C#上位机:串口通讯

  • 基本介绍
  • 参数配置
  • 串口开关与检测
  • 数据发送
  • 数据接收
  • 相关功能函数
  • 基本介绍

    语言与开发技术:
    C#、Winform。
    串口通讯是上位机的基础功能,可以通过USB等COM串口进行数据的收发,实现数据采集,自动控制等功能。一套完整的串口通讯功能可以分为以下几个功能:属性设置,串口开关(检测),数据发送,数据接收。同时我们还有如下几个重要参数:
    波特率:
    波特率的大小代表每秒钟可以传输多少个二进制位,如波特率是9600,能每秒传输9600个二进制位。
    常用数值:
    4800
    9600
    14400
    19200
    38400
    56000
    57600
    115200
    128000
    256000
    起始位、停止位
    数据包从起始位开始,到停止位结束。起始信号用逻辑0的数据位表示,停止信号由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示,只要双方约定一致即可。
    常用数值:
    1
    1.5
    2
    None
    数据位
    起始位之后便是传输的主体数据内容了,也称为有效数据,其长度一般被约定为5、6、7或8位长。
    常用数值:
    5
    6
    7
    8
    奇偶校验位
    由于在通讯过程中易受到外部干扰导致传输数据出现偏差,所以在有效数据之后加上校验位解决。
    常用数值:
    Even
    Odd
    None

    参数配置

    先在界面端布置好控件,示例如下:
    大致结构:

    一些声明:

     SerialPort sp = null;//声明一个串口类
            bool isOpen = false;//打开串口标志位
            bool isSetProperty = false;//属性设置标志位
            bool isHex = false;//十六进制显示标志位
    

    后端代码示例:

     for (int i = 0; i < 10; i++)//最大支持到串口10,可根据自己需求增加
                {
                    cbxCOMPort.Items.Add("COM" + (i + 1).ToString());
    
                }
                cbxCOMPort.SelectedIndex = 0;
                //列出常用的波特率
                cbxBaudRate.Items.Add("1200");
                cbxBaudRate.Items.Add("2400");
                cbxBaudRate.Items.Add("4800");
                cbxBaudRate.Items.Add("9600");
                cbxBaudRate.Items.Add("19200");
                cbxBaudRate.Items.Add("38400");
                cbxBaudRate.Items.Add("43000");
                cbxBaudRate.Items.Add("56000");
                cbxBaudRate.Items.Add("57600");
                cbxBaudRate.Items.Add("115200");
                cbxBaudRate.SelectedIndex = 5;
                //列出停止位
                cbxStopBits.Items.Add("0");
                cbxStopBits.Items.Add("1");
                cbxStopBits.Items.Add("1.5");
                cbxStopBits.Items.Add("2");
                cbxStopBits.SelectedIndex = 1;
                //列出数据位
                cbxDataBits.Items.Add("8");
                cbxDataBits.Items.Add("7");
                cbxDataBits.Items.Add("6");
                cbxDataBits.Items.Add("5");
                cbxDataBits.SelectedIndex = 0;
                //列出奇偶校验位
                cbxParity.Items.Add("无");
                cbxParity.Items.Add("奇校验");
                cbxParity.Items.Add("偶校验");
                cbxParity.SelectedIndex = 0;
                //默认为Char显示
                rbnChar.Checked = true;
    

    属性设置,打开串口前代码端的参数配置:

     private void SetPortProperty()
            {
                sp = new SerialPort();
                sp.PortName = cbxCOMPort.Text.Trim();//设置串口名
                sp.BaudRate = Convert.ToInt32(cbxBaudRate.Text.Trim());//设置串口的波特率
                float f = Convert.ToSingle(cbxStopBits.Text.Trim());//设置停止位
                if (f == 0)
                {
                    sp.StopBits = StopBits.None;
                }
                else if (f == 1.5)
                {
                    sp.StopBits = StopBits.OnePointFive;
                }
                else if (f == 1)
                {
                    sp.StopBits = StopBits.One;
                }
                else if (f == 2)
                {
                    sp.StopBits = StopBits.Two;
                }
                else
                {
                    sp.StopBits = StopBits.One;
                }
                sp.DataBits = Convert.ToInt16(cbxDataBits.Text.Trim());//设置数据位
                string s = cbxParity.Text.Trim();//设置奇偶校验位
                if (s.CompareTo("无") == 0)
                {
                    sp.Parity = Parity.None;
                }
                else if (s.CompareTo("奇校验") == 0)
                {
                    sp.Parity = Parity.Odd;
                }
                else if (s.CompareTo("偶校验") == 0)
                {
                    sp.Parity = Parity.Even;
                }
                else
                {
                    sp.Parity = Parity.None;
                }
    
                sp.ReadTimeout = -1;//设置超时读取时间
                sp.RtsEnable = true;
    
                //定义DataReceived事件,当串口收到数据后触发事件
                sp.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(sp_DataReceived);
                if (rbnHex.Checked)
                {
                    isHex = true;
                }
                else
                {
                    isHex = false;
                }
            }
    

    串口开关与检测

    串口检测,即检测可用串口,并自动显示在界面:

     private void btnCheckCom_Click_1(object sender, EventArgs e)
            {
                bool comExistence = false;//有可用串口标志位
                cbxCOMPort.Items.Clear();//清除当前串口号中的所有串口名称
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    try
                    {
                        SerialPort sp = new SerialPort("COM" + (i + 1).ToString());
                        sp.Open();
                        sp.Close();
                        cbxCOMPort.Items.Add("COM" + (i + 1).ToString());
                        comExistence = true;
    
                    }
                    catch (Exception)
                    {
                        continue;
                    }
                }
    
                if (comExistence)
                {
                    cbxCOMPort.SelectedIndex = 0;//使ListBox显示第1个添加的索引
                }
                else
                {
                    MessageBox.Show("没有找到可用串口!", "错误提示");
                }
    
            }
    
    

    在此处可以添加开关触发接口,检测后自动连接,也可以在多个串口同时需要开启时设置串口位,比如XX功能串口要求串口号1-5,XX功能串口要求串口号6-10,然后在代码中更改for的范围;
    串口打开(关闭):

    /// <summary>
            /// 串口状态检测:是否设置、是否占用
            /// </summary>
            /// <param name="sender"></param>
            /// <param name="e"></param>
            private void btnOpenCom_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                if (isOpen == false)
                {
                    if (!CheckPortSetting())//检测串口设置
                    {
                        MessageBox.Show("串口未设置!", "错误提示");
                        return;
                    }
    
    
                    if (!isSetProperty)//串口未设置则设置串口
                    {
                        SetPortProperty();
                        isSetProperty = true;
                    }
                    try//打开串口
                    {
                        sp.Open();
                        isOpen = true;
                        btnOpenCom.Text = "关闭串口";
                       
                    }
                    catch (Exception)
                    {
                        //打开串口失败后,相应标志位取消
                        isSetProperty = false;
                        isOpen = false;
                        MessageBox.Show("串口无效或已被占用!", "错误提示");
                    }
                }
                else
                {
                    try//打开串口
                    {
                        sp.Close();
    
                        isOpen = false;
                        isSetProperty = false;
                        btnOpenCom.Text = "打开串口";
                       
                    }
                    finally { }
                }
            }
    

    数据发送

    设置发送数据的格式(字符or十六进制):

     /// <summary>
            /// 发送串口数据
            /// </summary>
            /// <param name="sender"></param>
            /// <param name="e"></param>
            private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
            {
                if (isOpen)//写串口数据
                {
                    try
                    {
                        byte[] data = null;
                        if (SendHex.Checked)
                        {
                            data = getBytesFromString(tbxSendData.Text);
                            sp.Write(data, 0, data.Length);
                        }
                        else
                            sp.WriteLine(tbxSendData.Text);
                    }
                    catch (Exception)
                    {
                        MessageBox.Show("发送数据时发生错误!", "错误提示");
                        return;
                    }
                }
                else
                {
                    MessageBox.Show("串口未打开!", "错误提示");
                    return;
                }
    
                if (!CheckSendData())//检测要发送的数据
                {
    
                    MessageBox.Show("请输入要发送的数据!", "错误提示");
                    return;
                }
            }
    

    数据接收

    接收数据时同样分为16进制接收和字符接收,并显示到界面的Text:

    private void sp_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(100);//延时100ms等待接收完数据
    
                // this.Invoke就是跨线程访问ui的方法
    
                this.Invoke((EventHandler)(delegate
                {
                    if (isHex == false)//格式判断
                    {
                        tbxRecvData.Text += sp.ReadLine();
                    }
                    else
                    {
                        Byte[] ReceivedData = new Byte[sp.BytesToRead];
                        sp.Read(ReceivedData, 0, ReceivedData.Length);
                        String RecvDataText = null;
                        String Hexadecimal = null; 
                            for (int i = screen; i < ReceivedData.Length - 1 - screen; i++)
                            {
                                RecvDataText += ("0x" + ReceivedData[i].ToString("X2") + "");
                                Hexadecimal = ReceivedData[i].ToString("X2");
                                //getHex.Text += Convert.ToString(GetHexadecimalValue(Hexadecimal)) + " ";
                            }
                        
                        tbxRecvData.Text += RecvDataText+ "\r\n";
                        //getHex.Text += "\r\n";
    
    
                    }
                    sp.DiscardInBuffer();//丢弃接收缓冲区数据
                }));
            }
    

    相关功能函数

    内容检查:

    /// <summary>
            /// 检查是否发送数据
            /// </summary>
            /// <returns></returns>
            private bool CheckSendData()
            {
                if (tbxSendData.Text.Trim() == "")
                    return false;
                return true;
            }
    

    格式转换:

    /// <summary>
            /// 把十六进制格式的字符串转换成字节数组。
            /// </summary>
            /// <param name="pString">要转换的十六进制格式的字符串</param>
            /// <returns>返回字节数组。</returns>
            public static byte[] getBytesFromString(string pString)
            {
                string[] str = pString.Split(' ');     //把十六进制格式的字符串按空格转换为字符串数组。
                byte[] bytes = new byte[str.Length];     //定义字节数组并初始化,长度为字符串数组的长度。
                for (int i = 0; i < str.Length; i++)     //遍历字符串数组,把每个字符串转换成字节类型赋值给每个字节变量。
                    bytes[i] = Convert.ToByte(Convert.ToInt32(str[i], 16));
                return bytes;     //返回字节数组。
            }
    

    还有可能用得到的进制转换:

     /// <summary>
            /// 十六进制换算为十进制
            /// </summary>
            /// <param name="strColorValue"></param>
            /// <returns></returns>
            public static int GetHexadecimalValue(String strColorValue)
            {
                char[] nums = strColorValue.ToCharArray();
                int total = 0;
                try
                {
                    for (int i = 0; i < nums.Length; i++)
                    {
                        String strNum = nums[i].ToString().ToUpper();
                        switch (strNum)
                        {
                            case "A":
                                strNum = "10";
                                break;
                            case "B":
                                strNum = "11";
                                break;
                            case "C":
                                strNum = "12";
                                break;
                            case "D":
                                strNum = "13";
                                break;
                            case "E":
                                strNum = "14";
                                break;
                            case "F":
                                strNum = "15";
                                break;
                            default:
                                break;
                        }
                        double power = Math.Pow(16, Convert.ToDouble(nums.Length - i - 1));
                        total += Convert.ToInt32(strNum) * Convert.ToInt32(power);
                        
                    }
    
                }
                catch (System.Exception ex)
                {
                    String strErorr = ex.ToString();
                    return -1;
                }
    
    
               return total;
            }
    
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