串行通讯之.NET SerialPort

1串行通讯之.NET SerialPort    2

1 枚举串口    2

2 打开/关闭串口    2

3 写数据    3

3.1 写二进制数据    3

3.2 写文本数据    4

4 读数据    5

4.1 读二进制数据    6

4.2 读一个字节    7

4.3 读一个字符    7

4.4 读全部文本    7

4.5 读文本到某个字符串    8

4.6 读一行文本    8

4.7 DataReceived事件    8

5 流控制    9

5.1 软件流控制(XON/XOFF    10

5.2 硬件流控制(RTS/CTS    10

6 输入信号    11

 

 

1串行通讯之.NET SerialPort

.NET 库中类System.IO.Ports.SerialPort用于串行通讯,本文对其使用进行简要说明。

1 枚举串口

函数System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames将获得系统所有的串口名称。C#代码如下:

string[] arrPort = System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames();

foreach (string s in arrPort)

{

}

2 打开/关闭串口

下面的 C# 代码将打开 COM100:1200,N,8,1

System.IO.Ports.SerialPort m_sp = new System.IO.Ports.SerialPort();

private void btnOpen_Click(object sender, EventArgs e)

{

m_sp.PortName = "COM100";            //串口

m_sp.BaudRate = 1200;                 //波特率:1200

m_sp.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;    //校验法:无

m_sp.DataBits = 8;                     //数据位:8

m_sp.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;     //停止位:1

try

{

m_sp.Open();        //打开串口

m_sp.DtrEnable = true;     //设置DTR为高电平(含义见下文)

m_sp.RtsEnable = true;     //设置RTS为高电平(含义见下文)

}

catch (System.Exception ex)

{//打开串口出错,显示错误信息

MessageBox.Show(ex.Message);

}

} 

下面的 C# 代码将关闭打开的串口

if(m_sp.IsOpen) //判断串口是否已经被打开

{

m_sp.Close(); //关闭串口

}

3 写数据

System.IO.Ports.SerialPort用于写串口数据的成员函数有四个,如下所示:

void Write(byte[] buffer, int offset, int count);

void Write(char[] buffer, int offset, int count);

写二进制数据

void Write(string text);

写文本数据

void WriteLine(string text); 

写一行文本

3.1 写二进制数据

void Write(byte[] buffer, int offset, int count);void Write(char[] buffer, int offset, int count);用于写二进制数据。它们的区别仅仅在于第一个参数不同:byte[]是无符号的,char[]是有符号的。对于二进制数据而言,bytechar没有实质的区别。

下面的C#代码,将写102400H

try

{

if(m_sp.IsOpen)

{

byte[] bt = new byte[1024];

m_sp.Write(bt,0,bt.Length); // 1024 00H

}

}

catch (System.Exception ex)

{//显示错误信息

MessageBox.Show(ex.Message);

}

注意:

1Write函数是同步的。以上面的代码为例,102400H在发送完之前,Write函数是不会返回的。波特率1200,发送1024个字节大概要耗时9秒。如果这段代码在主线程里,那么这9秒内整个程序将处于假死状态:无法响应用户的键盘、鼠标输入;

2WriteTimeout属性用于控制Write函数的最长耗时。它的默认值为System.IO.Ports.SerialPort.InfiniteTimeout,也就是-1。其含义为:Write函数不将所有数据写完绝不返回。可以修改此属性,如下面的代码:

try

{

if(m_sp.IsOpen)

{

byte[] bt = new byte[1024];

m_sp.WriteTimeout = 5000; //Write 函数最多耗时 5000 毫秒

m_sp.Write(bt,0,bt.Length); // 1024 00H

}

}

catch (System.Exception ex)

{//显示错误信息

MessageBox.Show(ex.Message);

}

上面的代码中,设置WriteTimeout属性为5秒。所以Write写数据时最多耗时5秒,超过这个时间未发的数据将被舍弃,Write函数抛出异常TimeoutException后立即返回。

3.2 写文本数据

下面是void Write(string text)的示例代码

try

{

if(m_sp.IsOpen)

{

m_sp.Encoding = System.Text.Encoding.GetEncoding(936);

m_sp.Write("串行通讯");

}

}

catch (System.Exception ex)

{//显示错误信息

MessageBox.Show(ex.Message);

}

首先设置代码页为936(即GBK码),Write(string text)函数根据代码页把字符串"串行通讯"转换为二进制数据,如下所示:

字符串

内码

B4 AE

D0 D0

CD A8

D1 B6

然后把二进制数据B4 AE D0 D0 CD A8 D1 B6发送出去。

函数void WriteLine(string text);等价于void Write(text + NewLine)。参考下面的代码:

try

{

if(m_sp.IsOpen)

{

m_sp.Encoding = System.Text.Encoding.GetEncoding(936);

m_sp.NewLine = "\r\n";

m_sp.WriteLine("串行通讯");

}

}

catch (System.Exception ex)

{//显示错误信息

MessageBox.Show(ex.Message);

}

代码m_sp.NewLine = "\r\n";设置行结束符为回车(0DH)换行(0AH)。m_sp.WriteLine("串行通讯");等价于m_sp.Write("串行通讯"+m_sp.NewLine);也就是m_sp.Write("串行通讯\r\n");

最终,发送出去的二进制数据为B4 AE D0 D0 CD A8 D1 B6 0D 0A

4 读数据

System.IO.Ports.SerialPort用于读串口数据的成员函数有七个,如下所示:

int ReadByte();

读取一个字节

int ReadChar(); 

读取一个字符

int Read(byte[] buffer, int offset, int count);

int Read(char[] buffer, int offset, int count);

读取二进制数据

string ReadExisting();

读取全部文本

string ReadTo(string value); 

读取文本到某个字符串

string ReadLine(); 

读取一行文本

4.1 读二进制数据

下面的C#代码,将读取 3 个字节的串口数据

if(m_sp.IsOpen)

{

try

{

byte[] b = new byte[3];

int n = m_sp.Read(b,0,3); //返回值是读取到的字节数

}

catch (System.Exception ex)

{

MessageBox.Show(ex.Message);

}

}

注意:

1Read函数是同步的。以上面的代码为例,3个字节的数据被读取之前,Read函数是不会返回的。如果这段代码在主线程里,那么整个程序将处于假死状态;

2ReadTimeout属性用于控制Read函数的最长耗时。它的默认值为System.IO.Ports.SerialPort.InfiniteTimeout,也就是-1。其含义为:Read函数未读取到串口数据之前是不会返回的。可以修改此属性,如下面的代码:

if(m_sp.IsOpen)

{

try

{

byte[] b = new byte[3];

m_sp.ReadTimeout = 2000;

int n = m_sp.Read(b,0,3); //返回值是读取到的字节数

}

catch (System.Exception ex)

{

MessageBox.Show(ex.Message);

}

}

上面的代码中,设置ReadTimeout属性为2秒。所以Read函数读数据时最多耗时2秒。超过这个时间未读取到数据,Read函数将抛出异常TimeoutException,然后返回。

4.2 读一个字节

int ReadByte();int Read(byte[] buffer, int offset, int count);类似,它的特点就是只读取一个字节的串口数据。

4.3 读一个字符

int ReadChar();是读取一个字符,这个稍微复杂些。它可能读取1~3个字节的数据,然后合为一个字符。

如:m_sp.Encoding = System.Text.Encoding.GetEncoding(936);即字符串编码为GBK。给m_sp发送"串"的GBK编码B4 AEReadChar首先读取一个字节得到B4H。这是一个汉字的区码,还得读取一个字节得到位码。最终ReadChar读取的是B4 AEReadChar的返回值是Unicode编码,即返回前会把GBK编码B4 AE转换为Unicode编码0x4E32

再如:m_sp.Encoding = System.Text.Encoding.UTF8;即字符串编码为UTF8。给m_sp发送"串"的UTF8编码E4 B8 B2ReadChar会读取三个字节的串口数据E4 B8 B2,然后将其转换为Unicode编码0x4E32,并返回这个数值。

4.4 读全部文本

函数string ReadExisting();读取串口输入缓冲区中的所有二进制数据,然后将其转换为字符串,最后返回字符串。

注意:

1ReadExisting会立即返回。如果输入缓冲区内没有数据,直接返回长度为零的空字符串;

2ReadExisting读取输入缓冲区后,有时会留几个字节。参考下面的代码:

m_sp.Encoding = System.Text.Encoding.GetEncoding(936);

string s = m_sp.ReadExisting();

int n = m_sp.BytesToRead; //输入缓冲区剩余的字节数

"串"、"行"的GBK编码分别为 B4 AED0 D0

首先发送 B4 AE D0 m_sp,运行上述代码。ReadExisting将获得B4 AE D0,"B4 AE"会被解释为"串",D0是汉字的区码,所以ReadExisting会将D0保留在输入缓冲区内。上述代码的运行结果就是:s""n1

然后发送D0 m_sp,运行上述代码。ReadExisting将获得D0 D0,"D0 D0"会被解释为"行"。上述代码的运行结果就是:s""n0

4.5 读文本到某个字符串

函数string ReadTo(string value);将在串口输入缓冲区内查找字符串value。找到了,就返回value之前的字符串,同时清除缓冲区内value及其之前的数据;未找到,就一直等待,直至超时。

4.6 读一行文本

函数string ReadLine();等价于ReadTo(NewLine)。使用前,请设置NewLine属性,指定行结束符。

4.7 DataReceived事件

串口输入缓冲区获得新数据后,会以DataReceived事件通知System.IO.Ports.SerialPort对象,可以在此时读取串口数据。请参考下面两段代码:

m_sp.ReceivedBytesThreshold = 1;

m_sp.DataReceived+=new System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventHandler(m_sp_DataReceived);

void m_sp_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)

{

int nRead = m_sp.BytesToRead;

if (nRead > 0)

{

byte[] data = new byte[nRead];

m_sp.Read(data, 0, nRead);

}

} 

m_sp.ReceivedBytesThreshold = 1;的含义:串口输入缓冲区获得新数据后,将检查缓冲区内已有的字节数,大于等于ReceivedBytesThreshold就会触发DataReceived事件。这里设置为1,显然就是一旦获得新数据后,立即触发DataReceived事件。

m_sp.DataReceived+=new System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventHandler(m_sp_DataReceived);的含义:对于DataReceived事件,用函数m_sp_DataReceived进行处理。

回调函数m_sp_DataReceived用于响应DataReceived事件,通常在这个函数里读取串口数据。它的第一个参数sender就是事件的发起者。上面的代码中,sender其实就是m_sp。也就是说:多个串口对象可以共用一个回调函数,通过sender可以区分是哪个串口对象。

回调函数是被一个多线程调用的,它不在主线程内。所以,不要在这个回调函数里直接访问界面控件。如下面的代码将将读取到的串口数据转换为字符串,然后显示在按钮Open上。红色代码处将产生异常。

void m_sp_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)

{

int nRead = m_sp.BytesToRead;

if (nRead > 0)

{

byte[] data = new byte[nRead];

m_sp.Read(data, 0, nRead);

btnOpen.Text = System.Text.Encoding.Default.GetString(data);

}

} 

可使用InvokeBeginInvoke改进上面的红色代码:

BeginInvoke(new Action<string>((x)=>{btnOpen.Text = x;})

,new Object[] {System.Text.Encoding.Default.GetString(data)});

5 流控制

串行通讯的双方,如果有一方反应较慢,另一方不管不顾的不停发送数据,就可能造成数据丢失。为了防止这种情况发生,需要使用流控制。

流控制也叫握手,System.IO.Ports.SerialPortHandshake属性用于设置流控制。它有四种取值:

System.IO.Ports.Handshake.None

System.IO.Ports.Handshake.XOnXOff

软件

System.IO.Ports.Handshake.RequestToSend

硬件

System.IO.Ports.Handshake.RequestToSendXOnXOff

硬件和软件

5.1 软件流控制(XON/XOFF

串口设备A给串口设备B发送数据。B忙不过来时(B的串口输入缓冲区快满了)会给A发送字符XOFF(一般为13H),A将暂停发送数据;B的串口输入缓冲区快空时,会给A发送字符XON(一般为11H),A将继续发送数据。

软件流控制最大的问题在于:通讯双方不能传输字符XONXOFF

5.2 硬件流控制(RTS/CTS

RTS/CTS流控制是硬件流控制的一种,需要按下图连线:

图1

串口设备A给串口设备B发送数据。B忙不过来时(B的串口输入缓冲区快满了)会设置自己的RTS为低电平,这样ACTS也变为低电平。A发现自己的CTS为低电平后,会停止发送数据;B的串口输入缓冲区快空时,会设置自己的RTS为高电平,这样ACTS也变为高电平。A发现自己的CTS为高电平后,会继续发送数据。

相同的道理,DTR/DSR也可以做硬件流控制。

现在再来看看如下代码:

m_sp.Open();

m_sp.DtrEnable = true;

m_sp.RtsEnable = true;

为什么打开串口时需要设置DTRRTS为高电平呢?原因就在于:如果对方设置了硬件流控制,而这边的DTRRTS为低电平,那么对方就不会给这边发送数据。

需要注意的是:RTS/CTS硬件流控制下,RTS的电平由系统自行调整。调用m_sp.RtsEnable = true;改变RTS的电平将会导致异常。

6 输入信号

上一节中,属性DtrEnableRtsEnable可以控制输出信号DTRRTS。与之相应的,属性CDHoldingCtsHoldingDsrHolding可读取输入信号。

CtsHolding true,说明对方的RTS为高电平(请按图1所示连线)。

DsrHolding true,说明对方的DTR为高电平(请按图1所示连线)。

posted @ 2016-11-15 19:30  hanford  阅读(8935)  评论(2编辑  收藏  举报