開發C#相關的項目有很多年了，一直沒有接觸串口的開發，近期由于工作的需要，需要了解熟悉對硬件串口的開發，通過對串口的深入了解，串口也不再是什么神秘的東西，利用SerailPort組件，對串口的各種操作也非常的方便，由于本人總是喜歡把一些常用的東西封裝成可供重復利用的類庫，因此，閱百家代碼，提煉總結優化，把對串口的操作封裝成一個公用的類庫，應付日常的串口編程開發，也算是工作的一個階段性總結吧。
先上圖，了解串口的一些基本的東西，并逐步介紹相關的知識。
微軟在 .NET FrameWork2.0中對串口通訊進行了封裝，我們可以在.net2.0及以上版本開發時直接使用SerialPort類對串口進行讀寫操作。 SerialPort類的屬性主要包括：
1）串口名稱（PortName）
2）波特率（BaudRate）
3）數據位 DataBits
4）停止位 StopBits
5）奇偶校驗 Parity SerialPort類的事件主要包括： DataReceived：用于異步接收串口數據事件
ErrorReceived：錯誤處理事件
SerialPort類的方法主要包括：
Open();Close();Read();Write()、DiscardInBuffer()、DiscardOutBuffer()等
從上面的測試例子圖中，我們可以看到，一般對串口的操作，需要提供串口號、波特率、數據位、停止位、奇偶校驗的參數，用來構造一個串口操作類，以便實現具體的串口操作，而這些參數有的是系統內置的枚舉參數，我們可以通過遍歷枚舉對象來綁定下來列表（如停止位、奇偶校驗）；但有些參數卻不是系統內置的枚舉類型，例如波特率、數據位等，而且對這些參數操作也是串口開發經常用到的，因此，第一步，我對這些參數的綁定做了一個簡單的封裝。
1、先構造波特率、數據位這兩個枚舉對象，方便實際操作。
/// <summary>
/// 串口數據位列表（5,6,7,8）
/// </summary>
public enum SerialPortDatabits : int
{
FiveBits = 5,
SixBits = 6,
SeventBits = 7,
EightBits = 8
}
/// <summary>
/// 串口波特率列表。
///
75,110,150,300,600,1200,2400,4800,9600,
14400,19200,28800,38400,56000,57600,
/// 115200,128000,230400,256000
/// </summary>
public enum SerialPortBaudRates : int
{
BaudRate_75 = 75,
BaudRate_110 = 110,
BaudRate_150 = 150,
BaudRate_300 = 300,
BaudRate_600 = 600,
BaudRate_1200 = 1200,
BaudRate_2400 = 2400,
BaudRate_4800 = 4800,
BaudRate_9600 = 9600,
BaudRate_14400 = 14400,
BaudRate_19200 = 19200,
BaudRate_28800 = 28800,
BaudRate_38400 = 38400,
BaudRate_56000 = 56000,
BaudRate_57600 = 57600,
BaudRate_115200 = 115200,
BaudRate_128000 = 128000,
BaudRate_230400 = 230400,
BaudRate_256000 = 256000
}
2、對常用的參數下拉列表綁定做一個封裝。
/// <summary>
/// 設置串口號
/// </summary>
/// <param name="obj"></param>
public static void SetPortNameValues(ComboBox obj)
{
obj.Items.Clear();
foreach (string str in SerialPort.GetPortNames())
{
obj.Items.Add(str);
}
}
/// <summary>
/// 設置波特率
/// </summary>
public static void SetBauRateValues(ComboBox obj)
{
obj.Items.Clear();
foreach (SerialPortBaudRates rate in Enum.
GetValues(typeof(SerialPortBaudRates)))
{
obj.Items.Add(((int)rate).ToString());
}
}
/// <summary>
/// 設置數據位
/// </summary>
public static void SetDataBitsValues(ComboBox obj)
{
obj.Items.Clear();
foreach (SerialPortDatabits databit in Enum.
GetValues(typeof(SerialPortDatabits)))
{
obj.Items.Add(((int)databit).ToString());
}
}
/// <summary>
/// 設置校驗位列表
/// </summary>
public static void SetParityValues(ComboBox obj)
{
obj.Items.Clear();
foreach (string str in Enum.GetNames(typeof(Parity)))
{
obj.Items.Add(str);
}
}
/// <summary>
/// 設置停止位
/// </summary>
public static void SetStopBitValues(ComboBox obj)
{
obj.Items.Clear();
foreach (string str in Enum.GetNames(typeof(StopBits)))
{
obj.Items.Add(str);
}
}
這樣我們在窗體界面代碼中，綁定相關參數的數據源就很方便了，如下所示。
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
BindData();
}
private void BindData()
{
//綁定端口號
SerialPortUtil.SetPortNameValues(txtPort);
txtPort.SelectedIndex = 0;
//波特率
SerialPortUtil.SetBauRateValues(txtBaudRate);
txtBaudRate.SelectedText = "57600";
//數據位
SerialPortUtil.SetDataBitsValues(txtDataBits);
this.txtDataBits.SelectedText = "8";
//校驗位
SerialPortUtil.SetParityValues(txtParity);
this.txtParity.SelectedIndex = 0;
//停止位
SerialPortUtil.SetStopBitValues(txtStopBit);
this.txtStopBit.SelectedIndex = 1;
this.btnSend.Enabled = isOpened;
}
3、 為了方便構造封裝的窗口類，提供了兩個不同類型參數的串口輔助類構造函數，一個可以使用枚舉參數，一個使用字符串參數（最終轉換為枚舉參數對象），如下所示。使用枚舉對象，不需要記住不同參數應該填寫那些值，只需要從枚舉中選擇即可，方便又直觀。
/// <summary>
/// 參數構造函數（使用枚舉參數構造）
/// </summary>
/// <param name="baud">波特率</param>
/// <param name="par">奇偶校驗位</param>
/// <param name="sBits">停止位</param>
/// <param name="dBits">數據位</param>
/// <param name="name">串口號</param>
public SerialPortUtil(string name, SerialPortBaudRates baud,
Parity par, SerialPortDatabits dBits, StopBits sBits)
{
_portName = name;
_baudRate = baud;
_parity = par;
_dataBits = dBits;
_stopBits = sBits;
comPort.DataReceived +=
new SerialDataReceivedEventHandler(comPort_DataReceived);
comPort.ErrorReceived +=
new SerialErrorReceivedEventHandler(comPort_ErrorReceived);
}
/// <summary>
/// 參數構造函數（使用字符串參數構造）
/// </summary>
/// <param name="baud">波特率</param>
/// <param name="par">奇偶校驗位</param>
/// <param name="sBits">停止位</param>
/// <param name="dBits">數據位</param>
/// <param name="name">串口號</param>
public SerialPortUtil(string name, string baud,
string par, string dBits, string sBits)
{
_portName = name;
_baudRate = (SerialPortBaudRates)Enum.
Parse(typeof(SerialPortBaudRates), baud);
_parity = (Parity)Enum.Parse(typeof(Parity), par);
_dataBits = (SerialPortDatabits)Enum.
Parse(typeof(SerialPortDatabits), dBits);
_stopBits = (StopBits)Enum.Parse(typeof(StopBits), sBits);
comPort.DataReceived +=
new SerialDataReceivedEventHandler(comPort_DataReceived);
comPort.ErrorReceived +=
new SerialErrorReceivedEventHandler(comPort_ErrorReceived);
}
構造函數做好了，就很方便在實際的窗體界面函數中構造串口實例了，如下使用代碼所示：
private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
if (serial == null)
{
try
{
string portname = this.txtPort.Text;
SerialPortBaudRates rate = (SerialPortBaudRates)
Enum.Parse(typeof(SerialPortBaudRates),
this.txtBaudRate.Text);//int.Parse(this.txtBaudRate.Text);
SerialPortDatabits databit = (SerialPortDatabits)int.Parse(this.txtDataBits.Text);
Parity party = (Parity)Enum.Parse(typeof(Parity), this.txtParity.Text);
StopBits stopbit = (StopBits)Enum.Parse(typeof(StopBits), this.txtStopBit.Text);
//使用枚舉參數構造
//serial = new SerialPortUtil(portname, rate, party, databit, stopbit);
//使用字符串參數構造
serial = new SerialPortUtil(portname, this.txtBaudRate.Text,
this.txtParity.Text, this.txtDataBits.Text, this.txtStopBit.Text);
serial.DataReceived +=
new DataReceivedEventHandler(serial_DataReceived);
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show(ex.Message);
serial = null;
return;
}
}
if (!isOpened)
{
serial.OpenPort();
btnConnect.Text = "斷開";
}
else
{
serial.ClosePort();
serial = null;
btnConnect.Text = "連接";
}
isOpened = !isOpened;
this.btnSend.Enabled = isOpened;
this.lblTips.Text = isOpened ? "已連接" : "未連接";
}
catch (Exception ex)
{
this.lblTips.Text = ex.Message;
MessageBox.Show(ex.Message);
}
}
4、對串口數據的發送以及串口的一些基本操作進行簡單封裝，方便輔助類對串口進行相關操作。
/// <summary>
/// 端口是否已經打開
/// </summary>
public bool IsOpen
{
get
{
return comPort.IsOpen;
}
}
/// <summary>
/// 打開端口
/// </summary>
/// <returns></returns>
public void OpenPort()
{
if (comPort.IsOpen) comPort.Close();
comPort.PortName = _portName;
comPort.BaudRate = (int)_baudRate;
comPort.Parity = _parity;
comPort.DataBits = (int)_dataBits;
comPort.StopBits = _stopBits;
comPort.Open();
}
/// <summary>
/// 關閉端口
/// </summary>
public void ClosePort()
{
if (comPort.IsOpen) comPort.Close();
}
/// <summary>
/// 丟棄來自串行驅動程序的接收和發送緩沖區的數據
/// </summary>
public void DiscardBuffer()
{
comPort.DiscardInBuffer();
comPort.DiscardOutBuffer();
}
/// <summary>
/// 寫入數據
/// </summary>
/// <param name="msg"></param>
public void WriteData(string msg)
{
if (!(comPort.IsOpen)) comPort.Open();
comPort.Write(msg);
}
/// <summary>
/// 寫入數據
/// </summary>
/// <param name="msg">寫入端口的字節數組</param>
public void WriteData(byte[] msg)
{
if (!(comPort.IsOpen)) comPort.Open();
comPort.Write(msg, 0, msg.Length);
}
/// <summary>
/// 寫入數據
/// </summary>
/// <param name="msg">包含要寫入端口的字節數組</param>
/// <param name="offset">參數從0字節開始的字節偏移量</param>
/// <param name="count">要寫入的字節數</param>
public void WriteData(byte[] msg, int offset, int count)
{
if (!(comPort.IsOpen)) comPort.Open();
comPort.Write(msg, offset, count);
}
6、接收數據的還原
這樣基本上就對串口封裝的差不多了，不過還有一個重要的操作就是對串口的數據進行接收，并進行處理。由于串口獲取數據不是一次性完整的獲取的，可能會被拆分為好幾段，因此，如何還原接收到的數據也就是一個值得注意的問題，這個最好能根據協議來確定，如我的協議基本上是以“~”符號開始，以“#”符號結束，因此我對協議數據的還原，就有可依據的準則。
1）首先要構造一個數據處理的代理，和一個數據處理的事件參數類，如下所示。
public class DataReceivedEventArgs : EventArgs
{
public string DataReceived;
public DataReceivedEventArgs(string m_DataReceived)
{
this.DataReceived = m_DataReceived;
}
}
public delegate void DataReceivedEventHandler(DataReceivedEventArgs e);
2）然后構造一個數據接收和錯誤處理的事件，如下所示
/// <summary>
/// 完整協議的記錄處理事件
/// </summary>
public event DataReceivedEventHandler DataReceived;
public event SerialErrorReceivedEventHandler Error;
3）在構造函數添加相關的事件處理，如下所示
/// <summary>
/// 參數構造函數（使用枚舉參數構造）
/// </summary>
/// <param name="baud">波特率</param>
/// <param name="par">奇偶校驗位</param>
/// <param name="sBits">停止位</param>
/// <param name="dBits">數據位</param>
/// <param name="name">串口號</param>
public SerialPortUtil(string name, SerialPortBaudRates baud, Parity par,
SerialPortDatabits dBits, StopBits sBits)
{
_portName = name;
_baudRate = baud;
_parity = par;
_dataBits = dBits;
_stopBits = sBits;
comPort.DataReceived +=
new SerialDataReceivedEventHandler(comPort_DataReceived);
comPort.ErrorReceived +=
new SerialErrorReceivedEventHandler(comPort_ErrorReceived);
}
4）實現對數據的接收和錯誤的處理
/// <summary>
/// 結束符比特
/// </summary>
public byte EndByte = 0x23;//string End = "#";
/// <summary>
/// 數據接收處理
/// </summary>
void comPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
//禁止接收事件時直接退出
if (ReceiveEventFlag) return;
#region 根據結束字節來判斷是否全部獲取完成
List <byte> _byteData = new List<byte>();
bool found = false;//是否檢測到結束符號
while (comPort.BytesToRead > 0 || !found)
{
byte[] readBuffer = new byte[comPort.ReadBufferSize + 1];
int count = comPort.Read(readBuffer, 0, comPort.ReadBufferSize);
for (int i = 0; i < count; i++)
{
_byteData.Add(readBuffer[i]);
if (readBuffer[i] == EndByte)
{
found = true;
}
}
}
#endregion
//字符轉換
string readString =
System.Text.Encoding.Default.GetString(_byteData.ToArray(), 0, _byteData.Count);
//觸發整條記錄的處理
if (DataReceived != null)
{
DataReceived(new DataReceivedEventArgs(readString));
}
}
/// <summary>
/// 錯誤處理函數
/// </summary>
void comPort_ErrorReceived(object sender, SerialErrorReceivedEventArgs e)
{
if (Error != null)
{
Error(sender, e);
}
}
在數據的接收還原中，我們用到了 EndByte的變量，這個變量是協議數據的結束字符，如果檢測到有這個字符的，就表明收到了一條完整的協議，可以把收到的字節數組組裝成文本字符串，然后交給委托事件進行處理即可。
在外部的宿主程序中，當有數據收到的時候，輔助類會通知其對數據進行處理，如我們在宿主程序中綁定處理代碼如下所示。
void serial_DataReceived(DataReceivedEventArgs e)
{
this.txtReceived.Invoke(new MethodInvoker(delegate
{
this.txtReceived.AppendText(e.DataReceived + Environment.NewLine);
}));
}
這樣，一旦收到一條完整的協議，界面上就會在文本框中增加一行數據，如前面的圖所示
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