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。
时间： 2024-07-29 22:07:02