C#上位机开发（三）—— 构建SerialAssistant雏形
上一篇简单介绍了C#的一些基本知识，并成功的Hello，World，那么从这篇开始，我们来自己动手写一个串口助手：
1、构思功能
串口助手在单片机开发中经常被用来调试，最基本的功能就是接收功能和发送功能，其次，串口在打开前需要进行一些设置：串口列表选择、波特率、数据位、校验位、停止位，这样就有了一个基本的雏形；然后我们在下一篇中在此功能上添加：ASCII/HEX显示，发送，发送新行功能，重复自动发送功能，显示接收数据时间这几项扩展功能；
2、设计布局
根据以上功能，将整个界面分为两块：设置界面（不可缩放）+ 接收区和发送区（可缩放），下面就来依次拖放控件实现：
1）容器控件（Panel）
Panel是容器控件，是一些小控件的容器池，用来给控件进行大致分组，要注意容器是一个虚拟的，只会在设计的时候出现，不会显示在设计完成的界面上，这里我们将整个界面分为6个容器池，如图：
2）文本标签控件（Lable）
用于显示一些文本，但是不可被编辑；改变其显示内容有两种方法：一是直接在属性面板修改“Text”的值，二是通过代码修改其属性，见如下代码；另外，可以修改Font属性修改其显示字体及大小，这里我们选择微软雅黑，12号字体；
label1.Text = "串口"; //设置label的Text属性值
3）下拉组合框控件（ComboBox）
用来显示下拉列表；通常有两种模式，一种是DropDown模式，既可以选择下拉项，也可以选择直接编辑；另一种是DropDownList模式，只能从下拉列表中选择，两种模式通过设置DropDownStyle属性选择，这里我们选择第二种模式；
那么，如何加入下拉选项呢？对于比较少的下拉项，可以通过在属性面板中Items属性中加入，比如停止位设置，如图，如果想要出现默认值，改变Text属性就可以，但要注意必须和下拉项一致：
另外一种是直接在页面加载函数代码中加入，比如波特率的选择，代码如下：
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { int i; //单个添加for (i = 300; i <= 38400; i = i*2) { comboBox2.Items.Add(i.ToString()); //添加波特率列表 } //批量添加波特率列表 string[] baud = { "43000","56000","57600","115200","128000","230400","256000","460800" }; comboBox2.Items.AddRange(baud); //设置默认值 comboBox1.Text = "COM1"; comboBox2.Text = "115200"; comboBox3.Text = "8"; comboBox4.Text = "None"; comboBox5.Text = "1"; }
4）按钮控件（Button）
5）文本框控件（TextBox）
TextBox控件与label控件不同的是，文本框控件的内容可以由用户修改，这也满足我们的发送文本框需求；在默认情况下，TextBox控价是单行显示的，如果想要多行显示，需要设置其Multiline属性为true；
TextBox的方法中最多的是APPendText方法，它的作用是将新的文本数据从末尾处追加至TextBox中，那么当TextBox一直追加文本后就会带来本身长度不够而无法显示全部文本的问题，此时我们需要使能TextBox的纵向滚动条来跟踪显示最新文本，所以我们将TextBox的属性ScrollBars的值设置为Vertical即可；
至此，我们的显示控件就全部添加完毕，但是还有一个最重要的空间没有添加，这种控件叫做隐式控件，它是运行于后台的，用户看不见，更不能直接控制，所以也成为组件，接下来我们添加最主要的串口组件；
6）串口组件（SerialPort）
这种隐式控件添加后位于设计器下面 ，串口常用的属性有两个，一个是端口号（PortName），一个是波特率（BaudRate），当然还有数据位，停止位，奇偶校验位等；串口打开与关闭都有接口可以直接调用，串口同时还有一个IsOpen属性，IsOpen为true表示串口已经打开，IsOpen为flase则表示串口已经关闭。
添加了串口组件后，我们就可以通过它来获取电脑当前端口，并添加到可选列表中，代码如下：
//获取电脑当前可用串口并添加到选项列表中
comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());
启动后可以看到界面布局效果图如下（确保USB转串口CH340已连接）：
3、搭建后台
界面布局完成后，我们就要用代码来搭建整个软件的后台，这部分才是重中之重。
首先，我们先来控制打开/关闭串口，大致思路是：当按下打开串口按钮后，将设置值传送到串口控件的属性中，然后打开串口，按钮显示关闭串口，再次按下时，串口关闭，显示打开按钮；
在这个过程中，要注意一点，当我们点击打开按钮时，会发生一些我们编程时无法处理的事件，比如硬件串口没有连接，串口打开的过程中硬件突然断开，这些被称之为异常，针对这些异常，C#也有try..catch处理机制，在try中放置可能产生异常的代码，比如打开串口，在catch中捕捉异常进行处理，详细代码如下：
private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { try { //将可能产生异常的代码放置在try块中 //根据当前串口属性来判断是否打开 if (serialPort1.IsOpen) { //串口已经处于打开状态 serialPort1.Close(); //关闭串口 button1.Text = "打开串口"; button1.BackColor = Color.ForestGreen; comboBox1.Enabled = true; comboBox2.Enabled = true; comboBox3.Enabled = true; comboBox4.Enabled = true; comboBox5.Enabled = true; textBox_receive.Text = ""; //清空接收区 textBox_send.Text = ""; //清空发送区 } else { //串口已经处于关闭状态，则设置好串口属性后打开 comboBox1.Enabled = false; comboBox2.Enabled = false; comboBox3.Enabled = false; comboBox4.Enabled = false; comboBox5.Enabled = false; serialPort1.PortName = comboBox1.Text; serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox2.Text); serialPort1.DataBits = Convert.ToInt16(comboBox3.Text); if (comboBox4.Text.Equals("None")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None; else if(comboBox4.Text.Equals("Odd")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Odd; else if (comboBox4.Text.Equals("Even")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Even; else if (comboBox4.Text.Equals("Mark")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Mark; else if (comboBox4.Text.Equals("Space")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Space; if (comboBox5.Text.Equals("1")) serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One; else if (comboBox5.Text.Equals("1.5")) serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.OnePointFive; else if (comboBox5.Text.Equals("2")) serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.Two; serialPort1.Open(); //打开串口 button1.Text = "关闭串口"; button1.BackColor = Color.Firebrick; } } catch (Exception ex) { //捕获可能发生的异常并进行处理 //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用 serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort(); //刷新COM口选项 comboBox1.Items.Clear(); comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames()); //响铃并显示异常给用户 System.Media.SystemSounds.Beep.Play(); button1.Text = "打开串口"; button1.BackColor = Color.ForestGreen; MessageBox.Show(ex.Message); comboBox1.Enabled = true; comboBox2.Enabled = true; comboBox3.Enabled = true; comboBox4.Enabled = true; comboBox5.Enabled = true; } }
接下来我们构建发送和接收的后台代码，串口发送和接收都是在串口成功打开的情况下进行的，所以首先要判断串口属性IsOpen是否为1；
串口发送有两种方法，一种是字符串发送WriteLine，一种是Write（），可以发送一个字符串或者16进制发送（见下篇），其中字符串发送WriteLine默认已经在末尾添加换行符；
private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { try { //首先判断串口是否开启 if (serialPort1.IsOpen) { //串口处于开启状态，将发送区文本发送 serialPort1.Write(textBox_send.Text); } } catch (Exception ex) { //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用 serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort(); //刷新COM口选项 comboBox1.Items.Clear(); comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames()); //响铃并显示异常给用户 System.Media.SystemSounds.Beep.Play(); button1.Text = "打开串口"; button1.BackColor = Color.ForestGreen; MessageBox.Show(ex.Message); comboBox1.Enabled = true; comboBox2.Enabled = true; comboBox3.Enabled = true; comboBox4.Enabled = true; comboBox5.Enabled = true; } }
接下来开始最后一个任务 —— 串口接收，在使用串口接收之前要先为串口注册一个Receive事件，相当于单片机中的串口接收中断，然后在中断内部对缓冲区的数据进行读取，如图，输入完成后回车，就会跳转到响应代码部分：
//串口接收事件处理
private void SerialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
{
}
同样的，串口接收也有两种方法，一种是16进制方式读（下篇介绍），一种是字符串方式读，在刚刚生成的代码中编写，如下：
//串口接收事件处理 private void SerialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e) { try { //因为要访问UI资源，所以需要使用invoke方式同步ui this.Invoke((EventHandler)(delegate { textBox_receive.AppendText(serialPort1.ReadExisting()); } ) ); } catch (Exception ex) { //响铃并显示异常给用户 System.Media.SystemSounds.Beep.Play(); MessageBox.Show(ex.Message); } }
这里又有了一个新的知识点，这个串口接收处理函数属于一个单独的线程，不属于main的主线程，而接收区的TextBox是在主线程中创建的，所以当我们直接用serialPort1.ReadExisting()读取回来字符串，然后用追加到textBox_receive.AppendText（）追加到接收显示文本框中的时候，串口助手在运行时没有反应，甚至报异常，如图：
所以，这个时候我们就需要用到invoke方式，这种方式专门被用于解决从不是创建控件的线程访问它，加入了invoke方式后，串口助手就可以正常接收到数据了，如图：
