便通过串口工具观察存储效果。

技术栈

运行环境：.NET nanoFramework
硬件平台：ESP32-S3 (YF3300)
存储介质：Flash 文件系统 (SPIFFS)
日志输出：RS232 (COM2) + RS485 (COM1) + Debug

所需 NuGet 包

包名	用途
`nanoFramework.CoreLibrary`	基础运行时
`nanoFramework.Json`	JSON 序列化/反序列化
`nanoFramework.System.IO.FileSystem`	文件系统读写
`nanoFramework.Hardware.Esp32`	ESP32 引脚功能配置
`nanoFramework.System.IO.Ports`	RS232/RS485 串口通信
`nanoFramework.System.IO.Streams`	流操作（文件系统依赖）
`nanoFramework.System.Text`	UTF-8 编码
`nanoFramework.System.Collections`	集合类型支持

硬件连接说明

例程通过串口输出日志，便于在终端观察 BootCount 递增：

串口	端口名	TX	RX	波特率
RS232	COM2	GPIO11	GPIO12	9600
RS485	COM1	GPIO9	GPIO10	9600

核心概念

ConfigStorage 类

封装了完整的文件存储生命周期：

方法	功能
`ConfigStorage(path)`	构造函数，指定文件路径
`Load()`	加载 JSON → 反序列化；文件不存在/损坏返回默认值
`Save(config)`	序列化为 JSON → 写入文件
`Exists()`	检查文件是否存在（判断首次启动）
`Delete()`	删除文件（恢复出厂设置）

Log 方法

同时输出到 Debug 和两个串口，确保在各种调试方案下都能看到日志：

private static void Log(string message)
{
    Debug.WriteLine(message);        // VS 输出窗口
    _rs232Port.Write(data, ...);    // RS232 串口终端
    _rs485Port.Write(data, ...);    // RS485 串口终端
}

程序流程

Main()
  │
  ├─ InitRS232() → 配置 GPIO11/12，打开 COM2
  ├─ InitRS485() → 配置 GPIO9/10，打开 COM1
  │
  ├─ 1. 创建 ConfigStorage(@"I:\device_config.json")
  │
  ├─ 2. storage.Exists() → 判断是否首次启动
  │
  ├─ 3. storage.Load() → 加载 JSON → 反序列化为 DeviceConfig
  │      └─ 文件不存在/损坏 → 返回默认配置
  │
  ├─ 4. 首次启动：设置初始化参数
  │
  ├─ 5. BootCount++ → storage.Save() → JSON 序列化 → 写入文件
  │
  ├─ 6. storage.Load() → 验证持久化成功
  │
  └─ Thread.Sleep(Timeout.Infinite) → 保持运行

验证方法

断电重启后通过串口终端观察 BootCount 是否递增，验证 NVS 持久化是否生效。

项目结构

NvsStorage/
├── Program.cs                  # 主入口，启动计数 + 串口日志
├── ConfigStorage.cs            # 通用配置存储类
├── NvsStorage.nfproj           # 项目文件
├── packages.config             # NuGet 依赖
├── NvsStorage.slnx             # 解决方案
└── Properties/
    └── AssemblyInfo.cs

全部代码

Program.cs

Program.cs
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.IO.Ports;
using YFSoft.Hardware.YF3300_ESP32S3;
using nanoFramework.Hardware.Esp32;

namespace NvsStorage
{
    public class Program
    {
        private static SerialPort _rs232Port;
        private static SerialPort _rs485Port;

        public static void Main()
        {
            InitRS232();
            InitRS485();

            Log("\r\n========================================");
            Log("=== NVS 存储测试开始 (COM1+COM2输出) ===");
            Log("========================================");

            var storage = new ConfigStorage(@"I:\device_config.json");

            bool isFirstBoot = !storage.Exists();
            if (isFirstBoot)
                Log("[首次启动] 检测到首次启动，将创建默认配置");

            var deviceConfig = storage.Load();
            Log($"设备名称 : {deviceConfig.DeviceName}");
            Log($"启动次数 : {deviceConfig.BootCount}");

            if (isFirstBoot)
            {
                deviceConfig.DeviceName = "YF3300_ESP32S3";
                deviceConfig.BootCount = 0;
            }

            deviceConfig.BootCount++;
            bool saved = storage.Save(deviceConfig);

            var verifyConfig = storage.Load();
            if (saved && verifyConfig.BootCount == deviceConfig.BootCount)
            {
                Log($"\r\nNVS 持久化成功! 本次是第 {deviceConfig.BootCount} 次启动 ");
            }
            else
            {
                Log("!!! NVS 持久化失败 !!!");
            }

            Log("========================================");
            Log("提示: 断电重启后查看串口，BootCount 应递增");
            Log("========================================\r\n");

            Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
        }

        private static void InitRS232()
        {
            Configuration.SetPinFunction(Mainboard.RS232.TxPin, DeviceFunction.COM2_TX);
            Configuration.SetPinFunction(Mainboard.RS232.RxPin, DeviceFunction.COM2_RX);

            _rs232Port = new SerialPort(
                Mainboard.RS232.PortName,
                Mainboard.RS232.DefaultBaudRate,
                Parity.None, 8, StopBits.One);

            _rs232Port.Open();
        }

        private static void InitRS485()
        {
            Configuration.SetPinFunction(Mainboard.RS485.TxPin, DeviceFunction.COM1_TX);
            Configuration.SetPinFunction(Mainboard.RS485.RxPin, DeviceFunction.COM1_RX);

            _rs485Port = new SerialPort(
                Mainboard.RS485.PortName,
                Mainboard.RS485.DefaultBaudRate,
                Parity.None, 8, StopBits.One);

            _rs485Port.Open();
            Thread.Sleep(500);
        }

        private static void Log(string message)
        {
            Debug.WriteLine(message);

            byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(message + "\r\n");

            if (_rs232Port != null && _rs232Port.IsOpen)
                _rs232Port.Write(data, 0, data.Length);

            if (_rs485Port != null && _rs485Port.IsOpen)
                _rs485Port.Write(data, 0, data.Length);
        }
    }

    // 设备配置数据类
    public class DeviceConfig
    {
        public int BootCount { get; set; }
        public string DeviceName { get; set; } = "YF3300_ESP32S3";
    }
}

ConfigStorage.cs

ConfigStorage.cs
using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using nanoFramework.Json;

namespace NvsStorage
{
    public class ConfigStorage
    {
        private readonly string _filePath;

        public ConfigStorage(string filePath)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(filePath))
                throw new ArgumentException("文件路径不能为空");
            _filePath = filePath;
        }

        public DeviceConfig Load()
        {
            if (!File.Exists(_filePath))
            {
                Debug.WriteLine("[ConfigStorage] File not found, using default: " + _filePath);
                return new DeviceConfig();
            }

            try
            {
                string json = File.ReadAllText(_filePath);
                if (string.IsNullOrEmpty(json))
                {
                    Debug.WriteLine("[ConfigStorage] File is empty, using default: " + _filePath);
                    return new DeviceConfig();
                }

                object obj = JsonConvert.DeserializeObject(json, typeof(DeviceConfig));
                DeviceConfig config = obj as DeviceConfig;

                if (config != null)
                {
                    Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Loaded: BootCount=" + config.BootCount
                        + "  DeviceName=" + config.DeviceName);
                    return config;
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Load failed: " + ex.Message);
                try { File.Delete(_filePath); } catch { }
            }

            return new DeviceConfig();
        }

        public bool Save(DeviceConfig config)
        {
            if (config == null)
            {
                Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Cannot save null config");
                return false;
            }

            try
            {
                string json = JsonConvert.SerializeObject(config);
                File.WriteAllText(_filePath, json);
                Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Saved: BootCount=" + config.BootCount
                    + "  DeviceName=" + config.DeviceName);
                return true;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Save failed: " + ex.Message);
                return false;
            }
        }

        public bool Exists()
        {
            try { return File.Exists(_filePath); }
            catch { return false; }
        }

        public void Delete()
        {
            try
            {
                if (File.Exists(_filePath))
                {
                    File.Delete(_filePath);
                    Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Deleted: " + _filePath);
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine("[ConfigStorage] Delete failed: " + ex.Message);
            }
        }
    }
}

验证效果

烧录后通过串口终端（波特率 9600）连接 RS232 或 RS485，断电重启可看到：

=== NVS 存储测试开始 (COM1+COM2输出) ===
设备名称 : YF3300_ESP32S3
启动次数 : 1
NVS 持久化成功! 本次是第 1 次启动
========================================

--- 断电重启后 ---

=== NVS 存储测试开始 (COM1+COM2输出) ===
设备名称 : YF3300_ESP32S3
启动次数 : 2        ← BootCount 递增，持久化成功
NVS 持久化成功! 本次是第 2 次启动
========================================

概述​

所需 NuGet 包​

硬件连接说明​

核心概念​

ConfigStorage 类​

Log 方法​

程序流程​

项目结构​

全部代码​

Program.cs​

ConfigStorage.cs​

验证效果​

概述