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(delegate103 {
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 try130 {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 else144 {145 try146 {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 else198 {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 try215 {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 else226 {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
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