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C#實現簡單串口通信_C#教程

作者：RunnerDNA ? 更新時間： 2022-04-25 編程語言

串口通信（Serial Communications）是指外設和計算機間通過數據信號線、地線等按位（bit）進行傳輸數據的一種通信方式，屬于串行通信方式，能夠實現遠距離通信，長度可達1200米。盡管比按字節（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發送數據的同時用另一根線接收數據。串口通信最重要的參數是波特率、數據位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口，這些參數必須匹配。

串口通信的接口標準有很多，有 RS-232C、RS-232、RS-422A、RS-485 等。常用的就是 RS-232 和 RS-485。串口通信使用的大多都是 DB9 接口，如下圖。

1 載波檢測(DCD) 2 接受數據(RXD) 3 發出數據(TXD) 4 數據終端準備好(DTR) 5 信號地線(SG) 6 數據準備好(DSR) 7 請求發送(RTS) 8 清除發送(CTS) 9 振鈴指示(RI)

這里我們以 RS-232 接口進行演示。

1、數據包格式定為（10bytes）：

幀頭（0xAA，0x55），命令字（1byte），地址位（2bytes），數據位（2bytes），校驗位（1byte，和校驗），幀尾（0xFE，0xFE）

地址位和數據位都是高位在前。

數據封裝方法：

//數據打包
private byte[] DataPackage(byte cmd, int addr, int data)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? byte[] package = new byte[10];
? ? ? ? ? ? package[0] = 0xAA;//幀頭
? ? ? ? ? ? package[1] = 0x55;
? ? ? ? ? ? package[2] = cmd;//命令字 ? ?
? ? ? ? ? ? byte[] dataaddr = IntToByteArray(addr);
? ? ? ? ? ? package[3] = dataaddr[0];//地址高字節
? ? ? ? ? ? package[4] = dataaddr[1];//地址低字節
? ? ? ? ? ? byte[] value = IntToByteArray(data);
? ? ? ? ? ? package[5] = value[0];//數據高字節
? ? ? ? ? ? package[6] = value[1];//數據低字節
? ? ? ? ? ? package[7] = CheckSum(package);//校驗位
? ? ? ? ? ? package[8] = 0xFE;//幀尾
? ? ? ? ? ? package[9] = 0xFE;
? ? ? ? ? ? return package;
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //將int轉換成2位數組
? ? ? ? private static byte[] IntToByteArray(int value)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? int hvalue = (value >> 8) & 0xFF;
? ? ? ? ? ? int lValue = value & 0xFF;
? ? ? ? ? ? byte[] arr = new byte[] { (byte)hvalue, (byte)lValue };
? ? ? ? ? ? return arr;
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //得到和校驗碼
? ? ? ? private byte CheckSum(byte[] package)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? byte checksum = 0;
? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < package.Length; i++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? checksum += package[i];
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? return checksum;
? ? ? ? }

2、串口調用封裝類CommHelper.cs

internal class CommHelper
? ? {
? ? ? ? //委托
? ? ? ? public delegate void EventHandle(byte[] readBuffer);
? ? ? ? public event EventHandle DataReceived;
?
? ? ? ? public SerialPort serialPort;
? ? ? ? private Thread thread;
? ? ? ? volatile bool _keepReading;
?
? ? ? ? public CommHelper()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? serialPort = new SerialPort();
? ? ? ? ? ??
? ? ? ? ? ? thread = null;
? ? ? ? ? ? _keepReading = false;
?
? ? ? ? ? ? serialPort.ReadTimeout = -1;
? ? ? ? ? ? serialPort.WriteTimeout = 1000;
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //獲取串口打開狀態
? ? ? ? public bool IsOpen
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? get
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? return serialPort.IsOpen;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //開始讀取
? ? ? ? private void StartReading()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? if (!_keepReading)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? _keepReading = true;
? ? ? ? ? ? ? ? thread = new Thread(new ThreadStart(ReadPort));
? ? ? ? ? ? ? ? thread.Start();
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //停止讀取
? ? ? ? private void StopReading()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? if (_keepReading)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? _keepReading = false;
? ? ? ? ? ? ? ? thread.Join();
? ? ? ? ? ? ? ? thread = null;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //讀數據
? ? ? ? private void ReadPort()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? while (_keepReading)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if (serialPort.IsOpen)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int count = serialPort.BytesToRead;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (count > 0)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? byte[] readBuffer = new byte[count];
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? try
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Application.DoEvents();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? serialPort.Read(readBuffer, 0, count);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DataReceived?.Invoke(readBuffer);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.Sleep(100);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? catch (TimeoutException)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //寫數據
? ? ? ? public void WritePort(byte[] send, int offSet, int count)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? if (IsOpen)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? serialPort.Write(send, offSet, count);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //打開
? ? ? ? public void Open()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? Close();
? ? ? ? ? ? try
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? serialPort.Open();
? ? ? ? ? ? ? ? serialPort.RtsEnable = true;
? ? ? ? ? ? ? ? if (serialPort.IsOpen)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? StartReading();
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show("串口打開失??！");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? catch
? ? ? ? ? ? {
?
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //關閉
? ? ? ? public void Close()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? StopReading();
? ? ? ? ? ? serialPort.Close(); ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? }
? ? }

3、調用（模擬測試讀寫硬件版本號）

//地址存儲信息定義
private static int HARD_VERSION = 0;?? ??? ? ? ?//硬件版本號
? ? ? ?
//命令定義
private static byte RD_HV = 0;?? ??? ??? ? ? ?//讀硬件版本
private static byte WR_HV = 1;?? ??? ??? ? ? ?//寫硬件版本
?
private CommHelper comm = new CommHelper();
private bool GetCorrect = false; //用來標識是否已經接收到返回值
?
private List buffer = new List(1024);//默認分配1M內存，限制不能超過
private byte[] binary_data = new byte[10];//指定格式的某個完整數據
?
//串口初始化
private void InitComm()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? comm.serialPort.PortName = "COM1";
? ? ? ? ? ? comm.serialPort.BaudRate = 19200;
? ? ? ? ? ? try
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? comm.Open();
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? catch (Exception ex)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show(ex.Message);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? if (comm.IsOpen)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? comm.DataReceived += new CommHelper.EventHandle(comm_DataReceived);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //數據接收后處理
? ? ? ? private void comm_DataReceived(byte[] readBuffer)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? try
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? buffer.AddRange(readBuffer);//將數據放到緩存中
? ? ? ? ? ? ? ? //完整性判斷
? ? ? ? ? ? ? ? while (buffer.Count >= 10)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //查找數據頭
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (buffer[0] == 0xAA && buffer[1] == 0x55)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //和校驗
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? byte checksum = 0;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < 7; i++)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? checksum += buffer[i];
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (checksum != buffer[7])
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? buffer.RemoveRange(0, 10);//如果校驗失敗，從緩存中刪除這一包數據
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? continue;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? buffer.CopyTo(0, binary_data, 0, 10);//復制一條完整的數據到具體的數據緩存
?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //讀取硬件版本號
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (binary_data[2] == RD_HV && ByteArrayToInt(binary_data[3], binary_data[4]) == HARD_VERSION)//命令字為讀RD_HV，地址HARD_VERSION
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? GetCorrect = true;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? string data = ByteArrayToString(binary_data[5], binary_data[6]);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //這里可以處理數據更新界面展示
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? buffer.RemoveRange(0, 10);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? GetCorrect = false;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? buffer.RemoveAt(0);//如果數據開始不是頭，則刪除數據
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? catch
? ? ? ? ? ? {
?
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //將2位數組轉換成字符串
? ? ? ? private static string ByteArrayToString(byte arr1, byte arr2)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? int value = ByteArrayToInt(arr1, arr2);
? ? ? ? ? ? string str = Convert.ToString(value, 10);
? ? ? ? ? ? return str;
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //將2位數組轉換成10進制數
? ? ? ? private static int ByteArrayToInt(byte arr1, byte arr2)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? byte[] arr = new byte[] { arr1, arr2 };
? ? ? ? ? ? int value = (int)((arr[0] & 0xFF) << 8)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? | (arr[1] & 0xFF);
? ? ? ? ? ? return value;
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //讀取硬件版本號
? ? ? ? private void ReadHV()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? GetCorrect = false;
? ? ? ? ? ? try
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? comm.WritePort(DataPackage(RD_HV, HARD_VERSION, 0), 0, 10);//發送RD_E2P命令,地址HARD_VERSION
? ? ? ? ? ? ? ? Delay(100);
? ? ? ? ? ? ? ? if (GetCorrect == true)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show("硬件版本號讀取成功！");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show("硬件版本號讀取失敗！");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? catch (Exception ex)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show(ex.Message);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //寫入硬件版本號
? ? ? ? private void WriteHV()
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? if (tbVersion.Text.Length == 4 && isLegal(tbVersion.Text))//限定只能寫入4個字符且輸入合法
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? try
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int buf = Convert.ToInt32(tbVersion.Text);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? GetCorrect = false;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? comm.WritePort(DataPackage(WR_HV, HARD_VERSION, buf), 0, 10);//發送WR_HV命令,地址HARD_VERSION
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Delay(100);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (GetCorrect == true)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show("硬件版本號寫入成功！");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show("硬件版本號寫入失敗！");
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? catch (Exception ex)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show(ex.Message);
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? MessageBox.Show("硬件版本號數據格式錯誤！請重新寫入！");
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //判斷輸入是否合法，必須是數字
? ? ? ? private const string PATTERN = @"^[0-9]*$";
? ? ? ? private bool isLegal(string hex)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? return System.Text.RegularExpressions.Regex.IsMatch(hex, PATTERN);
? ? ? ? }
?
? ? ? ? //延時函數
? ? ? ? [DllImport("kernel32.dll")]
? ? ? ? static extern uint GetTickCount();
? ? ? ? static void Delay(uint ms)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? uint start = GetTickCount();
? ? ? ? ? ? while (GetTickCount() - start < ms)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? Application.DoEvents();
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }

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