C#串口通信学习笔记
因为参加一个小项目，需要对继电器进行串口控制，所以这两天学习了基本的串口编程。同事那边有JAVA的串口通信包，不过是从网上下载的，比较零乱，难以准确掌握串口通信的流程和内含。因此，个人通过学习网上大牛的方法，利用C#实现了基本的串口通信编程。下面对学习成果进行总结归纳，希望对大家有所帮助。
一、串口通信简介
串行接口（串口）是一种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。一般完成这种功能的电路，我们称为串行接口电路。
串口通信（Serial Communications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。
1. 波特率：这是一个衡量符号传输速率的参数。指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送960个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为960Bd，比特率为10位*960个/秒=9600bps。
2. 数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据往往不会是8位的，标准的值是6、7和8位。标准的ASCII码是0～127（7位），扩展的ASCII码是0～255（8位）。
3. 停止位：用于表示单个包的最后几位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。
4. 校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。
二、C#串口编程类
从.NET Framework 2.0开始，C#提供了SerialPort类用于实现串口控制。命名空间:System.IO.Ports。其中详细成员介绍参看MSDN文档。下面介绍其常用的字段、方法和事件。
1. 常用字段：
| 名称 | 说明 |
| PortName | 获取或设置通信端口 |
| BaudRate | 获取或设置串行波特率 |
| DataBits | 获取或设置每个字节的标准数据位长度 |
| Parity | 获取或设置奇偶校验检查协议 |
| StopBits | 获取或设置每个字节的标准停止位数 |
2. 常用方法：
| 名称 | 说明 |
| Close | 关闭端口连接，将 IsOpen 属性设置为 false，并释放内部 Stream 对象 |
| GetPortNames | 获取当前计算机的串行端口名称数组 |
| Open | 打开一个新的串行端口连接 |
| Read | 从 SerialPort 输入缓冲区中读取 |
| Write | 将数据写入串行端口输出缓冲区 |
3. 常用事件：
| 名称 | 说明 |
| DataReceived | 表示将处理 SerialPort 对象的数据接收事件的方法 |
三、基本用法
下面结合已有的一款继电器给出串口通信的基本用法，以供参考。
1 using System; 2 using System.Windows.Forms; 3 using System.IO.Ports; 4 using System.Text; 5 6 namespace Traveller_SerialPortControl 7 { 8 public partial class Form1 : Form 9 { 10 //定义端口类 11 private SerialPort ComDevice = new SerialPort(); 12 public Form1() 13 { 14 InitializeComponent(); 15 InitralConfig(); 16 } 17 /// <summary> 18 /// 配置初始化 19 /// </summary> 20 private void InitralConfig() 21 { 22 //查询主机上存在的串口 23 comboBox_Port.Items.AddRange(SerialPort.GetPortNames()); 24 25 if (comboBox_Port.Items.Count > 0) 26 { 27 comboBox_Port.SelectedIndex = 0; 28 } 29 else 30 { 31 comboBox_Port.Text = "未检测到串口"; 32 } 33 comboBox_BaudRate.SelectedIndex = 5; 34 comboBox_DataBits.SelectedIndex = 0; 35 comboBox_StopBits.SelectedIndex = 0; 36 comboBox_CheckBits.SelectedIndex = 0; 37 pictureBox_Status.BackgroundImage = Properties.Resources.red; 38 39 //向ComDevice.DataReceived（是一个事件）注册一个方法Com_DataReceived，当端口类接收到信息时时会自动调用Com_DataReceived方法 40 ComDevice.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(Com_DataReceived); 41 } 42 43 /// <summary> 44 /// 一旦ComDevice.DataReceived事件发生，就将从串口接收到的数据显示到接收端对话框 45 /// </summary> 46 /// <param name="sender"></param> 47 /// <param name="e"></param> 48 private void Com_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) 49 { 50 //开辟接收缓冲区 51 byte[] ReDatas = new byte[ComDevice.BytesToRead]; 52 //从串口读取数据 53 ComDevice.Read(ReDatas, 0, ReDatas.Length); 54 //实现数据的解码与显示 55 AddData(ReDatas); 56 } 57 58 /// <summary> 59 /// 解码过程 60 /// </summary> 61 /// <param name="data">串口通信的数据编码方式因串口而异，需要查询串口相关信息以获取</param> 62 public void AddData(byte[] data) 63 { 64 if (radioButton_Hex.Checked) 65 { 66 StringBuilder sb = new StringBuilder(); 67 for (int i = 0; i < data.Length; i++) 68 { 69 sb.AppendFormat("{0:x2}" + " ", data[i]); 70 } 71 AddContent(sb.ToString().ToUpper()); 72 } 73 else if (radioButton_ASCII.Checked) 74 { 75 AddContent(new ASCIIEncoding().GetString(data)); 76 } 77 else if (radioButton_UTF8.Checked) 78 { 79 AddContent(new UTF8Encoding().GetString(data)); 80 } 81 else if (radioButton_Unicode.Checked) 82 { 83 AddContent(new UnicodeEncoding().GetString(data)); 84 } 85 else 86 { 87 StringBuilder sb = new StringBuilder(); 88 for (int i = 0; i < data.Length; i++) 89 { 90 sb.AppendFormat("{0:x2}" + " ", data[i]); 91 } 92 AddContent(sb.ToString().ToUpper()); 93 } 94 } 95 96 /// <summary> 97 /// 接收端对话框显示消息 98 /// </summary> 99 /// <param name="content"></param> 100 private void AddContent(string content) 101 { 102 BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate 103 { 104 textBox_Receive.AppendText(content); 105 })); 106 } 107 108 /// <summary> 109 /// 串口开关 110 /// </summary> 111 /// <param name="sender"></param> 112 /// <param name="e"></param> 113 private void button_Switch_Click(object sender, EventArgs e) 114 { 115 if (comboBox_Port.Items.Count <= 0) 116 { 117 MessageBox.Show("未发现可用串口，请检查硬件设备"); 118 return; 119 } 120 121 if (ComDevice.IsOpen == false) 122 { 123 //设置串口相关属性 124 ComDevice.PortName = comboBox_Port.SelectedItem.ToString(); 125 ComDevice.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox_BaudRate.SelectedItem.ToString()); 126 ComDevice.Parity = (Parity)Convert.ToInt32(comboBox_CheckBits.SelectedIndex.ToString()); 127 ComDevice.DataBits = Convert.ToInt32(comboBox_DataBits.SelectedItem.ToString()); 128 ComDevice.StopBits = (StopBits)Convert.ToInt32(comboBox_StopBits.SelectedItem.ToString()); 129 try 130 { 131 //开启串口 132 ComDevice.Open(); 133 button_Send.Enabled = true; 134 } 135 catch (Exception ex) 136 { 137 MessageBox.Show(ex.Message, "未能成功开启串口", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); 138 return; 139 } 140 button_Switch.Text = "关闭"; 141 pictureBox_Status.BackgroundImage = Properties.Resources.green; 142 } 143 else 144 { 145 try 146 { 147 //关闭串口 148 ComDevice.Close(); 149 button_Send.Enabled = false; 150 } 151 catch (Exception ex) 152 { 153 MessageBox.Show(ex.Message, "串口关闭错误", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); 154 } 155 button_Switch.Text = "开启"; 156 pictureBox_Status.BackgroundImage = Properties.Resources.red; 157 } 158 159 comboBox_Port.Enabled = !ComDevice.IsOpen; 160 comboBox_BaudRate.Enabled = !ComDevice.IsOpen; 161 comboBox_DataBits.Enabled = !ComDevice.IsOpen; 162 comboBox_StopBits.Enabled = !ComDevice.IsOpen; 163 comboBox_CheckBits.Enabled = !ComDevice.IsOpen; 164 } 165 166 167 /// <summary> 168 /// 将消息编码并发送 169 /// </summary> 170 /// <param name="sender"></param> 171 /// <param name="e"></param> 172 private void button_Send_Click(object sender, EventArgs e) 173 { 174 if (textBox_Receive.Text.Length > 0) 175 { 176 textBox_Receive.AppendText("\n"); 177 } 178 179 byte[] sendData = null; 180 181 if (radioButton_Hex.Checked) 182 { 183 sendData = strToHexByte(textBox_Send.Text.Trim()); 184 } 185 else if (radioButton_ASCII.Checked) 186 { 187 sendData = Encoding.ASCII.GetBytes(textBox_Send.Text.Trim()); 188 } 189 else if (radioButton_UTF8.Checked) 190 { 191 sendData = Encoding.UTF8.GetBytes(textBox_Send.Text.Trim()); 192 } 193 else if (radioButton_Unicode.Checked) 194 { 195 sendData = Encoding.Unicode.GetBytes(textBox_Send.Text.Trim()); 196 } 197 else 198 { 199 sendData = strToHexByte(textBox_Send.Text.Trim()); 200 } 201 202 SendData(sendData); 203 } 204 205 /// <summary> 206 /// 此函数将编码后的消息传递给串口 207 /// </summary> 208 /// <param name="data"></param> 209 /// <returns></returns> 210 public bool SendData(byte[] data) 211 { 212 if (ComDevice.IsOpen) 213 { 214 try 215 { 216 //将消息传递给串口 217 ComDevice.Write(data, 0, data.Length); 218 return true; 219 } 220 catch (Exception ex) 221 { 222 MessageBox.Show(ex.Message, "发送失败", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); 223 } 224 } 225 else 226 { 227 MessageBox.Show("串口未开启", "错误", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); 228 } 229 return false; 230 } 231 232 /// <summary> 233 /// 16进制编码 234 /// </summary> 235 /// <param name="hexString"></param> 236 /// <returns></returns> 237 private byte[] strToHexByte(string hexString) 238 { 239 hexString = hexString.Replace(" ", ""); 240 if ((hexString.Length % 2) != 0) hexString += " "; 241 byte[] returnBytes = new byte[hexString.Length / 2]; 242 for (int i = 0; i < returnBytes.Length; i++) 243 returnBytes[i] = Convert.ToByte(hexString.Substring(i * 2, 2).Replace(" ", ""), 16); 244 return returnBytes; 245 } 246 247 //以下两个指令是结合一款继电器而设计的 248 private void button_On_Click(object sender, EventArgs e) 249 { 250 textBox_Send.Text = "005A540001010000B0"; 251 } 252 253 private void button_Off_Click(object sender, EventArgs e) 254 { 255 textBox_Send.Text = "005A540002010000B1"; 256 } 257 } 258 }
软件实现基本界面
希望以上内容对入门串口编程有所帮助，在此感谢百度百科的参考和kasama1953文章的帮助。
