C# 串口连接的读取与发送（附串口工具的编写源码）

一、串口连接的打开与关闭

串口，即COM口，在.NET中使用 SerialPort 类进行操作。串口开启与关闭，是涉及慢速硬件的IO操作，频繁打开或关闭会影响整体处理速度，甚至导致打开或关闭串口失败。非特殊情况，串口一次性打开后，在退出程序时关闭串口即可。在打开串口前，可以设置一些常用的参数。常用的参数如下：

（1）串口的接受/发送超时时间：ReadTimeout/WriteTimeout。

(2) 串口的接受/发送缓存区大小：ReadBufferSize/WriteBufferSize。

具体代码如下：

 1             // Open Com
 2             _serialPort = new SerialPort(com, baud);
 3             if (_serialPort.IsOpen) _serialPort.Close();
 4 
 5             // Set the read / write timeouts
 6             _serialPort.ReadTimeout = 500;
 7             _serialPort.WriteTimeout = 500;
 8 
 9             // Set read / write buffer Size，the default of value is 1MB
10             _serialPort.ReadBufferSize = 1024 * 1024;
11             _serialPort.WriteBufferSize = 1024 * 1024;
12 
13             _serialPort.Open();
14 
15             // Discard Buffer
16             _serialPort.DiscardInBuffer();
17             _serialPort.DiscardOutBuffer();

需要注意的是超出缓冲区的部分会被直接丢弃。因此，如果需要使用串口传送大文件，那接收方和发送方都需要将各自的缓冲区域设置的足够大，以便能够一次性存储下大文件的二进制数组。若条件限制，缓冲区域不能设置过大，那就需要在发送大文件的时候按照发送缓冲区大小分包去发送，接收方按顺序把该数组组合起来形成接受文件的二进制数组。

二、串口发送

SerialPort 类发送支持二进制发送与文本发送，需要注意的是文本发送时，需要知道转换的规则，一般常用的是ASCII、UTF7、UTF-8、UNICODE、UTF32。具体代码如下：

 1         #region Send
 2         /// <summary>
 3         /// 发送消息（byte数组）
 4         /// </summary>
 5         /// <param name="buffer"></param>
 6         /// <param name="offset"></param>
 7         /// <param name="count"></param>
 8         public void Send(byte[] buffer, int offset, int count)
 9         {
10             lock (_mux)
11             {
12                 _serialPort.Write(buffer, offset, count);
13                 _sendCount += (count - offset);
14             }
15         }
16 
17         /// <summary>
18         /// 发送消息（字符串）
19         /// </summary>
20         /// <param name="encoding">字符串编码方式，具体方式见<see cref="Encoding"/></param>
21         /// <param name="message"></param>
22         public void Send(Encoding encoding , string message)
23         {
24             lock (_mux)
25             {
26                 var buffer = encoding.GetBytes(message);
27                 _serialPort.Write(buffer, 0, buffer.Length);
28                 _sendCount += buffer.Length;
29             }
30         }
31         #endregion

三、串口接受

串口接受需要注意，消息接受与消息处理要代码分离。不能把流程处理的代码放入信息接受处，因为消息处理或多或少会有耗时，这会造成当发送方发送过快时，接受方的接受缓冲区会缓存多条消息。我们可以把接受到的消息放入队列中，然后在外部线程中，尝试去拿出该条消息进行消费。采用 “生产-消费”模式。具体代码如下：

 1      #region Receive
 2         private void PushMessage()
 3         {
 4             _serialPort.DataReceived += (sender, e) =>
 5             {
 6                 lock (_mux)
 7                 {
 8                     if (_serialPort.IsOpen == false) return;
 9                     int length = _serialPort.BytesToRead;
10                     byte[] buffer = new byte[length];
11                     _serialPort.Read(buffer, 0, length);
12                     _receiveCount += length;
13                     _messageQueue.Enqueue(buffer);
14                     _messageWaitHandle.Set();
15                 }
16             };
17         }
18 
19         /// <summary>
20         /// 获取串口接受到的内容
21         /// </summary>
22         /// <param name="millisecondsToTimeout">取消息的超时时间</param>
23         /// <returns>返回byte数组</returns>
24         public byte[] TryMessage(int millisecondsToTimeout = -1)
25         {
26             if (_messageQueue.TryDequeue(out var message))
27             {
28                 return message;
29             }
30 
31             if (_messageWaitHandle.WaitOne(millisecondsToTimeout))
32             {
33                 if (_messageQueue.TryDequeue(out message))
34                 {
35                     return message;
36                 }
37             }
38             return default;
39         }
40         #endregion

四、完整代码与测试结果

串口工具类的完整代码如下：

View Code