C# - 串口助手
串口通信工具准备
（1）sscom5.13.1.exe: 串口调试工具
（2）VSPD: 是一种虚拟串口驱动程序，用于模拟和创建多个虚拟串口，以便在计算机间进行串口通信
VSPD 串口介绍
Sent: 0 Bytes
表示从该串口发送出去的数据字节数为 0，即目前还没有通过这个串口向外发送任何数据。
Received: 0 Bytes
表示通过该串口接收到的数据字节数为 0，即目前还没有从这个串口接收到任何数据。
Baudrate emulation: Enabled
“波特率仿真已启用”，说明当前串口的波特率仿真功能处于开启状态。波特率仿真可以模拟不同波特率下的通信场景，用于调试或测试串口通信在不同速率下的表现。
Pinout: Standard
“引脚排列：标准”，表示该串口采用的是标准的引脚定义。串口（如 RS - 232 等）有规范的引脚功能定义（如 TXD 用于发送数据、RXD 用于接收数据等），“Standard” 说明遵循了通用的标准引脚配置。
波特率
bit 与 byte
- bit 就是位，也叫比特位，是计算机中最小的单位；
- byte 是字节，也就是 B；
- 1 字节（byte）=8 位（bit）既
- 位只有两种形式 0 和 1，只能表示 2 种状态，而字节是有 8 个位组成的。可以表示 256 个状态。
- 1byte = 8 bit， 1KB= 1024 byte，1MB = 1024 KB，1G = 1024 MB，1T = 1024 G。
波特率：表示每秒传输 BIT 的位数
校验位
- 无校验（no parity）
- 奇校验（odd parity）：如果字符数据位中 "1" 的数目是偶数，校验位为 "1"，如果 "1" 的数目是奇数，校验位应为 "0"。（校验位调整个数）
- 偶校验（even parity）：如果字符数据位中 "1" 的数目是偶数，则校验位应为 "0"，如果是奇数则为 "1"。（校验位调整个数）
- mark parity：校验位始终为 1
- space parity：校验位始终为 0
数据位
- 数据位：紧跟在起始位之后，是通信中的真正有效信息。数据位的位数可以由通信双方共同约定，一般可以是 5 位、7 位或 8 位，标准的 ASCII 码是 0~127（7 位），扩展的 ASCII 码是 0~255（8 位）。传输数据时先传送字符的低位，后传送字符的高位。
停止位
- 表示单个包的最后一位。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。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。
private void initSerialPort()
{
_serialPort = new SerialPort();
_serialPort.PortName = this.cbb_comList.Text;
_serialPort.BaudRate = int.Parse(this.cbb_baudRate.Text);
/**
* 奇
偶
无
标志
空格
*
*/
switch (this.cbb_parityBit.Text)
{
case "奇":
_serialPort.Parity = Parity.Odd;
break;
case "偶":
_serialPort.Parity = Parity.Even;
break;
case "无":
_serialPort.Parity = Parity.None;
break;
default:
break;
}
/*
* 4
5
6
7
8
*/
_serialPort.DataBits = int.Parse(this.cbb_dataBit.Text);
// 1, 1.5, 2
switch (this.cbb_stopBit.Text)
{
case "1":
_serialPort.StopBits = StopBits.One;
break;
case "1.5":
_serialPort.StopBits = StopBits.OnePointFive;
break;
case "2":
_serialPort.StopBits = StopBits.Two;
break;
default:
break;
}
_serialPort.DataReceived += _serialPort_DataReceived;
}
获取设备的串口
/// <summary>
/// 获取设备的串口
/// </summary>
private void SerialLoad()
{
// 打开Windows注册表中的串口设备映射位置
RegistryKey keyCon = Registry.LocalMachine.OpenSubKey(@"HARDWARE\DEVICEMAP\SERIALCOMM");
// 获取所有串口设备的值名称数组
string[] serialComms = keyCon.GetValueNames();
// 遍历每个串口设备
foreach (var item in serialComms)
{
// 从注册表中获取具体的串口名称（如COM1, COM2等）
string name = (string)keyCon.GetValue(item);
// 将串口名称添加到_comList中，并设置isOpen属性为false
_comList.Add(new SerialPortList() { portName = name, isOpen = false });
}
}
SerialPort 类
串口数据的接收
public int Read(byte[] buffer, int offset, int count);public int Read(char[] buffer, int offset, int count);public int ReadByte();public int ReadChar();public string ReadExisting();public string ReadLine();public string ReadTo(string value);public event SerialDataReceivedEventHandler DataReceived;
串口数据的发送
public void Write(byte[] buffer, int offset, int count);public void Write(string text);public void Write(char[] buffer, int offset, int count);public void WriteLine(string text);
串口数据：接收字符的处理
-
将数据接收并缓存到数据缓存区（
List<byte>优于byte[]） -
字符的编码格式：“GB2312”，“UTF8” 等等...
EncodingInfo[] encodingInfos = Encoding.GetEncodings(); -
使用 GB2312 处理接收的数据
ribreceive.AppendText(Encoding.GetEncoding("gb2312").GetString(data).Replace("\0", "\\0"));
异步线程：更新 UI
this.Invoke((EventHandler)delegate{});
执行一个异步线程来处理跨线程的数据。
DataReceived 是在辅助线程执行，数据要更新到 UI 的主线程时，这个操作就跨线程了，可以通过异步线程来执行更新。
发送数据
private void SendMessage()
{
_serialPort.Write(sendBuffer.ToArray(), 0, sendBuffer.Count);
sendCount += sendBuffer.Count;
this.tsslab_sendCount.Text = sendCount.ToString();
}
接收数据
private void _serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
try
{
byte[] dataTemp = new byte[_serialPort.BytesToRead];
_serialPort.Read(dataTemp, 0, dataTemp.Length);
receiveBuffer.AddRange(dataTemp);
receiveCount += dataTemp.Length;
this.Invoke(new Action(() =>
{
string str = string.Empty;
if (this.chb_receiveConfig_hexadecimal.Checked)
{
// 转换为十六进制字符串显示，结果示例："00-01"
string hexDisplay = BitConverter.ToString(dataTemp);
str = hexDisplay.Replace("-", " ");
}
else
{
//直接获取文本
str = Encoding.GetEncoding("gb2312").GetString(dataTemp);
str = str.Replace("\0", "\\0"); //处理0
}
this.rtb_receiveTxt.AppendText(str);
}));
}
catch (Exception ex)
{
// 异常处理
Console.WriteLine("Error in _serialPort_DataReceived: " + ex.Message);
}
}
编码问题 gb2312：
System.ArgumentException:“'gb2312' is not a supported encoding name. For information on defining a custom encoding, see the documentation for the Encoding.RegisterProvider method. (Parameter 'name')”
public Form1()
{
InitializeComponent();
// 注册编码提供程序以支持GB2312等编码
Encoding.RegisterProvider(CodePagesEncodingProvider.Instance);
InitForm();
}
解析数据
数据大小端
大端模式：是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；这和我们的阅读习惯一致。
小端模式：是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低。*/
示例说明
以一个 16 位（2 字节）的整数 0x1234 为例，在内存中的存储情况如下（假设内存地址从低到高增长）：
大端模式：
内存低地址处存放高位字节 0x12，内存高地址处存放低位字节 0x34。
用表格表示：
| 内存地址 | 存储内容 |
| ---- | ---- |
| 低地址 | 0x12 |
| 高地址 | 0x34 |
小端模式：
内存低地址处存放低位字节 0x34，内存高地址处存放高位字节 0x12。
用表格表示：
| 内存地址 | 存储内容 |
| ---- | ---- |
| 低地址 | 0x34 |
| 高地址 | 0x12 |
对于 32 位（4 字节）整数 0x12345678，存储情况如下：
大端模式：
| 内存地址 | 存储内容 |
| ---- | ---- |
| 低地址 | 0x12 |
| | 0x34 |
| | 0x56 |
| 高地址 | 0x78 |
小端模式：
| 内存地址 | 存储内容 |
| ---- | ---- |
| 低地址 | 0x78 |
| | 0x56 |
| | 0x34 |
| 高地址 | 0x12 |
不同平台的使用情况
- 大端模式：常见于一些网络设备和部分处理器架构，如 PowerPC 架构。在网络通信中，遵循大端模式的网络字节序（Network Byte Order）是标准约定，这样可以保证不同设备之间通信时数据字节顺序的一致性，例如在 TCP/IP 协议中，传输层头部中的端口号、序号等多字节数据都采用大端模式存储和传输。
- 小端模式：被 x86 架构的处理器广泛采用，像常见的个人计算机（PC）大多基于 x86 架构，使用小端模式进行数据存储 。此外，ARM 架构在默认情况下也采用小端模式。
解析数据处理
- 关键：queue 队列的先进先出逻辑
- 关键：控制协议，决定了数据解析逻辑，不同数据解析方式不同
- 案例：帧头 (0x7F)+ 数据长度 + 数据 + CRC
- 数据样本：7f+04+31323334+DE10
发送数据
接收数据
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace 串口demo1
{
public static class ParsingHelper
{
/// <summary>
/// * 解析数据
/// 字节位置 | 十六进制值 | 含义
/// 0 | 7F | 帧头（起始标志）
/// 1 | 04 | 数据长度（有效数据字节数）
/// 2-5 | 31 32 33 34 | 有效数据（负载）
/// 6-7 | DE 10 | 校验码（如 CRC16）
///
/// @param dataTemp 待解析数据
/// @param bufferQueue 缓存队列
/// @param frameHeader 帧头
/// @return 解析后的数据
/// </summary>
/// <param name="dataTemp"></param>
/// <param name="bufferQueue"></param>
/// <param name="frameHeader"></param>
/// <returns></returns>
public static byte[] ParsingData(byte[] dataTemp, Queue<byte> bufferQueue, byte[] frameHeader)
{
if (frameHeader == null)
{
frameHeader = new byte[] { 0x7F };
}
bool isHeadRecive = false;
int frameLength = 0;
// 解析数据 queue
foreach (byte item in dataTemp)
{
// 入列
bufferQueue.Enqueue(item);
}
// 1.解析获取帧头
if (isHeadRecive == false)
{
while (bufferQueue.Count >= frameHeader.Length)
{
// 检查是否匹配帧头
bool headerMatch = true;
var queueArray = bufferQueue.ToArray();
for (int i = 0; i < frameHeader.Length; i++)
{
if (queueArray[i] != frameHeader[i])
{
headerMatch = false;
break;
}
}
if (headerMatch)
{
isHeadRecive = true;
Debug.WriteLine($"{BitConverter.ToString(frameHeader)} is received !!");
break;
}
else
{
// 不匹配则移除第一个字节继续查找
bufferQueue.Dequeue();
Debug.WriteLine($"Header mismatch, Dequeue !!");
}
}
}
if (isHeadRecive)
{
// 计算需要的最小长度: 帧头长度 + 长度字段(1字节)
int minLength = frameHeader.Length + 1;
if (bufferQueue.Count >= minLength)
{
var queueArray = bufferQueue.ToArray();
// 获取数据长度字段（在帧头之后）
frameLength = queueArray[frameHeader.Length];
Debug.WriteLine(DateTime.Now.ToLongTimeString());
Debug.WriteLine($"show the data in bufferQueue{HexHelper.BytesToHexString(queueArray)}");
Debug.WriteLine($"frame length ={String.Format("{0:X2}", frameLength)}");
// 计算完整帧长度: 帧头 + 长度字段 + 数据 + 校验(2字节)
int fullFrameLength = frameHeader.Length + 1 + frameLength + 2;
if (bufferQueue.Count >= fullFrameLength)
{
byte[] frameBuffer = new byte[fullFrameLength];
Array.Copy(queueArray, 0, frameBuffer, 0, fullFrameLength);
if (crc_check(frameBuffer))
{
Debug.WriteLine("frame is check ok, pick it");
// 移除已处理的数据
for (int i = 0; i < fullFrameLength; i++)
{
bufferQueue.Dequeue();
}
return frameBuffer;
}
else
{
// CRC校验失败，移除帧头继续查找
Debug.WriteLine("bad frame, drop it");
bufferQueue.Dequeue(); // 只移除第一个字节继续查找
}
}
}
}
return new byte[0];
}
private static bool crc_check(byte[] frameBuffer)
{
/*大端模式: 是指数据的高字节保存在内存的低地址中，
* 而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储
* 模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址
* 由小向大增加，而数据从高位往低位放；这和我们的
* 阅读习惯一致。
*
* 小端模式: 是指数据的高字节保存在内存的高地址中，
* 而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模
* 式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址
* 部分权值高，低地址部分权值低。
*/
bool ret = false;
byte[] temp = new byte[frameBuffer.Length - 2];
Array.Copy(frameBuffer, 0, temp, 0, temp.Length);
byte[] crcdata = DataCheck.DataCrc16_Ccitt(temp, DataCheck.BigOrLittle.BigEndian);
if (crcdata[0] == frameBuffer[frameBuffer.Length - 2] &&
crcdata[1] == frameBuffer[frameBuffer.Length - 1])
{
// check ok
ret = true;
}
return ret;
}
}
}
form.cs 接受数据
/// <summary>
/// 接收数据
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void _serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
try
{
byte[] dataTemp = new byte[_serialPort.BytesToRead];
_serialPort.Read(dataTemp, 0, dataTemp.Length);
receiveBuffer.AddRange(dataTemp);
receiveCount += dataTemp.Length;
this.tsslab_receiveCount.Text = receiveCount.ToString();
if (!chb_parsing_start.Checked)
{
this.Invoke(new Action(() =>
{
string str = string.Empty;
if (this.chb_receiveConfig_hexadecimal.Checked)
{
// 转换为十六进制字符串显示，结果示例："00-01"
string hexDisplay = BitConverter.ToString(dataTemp);
str = hexDisplay.Replace("-", " ");
}
else
{
//直接获取文本
str = Encoding.GetEncoding("gb2312").GetString(dataTemp);
str = str.Replace("\0", "\\0"); //处理0
}
this.rtb_receiveTxt.AppendText(str);
}));
}
else
{
//解析数据
byte[] frameBuffer = ParsingHelper.ParsingData(dataTemp, bufferQueue, new byte[] { 0x7f });
if (frameBuffer.Length > 0)
{
this.Invoke(new Action(() =>
{
this.txt_Parsing_dataAll.Text = HexHelper.BytesToHexString(frameBuffer);
this.txt_Parsing_data1.Text = String.Format("{0:X2}", frameBuffer[2]);
this.txt_Parsing_data2.Text = String.Format("{0:X2}", frameBuffer[3]);
this.txt_Parsing_data3.Text = String.Format("{0:X2}", frameBuffer[4]);
this.txt_Parsing_data4.Text = String.Format("{0:X2}", frameBuffer[5]);
}));
}
}
}
catch (Exception ex)
{
// 异常处理
Console.WriteLine("Error in _serialPort_DataReceived: " + ex.Message);
}
}
浙公网安备 33010602011771号