C# 串口操作系列(5)--通讯库雏形

串口是很简单的，编写基于串口的程序也很容易。新手们除了要面对一堆的生僻概念，以及跨线程访问的细节，还有一个需要跨越的难题，就是协议解析，上一篇已经说明了:

一个二进制格式的协议一般包含： 协议头 + 数据段长度 + 数据  + 校验

一个Ascii格式的文本协议，一般包含： 数据头 + 正文 + 数据结束标识

类似的命令可能很多，类似的代码也会重复写很多次。对于我，并不觉得这个有任何难度，但是，很多时候，需要写点类似东西的时候呢，我往往不想写，不是别的，要搭建一个这样的框架，这绝对是个体力活，而且还需要耐心和细心。

从我上一次带项目，我就开始考虑编写通用的一个通讯库，支持很多功能，不过和公司内容结合紧密，不适合开源，更不适合推广。我重新组织、抽象了各个概念。希望能让新人朋友减少学习难度，更快的投入到其他方面。

请注意，此文章我也不知道如何归纳，不算科普，不能算类库的介绍，我是在介绍如何设计一个这样的通讯库。

通讯库，并非串口库，所以，我希望有一个基类，可以描述各种通讯方法的基类或接口，微软已经这么做了，他把这个叫做Stream。我认为不好的理由是，提供了Length属性、peek方法、seek方法却无法使用，很多方法和属性是不支持的，如果使用这个类操作硬件，就像一颗地雷，不小心就会写一个不支持的操作，而且会在运行时报错。所以，我希望能针对流设备的硬件，重新设计，我抽象出了一个接口：ICommunication。提供基本的打开、关闭、读写、字符集和有效数据长度等流设备的特性和操作。

为了能有一个通用的配置类，我定义了一个接口：ICommunicationSetting。

当你实现一个设备的时候，你需要实现ICommunication，还需要编写一个设置的类，去实现ICommunicationSetting接口。别觉得麻烦，这是为了能抽象的好，编写一个一劳永逸不用经常重写的通用代码。有了2个接口，我甚至可以开始编写依赖此接口的功能或软件了。当然，我还有需要写有关协议的分析。

既然协议是分2种，那自然要编写BinaryXXX和TextXXX，没错，有这样2个类。

考虑的更详细一点，任何数据，都不是无限期有效的，比如你获取下位机发来的电压，过了几秒了，应该就无效了，所以要考虑定时失效，于是我实现了有效性检查。数据要在字节数组中查找，分析，通知。所以这些公共的部分，我抽出来了，我写了一个接口，叫做：IAnalyzer，并编写了默认的实现，于是有了AnalyzeResult类，同时，区分2种协议方式，创建了子类：BinaryAnalyzeResult和TextAnalyzeResult。

那么，谁来使用ICommunication,IAnalyzer呢？放心，联系有点紧密，我不会撒手扔给外面的，这样做反而更复杂了，不是么。所以我写了一个带有分析功能的类：WyzComm。

使用通讯库的

这个类实现了数据的采集、缓存、分析器的调用，以及事件调用的通知。数据死锁的控制，所有你认为的麻烦事情，都在这里做了。那么，我编写这个类的时候，我肯定不知道未来有多少种协议是不是？那怎么办呢？我无法写死分析器，所以，我编写了接口：IAnalyzerCollection，因为文章从串口说起，我首先提供了串口的实现：

SerialPort(此类和微软的那个名字一样而已，但不是同一个)，实现了ICommunication接口，我定义了一个SerialPortSetting类，实现了ICommunicationSetting。

至此。通讯库的框架就完成了。而这也就是使用通讯库所需要关注的所有内容。下面，为了能进行实际的演示，我编写了简单的实现。来演示一种功能，假设我有个程序，需要同时分析二进制数据格式和ASCII的文本数据格式，数据各不相同，使用了通讯库之后，我不需要重写数据的缓存、关闭的死锁处理、数据对界面的通知。我只需要编写2个协议类，和1个协议集合类。我的数据分析工作就完成了。

首先是一个文本协议，协议头是WYZ，协议尾是回车换行，中间是一个整形数字。我只需要设置好头、尾，编写数据分析。

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public class MyData1 : TextAnalyzeResult<int>  
{  
    public MyData1()  
    {  
        this.BeginOfLine = "WYZ";  
        this.EndOfLine = "\r\n";  
    }  
 
    public override void Analyze()  
    {  
        string s = Encoding.GetString(Raw);  
        Match m = Regex.Match(s, "\\d+");  
        if (m.Success)  
        {  
            this.Data = int.Parse(m.Value);  
            this.Valid = true;  
        }  
    }  
} 
public class MyData1 : TextAnalyzeResult<int>
{
    public MyData1()
    {
        this.BeginOfLine = "WYZ";
        this.EndOfLine = "\r\n";
    }

    public override void Analyze()
    {
        string s = Encoding.GetString(Raw);
        Match m = Regex.Match(s, "\\d+");
        if (m.Success)
        {
            this.Data = int.Parse(m.Value);
            this.Valid = true;
        }
    }
}

然后我定义了一个二进制协议，分析一条数据包含2个子项。

我首先定义这个数据的具体类型

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public class SampleData  
{  
    public int Version { get; set; }  
    public float Voltage { get; set; }  
    public SampleData()  
    {  
        Version = 0;  
        Voltage = 0;  
    }  
    public override string ToString()  
    {  
        return string.Format("{0},{1}", Version.ToString(), Voltage.ToString());  
    }  
} 
public class SampleData
{
    public int Version { get; set; }
    public float Voltage { get; set; }
    public SampleData()
    {
        Version = 0;
        Voltage = 0;
    }
    public override string ToString()
    {
        return string.Format("{0},{1}", Version.ToString(), Voltage.ToString());
    }
}

然后我编写协议分析类

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public class MyData2 : BinaryAnalyzeResult<SampleData>  
{  
    public MyData2()  
    {  
        this._mask = new byte[] { 0xAA, 0xBB, 0xCC };  
        this.TimeOut = 5;//超过5秒，收不到数据，则此数据无效。  
        //自定义校验方法，演示为逐个相加和随便一个数字取模，我选择的是42  
        this.checksum = (buf, offset, count) =>  
            {  
                byte checksum = 0;  
                for (int i = offset; i < offset + count; i++)  
                {  
                    checksum = (byte)((checksum + buf[i]) % 42);  
                }  
                return checksum;  
            };  
    }  
 
    public override void Analyze()  
    {  
        int offset = _mask.Length + LenLength;//_mask.Length表示标记后的一个字节,_mask.Length+1表示标记后的第二个字节，有一个字节表示长度。  
        this.Data.Version = BitConverter.ToInt32(Raw, offset + 0);  
        this.Data.Voltage = BitConverter.ToSingle(Raw, offset + 4);  
        this.Valid = true;//注意要设置数据有效状态  
    }  
} 
public class MyData2 : BinaryAnalyzeResult<SampleData>
{
    public MyData2()
    {
        this._mask = new byte[] { 0xAA, 0xBB, 0xCC };
        this.TimeOut = 5;//超过5秒，收不到数据，则此数据无效。
        //自定义校验方法，演示为逐个相加和随便一个数字取模，我选择的是42
        this.checksum = (buf, offset, count) =>
            {
                byte checksum = 0;
                for (int i = offset; i < offset + count; i++)
                {
                    checksum = (byte)((checksum + buf[i]) % 42);
                }
                return checksum;
            };
    }

    public override void Analyze()
    {
        int offset = _mask.Length + LenLength;//_mask.Length表示标记后的一个字节,_mask.Length+1表示标记后的第二个字节，有一个字节表示长度。
        this.Data.Version = BitConverter.ToInt32(Raw, offset + 0);
        this.Data.Voltage = BitConverter.ToSingle(Raw, offset + 4);
        this.Valid = true;//注意要设置数据有效状态
    }
}

完成了。一个基于串口的，同时分析2种数据的，数据具有有效性判断，支持独立数据通知界面，整体原始数据缓存显示的功能。完成了。

为了演示功能，我写了新的校验方式，当然，你不用管，默认已经支持了异或校验，后续还会把常用校验都添加进去，crc16,crc32,奇偶校验等。

模拟发送数据为：

文本格式发送：WYZ123<CR><LF>

二进制格式发送：AA BB CC 08 0A 00 00 00 FA 3E F7 42 05

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