C#串口通訊的執行個體教程

因為參加一個小項目，需要對繼電器進行串口控制，所以這兩天學習了基本的串口編程。同事那邊有JAVA的串口通訊包，不過是從網上下載的，比較零亂，難以準確掌握串口通訊的流程和內含。因此，個人通過學習網上大牛的方法，利用C#實現了基本的串口通訊編程。下面對學習成果進行總結歸納，希望對大家有所協助。

一、串口通訊簡介

串列介面（串口）是一種可以將接受來自CPU的並行資料字元轉換為連續的串列資料流發送出去，同時可將接受的串列資料流轉換為並行的資料字元供給CPU的器件。一般完成這種功能的電路，我們稱為串列介面電路。

串口通訊（Serial Communications）的概念非常簡單，串口按位（bit）發送和接收位元組。儘管比按位元組（byte）的並行通訊慢，但是串口可以在使用一根線發送資料的同時用另一根線接收資料。串口通訊最重要的參數是傳輸速率、資料位元、停止位和同位。對於兩個進行通訊的連接埠，這些參數必須匹配。

1. 傳輸速率：這是一個衡量符號傳輸速率的參數。指的是訊號被調製以後在單位時間內的變化，即單位時間內載波參數變化的次數，如每秒鐘傳送960個字元，而每個字元格式設定包含10位（1個起始位，1個停止位，8個資料位元），這時的傳輸速率為960Bd，位元速率為10位*960個/秒=9600bps。

2. 資料位元：這是衡量通訊中實際資料位元的參數。當電腦發送一個資訊包，實際的資料往往不會是8位的，標準的值是6、7和8位。標準的ASCII碼是0～127（7位），擴充的ASCII碼是0～255（8位）。

3. 停止位：用於表示單個包的最後幾位。典型的值為1，1.5和2位。由於資料是在傳輸線上定時的，並且每一個裝置有其自己的時鐘，很可能在通訊中兩台裝置間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，並且提供電腦校正時鐘同步的機會。

4. 校正位：在串口通訊中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有校正位也是可以的。

二、C#串口編程類

從.NET Framework 2.0開始，C#提供了SerialPort類用於實現串口控制。命名空間:System.IO.Ports。其中詳細成員介紹參看MSDN文檔。下面介紹其常用的欄位、方法和事件。

1. 常用欄位：

名稱	說明
PortName	擷取或設定通訊連接埠
BaudRate	擷取或設定串列傳輸速率
DataBits	擷取或設定每個位元組的標準資料位元長度
Parity	擷取或設定同位檢查協議
StopBits	擷取或設定每個位元組的標準停止位元

2. 常用方法：

名稱	說明
Close	關閉連接埠串連，將 IsOpen 屬性設定為 false，並釋放內部 Stream 對象
GetPortNames	擷取當前電腦的序列埠名稱數組
Open	開啟一個新的序列埠串連
Read	從 SerialPort 輸入緩衝區中讀取
Write	將資料寫入序列埠輸出緩衝區

3. 常用事件：

名稱	說明
DataReceived	表示將處理 SerialPort 對象的資料接收事件的方法

三、基本用法

下面結合已有的一款繼電器給出串口通訊的基本用法，以供參考。

  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         //定義連接埠類 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             //查詢主機上存在的串口 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 = "未檢測到串口"; 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（是一個事件）註冊一個方法Com_DataReceived，當連接埠類接收到資訊時時會自動調用Com_DataReceived方法 40             ComDevice.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(Com_DataReceived); 41         } 42  43         /// <summary> 44         /// 一旦ComDevice.DataReceived事件發生，就將從串口接收到的資料顯示到接收端對話方塊 45         /// </summary> 46         /// <param name="sender"></param> 47         /// <param name="e"></param> 48         private void Com_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) 49         { 50             //開闢接收緩衝區 51             byte[] ReDatas = new byte[ComDevice.BytesToRead]; 52             //從串口讀取資料 53             ComDevice.Read(ReDatas, 0, ReDatas.Length); 54             //實現資料的解碼與顯示 55             AddData(ReDatas); 56         } 57  58         /// <summary> 59         /// 解碼過程 60         /// </summary> 61         /// <param name="data">串口通訊的資料編碼方式因串口而異，需要查詢串口相關資訊以擷取</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         /// 接收端對話方塊顯示訊息 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         /// 串口開關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("未發現可用串口，請檢查硬體裝置");118                 return;119             }120 121             if (ComDevice.IsOpen == false)122             {123                 //設定串口相關屬性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                     //開啟串口132                     ComDevice.Open();133                     button_Send.Enabled = true;134                 }135                 catch (Exception ex)136                 {137                     MessageBox.Show(ex.Message, "未能成功開啟串口", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);138                     return;139                 }140                 button_Switch.Text = "關閉";141                 pictureBox_Status.BackgroundImage = Properties.Resources.green;142             }143             else144             {145                 try146                 {147                     //關閉串口148                     ComDevice.Close();149                     button_Send.Enabled = false;150                 }151                 catch (Exception ex)152                 {153                     MessageBox.Show(ex.Message, "串口關閉錯誤", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);154                 }155                 button_Switch.Text = "開啟";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         /// 將訊息編碼並發送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         /// 此函數將編碼後的訊息傳遞給串口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                     //將訊息傳遞給串口217                     ComDevice.Write(data, 0, data.Length);218                     return true;219                 }220                 catch (Exception ex)221                 {222                     MessageBox.Show(ex.Message, "發送失敗", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);223                 }224             }225             else226             {227                 MessageBox.Show("串口未開啟", "錯誤", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);228             }229             return false;230         }231 232         /// <summary>233         /// 16進位編碼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         //以下兩個指令是結合一款繼電器而設計的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 }

軟體實現基本介面