简介

桌上一直想找一块小屏，能直接看到 CPU、显卡、内存的实时占用，不用切到任务管理器，也不用打开 HWMonitor。手里刚好有一块 Seeed 的 Wio Terminal，自带 320×240 的 LCD 和五向按键，于是就有了这个USB 副屏方案：电脑端用 PowerShell 采集系统数据，每秒往串口发一行；Wio 端只负责解析、画图和按键响应。

最终效果是一块独立的桌面小屏，可以显示 CPU/GPU/RAM/VRAM 四张卡片，摇杆左右切换指标，按下进入最近 60 秒的趋势曲线，再按一下或按 A 键返回主页。串口断开时屏幕会切到"OFFLINE"提示，不会出现假数据。

整体方案

整个系统分两端，运行在两台设备上：

端硬件/平台主要任务

两端之间是一条 115200 波特率的串口链路，ASCII 文本协议，每秒交互一次。Wio 端的固件和电脑端的脚本独立运行，电脑端不需要 Python，也不需要管理员权限。

准备工作

硬件只需要一块 Wio Terminal 和一根 Micro-USB 线。

软件侧：

1. Arduino IDE 里安装 Seeed 的 SAMD 开发板包（Seeeduino SAMD），开发板选 Seeeduino Wio Terminal。

2. 安装 TFT_eSPI 库（Arduino IDE 库管理器直接搜）。

3. 关闭 Arduino IDE 的串口监视器——它会独占串口，导致 PowerShell 拿不到端口。

4. 电脑端只要 NVIDIA 驱动自带 nvidia-smi.exe，没有别的依赖。

串口协议设计

协议设计是我比较在意的一环，因为它决定了两端能不能鲁棒地握手。

请求格式（一行 ASCII，行结束 \n）：

WIO1,cpu,gpu,ramUsedMiB,ramTotalMiB,vramUsedMiB,vramTotalMiB

• 固定前缀 WIO1，方便以后升级协议时区分；

• CPU、GPU 是 0–100 的百分比，GPU 不可用时填 -1；

• RAM、VRAM 用 MiB（1024 KiB）传绝对值，Wio 端自己换算成百分比和 GiB 显示，传输的是整数倍数，不会有浮点精度问题；

• VRAM 两项同时为 -1 表示显存不可用。

每收到一个合法包，Wio 必须回一行 OK，电脑脚本据此判断这一帧真的写进去了。没有收到 OK 就当成串口被 Arduino IDE 占用了，进入重试。

Wio 端的 accept() 在写状态之前做了四道检查：解析值数对得上、行尾没有多余字符、isfinite() 排除 NaN/Inf、数值在合法范围。任何一条不过就不回 OK，电脑侧也不会误显示。

电脑端：PowerShell 采集脚本

最初想用 Python，但最终选择了纯 PowerShell，目标是"装完驱动就能跑"。脚本结构很短，三个函数加一个主循环：

• Find-WioPort：用 Get-CimInstance Win32_SerialPort 过滤 VID_2886（Seeed 的厂商 VID）或设备名含 Wio Terminal，唯一匹配才认；

• Read-Metrics：CPU/RAM 走 Win32_PerfFormattedData_PerfOS_Processor 和 Win32_OperatingSystem，GPU 走 nvidia-smi --query-gpu=utilization.gpu,memory.used,memory.total；

• 主循环每 1 秒采一次、用 Stopwatch 校正下一次 sleep，避免漂移。

串口打开时有两处要注意：

$serial.DtrEnable=$true
$serial.RtsEnable=$false

Wio Terminal 的 USB CDC 在上电或重枚举时会被某些主机触发自动复位；如果不把 DTR/RTS 拉成特定状态，每次开串口板子就会重启一次。这里把 DTR 拉高、RTS 拉低，跳过自动复位。打开端口后还 Start-Sleep -Milliseconds 1200 等板子稳定，再清输入缓冲区、发数据、读回 OK。

NVIDIA 那边的解析也做了校验：utilization.gpu 在 0–100、已用不超总量、总量大于 0，否则当成不可用走 -1 分支，不影响 CPU/RAM 显示。

Wio 固件：界面与交互

固件部分主要解决两个问题：闪屏和按键抖动。

TFT 的闪屏问题用 TFT_eSPI 的 Sprite（离屏画布）解决：每帧先在内存里画完，再 pushSprite(0, 0) 一次性推上去。我把 color depth 设成 8 位，刚好够区分几个色块，省下显存：

canvas.setColorDepth(8);
canvas.createSprite(320, 240);

按键抖动用一个简单的软件去抖：每个按键记录最后一次电平变化时间，稳定 30 ms 才认为是真的按下：

if (now - changed[i] >= 30 && p != stable[i]) {
  stable[i] = p;
  if (p) { /* 仅在确认按下时执行 */ }
}

按下确认后映射成四个操作：

• 左/右摇杆：selected = (selected ± 1) % 4，循环切换 CPU/GPU/RAM/VRAM；

• 摇杆中键：在总览和趋势页面之间切；

• A 键：直接回总览。

60 秒历史的实现是 4×60 的 int8_t 环形缓冲区——一个指标一字节，整数百分比，不存就写 -1。算下来 240 字节，把 60 秒的历史塞在 RAM 里绰绰有余。

趋势曲线的渲染逻辑放在 draw() 末尾的 else 分支里：Y 轴 0/25/50/75/100 五条参考线，X 轴上把环形缓冲按 count 实际长度映射到 0–266 像素：

int a = (head + 60 - count + i - 1) % 60;
int b = (a + 1) % 60;
if (hist[selected][a] >= 0 && hist[selected][b] >= 0) {
  canvas.drawLine(38 + (60 - count + i - 1) * 266 / 59,
                  193 - hist[selected][a],
                  38 + (60 - count + i) * 266 / 59,
                  193 - hist[selected][b],
                  colors[selected]);
}

head 是下一个写入位置，所以读的时候要 (head + 60 - count + i) % 60 这样倒推真实下标。

测试情况

• 数据通路：powershell -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File ./pc-monitor.ps1 -Once 跑过一次，能稳定打印一行 WIO1,...，Wio 端回复 OK，电脑端打 [device OK]。

• 显卡：只在 RTX 3070 上验证过 nvidia-smi 的输出格式。非 NVIDIA 卡会显示 N/A。

• GPU 利用率定义：NVIDIA 驱动统计的是 SM 利用率，和 Windows 任务管理器计算得到的"GPU %"不一定相等。

• 串口长时间运行没有专门做压力测试，但脚本里写了重试和缓冲丢弃，理论上拔插重连会自动恢复。

总结

这个项目实现的功能：

• PowerShell 端按 1 Hz 采集 CPU/RAM/GPU/VRAM，自动识别 Wio Terminal 串口，无 Python/无管理员；

• Wio 端解析协议、绘制总览/趋势两屏、按键切换、自动检测在线状态、60 秒环形历史；

• 串口协议做了多道合法性校验，断线不显示假数据，重连自动重置历史。

如果只是想要一块放着就能看的副屏，现在已经够用。后面若把非 N 卡适配补上、温度也接进来，就基本能替代一个简易的 HWMonitor 了。

效果展示

等待串口连接

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历史曲线

历史曲线RAM