C#开发串口总结，并提炼串口辅助类到公用类库中

开发C#相关的项目有很多年了，一直没有接触串口的开发，近期由于工作的需要，需要了解熟悉对硬件串口的开发，通过对串口的深入了解，串口也不再是什么神秘的东西，利用SerailPort组件，对串口的各种操作也非常的方便，由于本人总是喜欢把一些常用的东西封装成可供重复利用的类库，因此，阅百家代码，提炼总结优化，把对串口的操作封装成一个公用的类库，应付日常的串口编程开发，也算是工作的一个阶段性总结吧。

先上图，了解串口的一些基本的东西，并逐步介绍相关的知识。

 

微软在 .NET FrameWork2.0中对串口通讯进行了封装，我们可以在.net2.0及以上版本开发时直接使用SerialPort类对串口进行读写操作。

SerialPort类的属性主要包括：

    1）串口名称（PortName） 

    2）波特率（BaudRate）

    3）数据位 DataBits

    4）停止位 StopBits
    5）奇偶校验 Parity 

SerialPort类的事件主要包括：

    DataReceived：用于异步接收串口数据事件

    ErrorReceived：错误处理事件

SerialPort类的方法主要包括： 

    Open();Close();Read();Write()、DiscardInBuffer()、DiscardOutBuffer()等

从上面的测试例子图中，我们可以看到，一般对串口的操作，需要提供串口号、波特率、数据位、停止位、奇偶校验的参数，用来构造一个串口操作类，以便实现具体的串口操作，而这些参数有的是系统内置的枚举参数，我们可以通过遍历枚举对象来绑定下来列表（如停止位、奇偶校验）；但有些参数却不是系统内置的枚举类型，例如波特率、数据位等，而且对这些参数操作也是串口开发经常用到的，因此，第一步，我对这些参数的绑定做了一个简单的封装。

1、先构造波特率、数据位这两个枚举对象，方便实际操作。

    /// <summary>
    /// 串口数据位列表（5,6,7,8）
    /// </summary>
    public enum SerialPortDatabits : int
    {
        FiveBits = 5,
        SixBits = 6,
        SeventBits = 7,
        EightBits = 8
    }

    /// <summary>
    /// 串口波特率列表。
    /// 75,110,150,300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,38400,56000,57600,
    /// 115200,128000,230400,256000
    /// </summary>
    public enum SerialPortBaudRates : int
    {
        BaudRate_75 = 75,
        BaudRate_110 = 110,
        BaudRate_150 = 150,
        BaudRate_300 = 300,
        BaudRate_600 = 600,
        BaudRate_1200 = 1200,
        BaudRate_2400 = 2400,
        BaudRate_4800 = 4800,
        BaudRate_9600 = 9600,
        BaudRate_14400 = 14400,
        BaudRate_19200 = 19200,
        BaudRate_28800 = 28800,
        BaudRate_38400 = 38400,
        BaudRate_56000 = 56000,
        BaudRate_57600 = 57600,
        BaudRate_115200 = 115200,
        BaudRate_128000 = 128000,
        BaudRate_230400 = 230400,
        BaudRate_256000 = 256000
   } 

 

2、对常用的参数下拉列表绑定做一个封装。

        /// <summary>
        /// 设置串口号
        /// </summary>
        /// <param name="obj"></param>
        public static void SetPortNameValues(ComboBox obj)
        {
            obj.Items.Clear();
            foreach (string str in SerialPort.GetPortNames())
            {
                obj.Items.Add(str);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置波特率
        /// </summary>
        public static void SetBauRateValues(ComboBox obj)
        {
            obj.Items.Clear();
            foreach (SerialPortBaudRates rate in Enum.GetValues(typeof(SerialPortBaudRates)))
            {
                obj.Items.Add(((int)rate).ToString());
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置数据位
        /// </summary>
        public static void SetDataBitsValues(ComboBox obj)
        {
            obj.Items.Clear();
            foreach (SerialPortDatabits databit in Enum.GetValues(typeof(SerialPortDatabits)))
            {
                obj.Items.Add(((int)databit).ToString());
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置校验位列表
        /// </summary>
        public static  void SetParityValues(ComboBox obj)
        {
            obj.Items.Clear();
            foreach (string str in Enum.GetNames(typeof(Parity)))
            {
                obj.Items.Add(str);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 设置停止位
        /// </summary>
        public static void SetStopBitValues(ComboBox obj)
        {
            obj.Items.Clear();
            foreach (string str in Enum.GetNames(typeof(StopBits)))
            {
                obj.Items.Add(str);
            } 
       }

这样我们在窗体界面代码中，绑定相关参数的数据源就很方便了，如下所示。

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            BindData();
        }

        private void BindData()
        {
            //绑定端口号
            SerialPortUtil.SetPortNameValues(txtPort);
            txtPort.SelectedIndex = 0;

            //波特率
            SerialPortUtil.SetBauRateValues(txtBaudRate);
            txtBaudRate.SelectedText = "57600";

            //数据位
            SerialPortUtil.SetDataBitsValues(txtDataBits);
            this.txtDataBits.SelectedText = "8";

            //校验位
            SerialPortUtil.SetParityValues(txtParity);
            this.txtParity.SelectedIndex = 0;

            //停止位
            SerialPortUtil.SetStopBitValues(txtStopBit);
            this.txtStopBit.SelectedIndex = 1;
          
            this.btnSend.Enabled = isOpened;
        }

3、 为了方便构造封装的窗口类，提供了两个不同类型参数的串口辅助类构造函数，一个可以使用枚举参数，一个使用字符串参数（最终转换为枚举参数对象），如下所示。使用枚举对象，不需要记住不同参数应该填写那些值，只需要从枚举中选择即可，方便又直观。

        /// <summary>
        /// 参数构造函数（使用枚举参数构造）
        /// </summary>
        /// <param name="baud">波特率</param>
        /// <param name="par">奇偶校验位</param>
        /// <param name="sBits">停止位</param>
        /// <param name="dBits">数据位</param>
        /// <param name="name">串口号</param>
        public SerialPortUtil(string name, SerialPortBaudRates baud, Parity par, SerialPortDatabits dBits, StopBits sBits)
        {
            _portName = name;
            _baudRate = baud;
            _parity = par;
            _dataBits = dBits;
            _stopBits = sBits;

            comPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(comPort_DataReceived);
            comPort.ErrorReceived += new SerialErrorReceivedEventHandler(comPort_ErrorReceived);
        }

        /// <summary>
        /// 参数构造函数（使用字符串参数构造）
        /// </summary>
        /// <param name="baud">波特率</param>
        /// <param name="par">奇偶校验位</param>
        /// <param name="sBits">停止位</param>
        /// <param name="dBits">数据位</param>
        /// <param name="name">串口号</param>
        public SerialPortUtil(string name, string baud, string par, string dBits, string sBits)
        {
            _portName = name;
            _baudRate = (SerialPortBaudRates)Enum.Parse(typeof(SerialPortBaudRates), baud);
            _parity = (Parity)Enum.Parse(typeof(Parity), par);
            _dataBits = (SerialPortDatabits)Enum.Parse(typeof(SerialPortDatabits), dBits);
            _stopBits = (StopBits)Enum.Parse(typeof(StopBits), sBits);

            comPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(comPort_DataReceived);
            comPort.ErrorReceived += new SerialErrorReceivedEventHandler(comPort_ErrorReceived);
       }

构造函数做好了，就很方便在实际的窗体界面函数中构造串口实例了，如下使用代码所示：

        private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                if (serial == null)
                {
                    try
                    {
                        string portname = this.txtPort.Text;
                        SerialPortBaudRates rate = (SerialPortBaudRates)Enum.Parse(typeof(SerialPortBaudRates), this.txtBaudRate.Text);//int.Parse(this.txtBaudRate.Text);
                        SerialPortDatabits databit = (SerialPortDatabits)int.Parse(this.txtDataBits.Text);
                        Parity party = (Parity)Enum.Parse(typeof(Parity), this.txtParity.Text);
                        StopBits stopbit = (StopBits)Enum.Parse(typeof(StopBits), this.txtStopBit.Text);

                        //使用枚举参数构造
                        //serial = new SerialPortUtil(portname, rate, party, databit, stopbit);
                        
                        //使用字符串参数构造
                        serial = new SerialPortUtil(portname, this.txtBaudRate.Text, this.txtParity.Text, this.txtDataBits.Text, this.txtStopBit.Text);
                        serial.DataReceived += new DataReceivedEventHandler(serial_DataReceived);

                    }
                    catch (Exception ex)
                    {
                        MessageBox.Show(ex.Message);
                        serial = null;
                        return;
                    }
                }

                if (!isOpened)
                {                    
                    serial.OpenPort();
                    btnConnect.Text = "断开";
                }
                else
                {
                    serial.ClosePort();
                    serial = null;

                    btnConnect.Text = "连接";
                }
                
                isOpened = !isOpened;
                this.btnSend.Enabled = isOpened;
                this.lblTips.Text = isOpened ? "已连接" : "未连接";
            }
            catch (Exception ex)
            {
                this.lblTips.Text = ex.Message;
                MessageBox.Show(ex.Message);
            }
       }

4、对串口数据的发送以及串口的一些基本操作进行简单封装，方便辅助类对串口进行相关操作。

        /// <summary>
        /// 端口是否已经打开
        /// </summary>
        public bool IsOpen
        {
            get
            {
                return comPort.IsOpen;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 打开端口
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public void OpenPort()
        {
            if (comPort.IsOpen) comPort.Close();

            comPort.PortName = _portName;
            comPort.BaudRate = (int)_baudRate;
            comPort.Parity = _parity;
            comPort.DataBits = (int)_dataBits;
            comPort.StopBits = _stopBits;

            comPort.Open();
        }

        /// <summary>
        /// 关闭端口
        /// </summary>
        public void ClosePort()
        {
            if (comPort.IsOpen) comPort.Close();
        }

        /// <summary>
        /// 丢弃来自串行驱动程序的接收和发送缓冲区的数据
        /// </summary>
        public void DiscardBuffer()
        {
            comPort.DiscardInBuffer();
            comPort.DiscardOutBuffer();
        }

        /// <summary>
        /// 写入数据
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        public void WriteData(string msg)
        {
            if (!(comPort.IsOpen)) comPort.Open();

            comPort.Write(msg);
        }

        /// <summary>
        /// 写入数据
        /// </summary>
        /// <param name="msg">写入端口的字节数组</param>
        public void WriteData(byte[] msg)
        {
            if (!(comPort.IsOpen)) comPort.Open();

            comPort.Write(msg, 0, msg.Length);
        }

        /// <summary>
        /// 写入数据
        /// </summary>
        /// <param name="msg">包含要写入端口的字节数组</param>
        /// <param name="offset">参数从0字节开始的字节偏移量</param>
        /// <param name="count">要写入的字节数</param>
        public void WriteData(byte[] msg, int offset, int count)
        {
            if (!(comPort.IsOpen)) comPort.Open();

            comPort.Write(msg, offset, count);
        }

6、接收数据的还原

这样基本上就对串口封装的差不多了，不过还有一个重要的操作就是对串口的数据进行接收，并进行处理。由于串口获取数据不是一次性完整的获取的，可能会被拆分为好几段，因此，如何还原接收到的数据也就是一个值得注意的问题，这个最好能根据协议来确定，如我的协议基本上是以“~”符号开始，以“#”符号结束，因此我对协议数据的还原，就有可依据的准则。

1）首先要构造一个数据处理的代理，和一个数据处理的事件参数类，如下所示。 

    public class DataReceivedEventArgs : EventArgs
    {
        public string DataReceived;
        public DataReceivedEventArgs(string m_DataReceived)
        {
            this.DataReceived = m_DataReceived;
        }
    }

    public delegate void DataReceivedEventHandler(DataReceivedEventArgs e); 

2）然后构造一个数据接收和错误处理的事件，如下所示

        /// <summary>
        /// 完整协议的记录处理事件
        /// </summary>
        public event DataReceivedEventHandler DataReceived;
        public event SerialErrorReceivedEventHandler Error; 

3）在构造函数添加相关的事件处理，如下所示

        /// <summary>
        /// 参数构造函数（使用枚举参数构造）
        /// </summary>
        /// <param name="baud">波特率</param>
        /// <param name="par">奇偶校验位</param>
        /// <param name="sBits">停止位</param>
        /// <param name="dBits">数据位</param>
        /// <param name="name">串口号</param>
        public SerialPortUtil(string name, SerialPortBaudRates baud, Parity par, SerialPortDatabits dBits, StopBits sBits)
        {
            _portName = name;
            _baudRate = baud;
            _parity = par;
            _dataBits = dBits;
            _stopBits = sBits;

            comPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(comPort_DataReceived);
            comPort.ErrorReceived += new SerialErrorReceivedEventHandler(comPort_ErrorReceived);
      }

 4）实现对数据的接收和错误的处理 

        /// <summary>
        /// 结束符比特
        /// </summary>
        public byte EndByte = 0x23;//string End = "#";


        /// <summary>
        /// 数据接收处理
        /// </summary>
        void comPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            //禁止接收事件时直接退出
            if (ReceiveEventFlag) return;

            #region 根据结束字节来判断是否全部获取完成
            List<byte> _byteData = new List<byte>();
            bool found = false;//是否检测到结束符号
            while (comPort.BytesToRead > 0 || !found)
            {
                byte[] readBuffer = new byte[comPort.ReadBufferSize + 1];
                int count = comPort.Read(readBuffer, 0, comPort.ReadBufferSize);
                for (int i = 0; i < count; i++)
                {
                    _byteData.Add(readBuffer[i]);

                    if (readBuffer[i] == EndByte)
                    {
                        found = true;
                    }
                }
            } 
            #endregion
            
            //字符转换
            string readString = System.Text.Encoding.Default.GetString(_byteData.ToArray(), 0, _byteData.Count);
            
            //触发整条记录的处理
            if (DataReceived != null)
            {
                DataReceived(new DataReceivedEventArgs(readString));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 错误处理函数
        /// </summary>
        void comPort_ErrorReceived(object sender, SerialErrorReceivedEventArgs e)
        {
            if (Error != null)
            {
                Error(sender, e);
            }
       }

在数据的接收还原中，我们用到了

 EndByte的变量，这个变量是协议数据的结束字符，如果检测到有这个字符的，就表明收到了一条完整的协议，可以把收到的字节数组组装成文本字符串，然后交给委托事件进行处理即可。

在外部的宿主程序中，当有数据收到的时候，辅助类会通知其对数据进行处理，如我们在宿主程序中绑定处理代码如下所示。

        void serial_DataReceived(DataReceivedEventArgs e)
        {
            this.txtReceived.Invoke(new MethodInvoker(delegate
            {
                this.txtReceived.AppendText(e.DataReceived + Environment.NewLine);
            }));
        }

这样，一旦收到一条完整的协议，界面上就会在文本框中增加一行数据，如前面的图所示

 

  

最后呈上该串口辅助类库提供下载，欢迎大家提供改善意见，多多交流。

https://files.cnblogs.com/wuhuacong/SerialPortUtil.rar 

主要研究技术：代码生成工具、Visio二次开发、送水管理软件等共享软件开发
    
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撰写人：伍华聪  http://www.iqidi.com