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c#:使用串口通讯实现数据的发送和接收

article 2025/3/17 11:59:15

串口通讯（Serial Communication）是一种常见的硬件设备与计算机之间的数据传输方式，广泛应用于工业控制、嵌入式系统、传感器数据采集等领域。本文将详细介绍如何使用C#实现基于串口通讯的数据发送和接收，并结合代码示例解析其实现过程。

1. 概述

串口通讯的核心是System.IO.Ports.SerialPort类，它封装了串口操作的底层细节，提供了简单易用的接口。以下是串口通讯的基本流程：

1.初始化串口：设置串口参数（如波特率、数据位、停止位等）。

2.打开串口：通过SerialPort.Open方法打开串口。

3.发送数据：通过SerialPort.Write方法向串口发送数据。

4.接收数据：通过SerialPort.DataReceived事件异步接收数据。

5.处理数据：对接收到的数据进行解析和处理。

2. 关键技术点

2.1 SerialPort类

SerialPort是C#中用于实现串口通讯的核心类，提供了发送和接收数据的方法。

2.2 异步接收数据

通过SerialPort.DataReceived事件异步接收数据，避免阻塞主线程。

2.3 数据解析

接收到的数据通常是字节数组（byte[]），需要根据协议格式进行解析。

2.4 事件机制

通过事件机制将接收到的数据传递给其他模块处理。

3. 代码实现

以下是基于串口通讯实现数据发送和接收的代码示例。

3.1 SerialPortHelper类
SerialPortHelper类负责初始化串口、发送数据、接收数据以及处理数据。

public class SerialPortHelper
{
    private SerialPort serialPort; // 串口对象
    private List<byte> _buffer = new List<byte>(); // 数据缓冲区

    /// <summary>
    /// 自定义串口消息接收事件
    /// </summary>
    public event ReceiveDataEventHandler ReceiveDataEvent;

    public SerialPortHelper()
    {
        serialPort = new SerialPort();
    }

    /// <summary>
    /// 获取当前计算机所有的串行端口名
    /// </summary>
    public static string[] GetPortArray()
    {
        return SerialPort.GetPortNames(); // 获取所有可用串口
    }

    /// <summary>
    /// 设置串口参数
    /// </summary>
    public void SetSerialPort(string portName, int baudrate, Parity parity, int databits, StopBits stopBits)
    {
        serialPort.PortName = portName; // 端口名
        serialPort.BaudRate = baudrate; // 波特率
        serialPort.Parity = parity; // 奇偶校验
        serialPort.DataBits = databits; // 数据位
        serialPort.StopBits = stopBits; // 停止位
        serialPort.DataReceived += ReceiveDataMethod; // 订阅数据接收事件
    }

    /// <summary>
    /// 打开串口
    /// </summary>
    public void Open()
    {
        try
        {
            serialPort.Open(); // 打开串口
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine("Error opening serial port: " + ex.Message);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 关闭串口
    /// </summary>
    public void Close()
    {
        serialPort.Close(); // 关闭串口
    }

    /// <summary>
    /// 发送数据（字节数组）
    /// </summary>
    public void SendDataMethod(byte[] data)
    {
        if (!serialPort.IsOpen)
        {
            Open(); // 如果串口未打开，则先打开
        }
        serialPort.Write(data, 0, data.Length); // 发送数据
    }

    /// <summary>
    /// 发送数据（字符串）
    /// </summary>
    public void SendDataMethod(string data)
    {
        if (!serialPort.IsOpen)
        {
            Open(); // 如果串口未打开，则先打开
        }
        serialPort.Write(data); // 发送字符串
    }

    /// <summary>
    /// 数据接收事件处理方法
    /// </summary>
    private void ReceiveDataMethod(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
    {
        try
        {
            byte[] dataChunk = new byte[serialPort.BytesToRead]; // 读取缓冲区中的数据
            serialPort.Read(dataChunk, 0, dataChunk.Length);
            _buffer.AddRange(dataChunk); // 将数据添加到缓冲区

            while (_buffer.Count >= 3) // 确保缓冲区中有足够的数据
            {
                byte thirdByte = _buffer[1]; // 获取第三个字节（功能码）
                if (thirdByte == 0x03) // 功能码0x03
                {
                    if (_buffer.Count >= 19) // 检查是否有完整的数据包
                    {
                        byte[] completePacket = _buffer.GetRange(0, 19).ToArray(); // 提取完整数据包
                        TriggerReceiveDataEvent(completePacket); // 触发接收事件
                        _buffer.RemoveRange(0, 19); // 移除已处理的数据
                    }
                    else
                    {
                        break; // 数据不足，等待更多数据
                    }
                }
                else if (thirdByte == 0x10 || thirdByte == 0x06) // 功能码0x10或0x06
                {
                    byte[] dataToProcess = _buffer.ToArray(); // 处理整个缓冲区
                    TriggerReceiveDataEvent(dataToProcess); // 触发接收事件
                    _buffer.Clear(); // 清空缓冲区
                }
                else
                {
                    _buffer.RemoveRange(0, 3); // 移除无法识别的数据
                }
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine("Error processing serial port data: " + ex.Message);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 触发接收数据事件
    /// </summary>
    private void TriggerReceiveDataEvent(byte[] data)
    {
        if (ReceiveDataEvent != null)
        {
            ReceiveDataEventArg arg = new ReceiveDataEventArg(data); // 创建事件参数
            ReceiveDataEvent.Invoke(this, arg); // 触发事件
        }
    }
}

3.2 ReceiveDataEventArg类

ReceiveDataEventArg类用于封装接收到的数据，并作为事件参数传递。

public class ReceiveDataEventArg : EventArgs
{
    public byte[] Data { get; set; } // 接收到的数据

    public ReceiveDataEventArg(byte[] data)
    {
        Data = data; // 初始化数据
    }
}

3.3 主窗体（MainWindow）

主窗体负责初始化SerialPortHelper并处理接收到的数据。

public partial class MainWindow : Window
{
    private SerialPortHelper serialPortHelper;

    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        SettingComPorts(); // 初始化串口
    }

    private void SettingComPorts()
    {
        string portName = "COM8"; // 串口名称
        int baudRate = 115200; // 波特率
        Parity parity = Parity.None; // 奇偶校验
        int dataBits = 8; // 数据位
        StopBits stopBits = StopBits.One; // 停止位

        serialPortHelper = new SerialPortHelper();
        serialPortHelper.SetSerialPort(portName, baudRate, parity, dataBits, stopBits); // 设置串口参数
        serialPortHelper.Open(); // 打开串口
        serialPortHelper.ReceiveDataEvent += ReceiveDataEvent; // 订阅接收数据事件
    }

    /// <summary>
    /// 接收数据事件处理方法
    /// </summary>
    private void ReceiveDataEvent(object sender, ReceiveDataEventArg e)
    {
        byte[] receivedData = e.Data; // 获取接收到的数据
        if (receivedData[1] == 0x03) // 功能码0x03
        {
            int receiveDataLength = receivedData[2]; // 获取有效数据长度
            byte[] receiveDataBuffer = new byte[receiveDataLength];
            Array.Copy(receivedData, 3, receiveDataBuffer, 0, receiveDataLength); // 提取有效数据
            ushort[] units = messageData.GetUnitsFromByteArray(receiveDataBuffer); // 解析数据
            if (units != null)
            {
                List<ChannelData> channelDatas = databaseHelper.GetUUTInfo(units); // 获取设备信息
                UpdateDeviceInfo(channelDatas); // 更新UI
            }
        }
    }
}

4. 数据传递流程详解

4.1 初始化串口

在SettingComPorts方法中，设置串口参数并打开串口。

订阅ReceiveDataEvent事件以接收数据。

4.2 发送数据

通过SendDataMethod方法向串口发送数据。

4.3 接收数据

串口接收到数据后，触发ReceiveDataMethod方法。

将接收到的数据添加到缓冲区，并根据功能码解析数据。

4.4 处理数据

在ReceiveDataEvent方法中，解析接收到的数据并更新UI。

5. 关键技术解析

5.1 异步接收数据

通过SerialPort.DataReceived事件异步接收数据，避免阻塞主线程。

5.2 数据解析

根据功能码（如0x03、0x06）解析接收到的字节数组，提取有效数据。

5.3 事件机制

通过事件将接收到的数据传递给主窗体或其他模块处理。

6. 总结

本文详细介绍了如何使用C#实现基于串口通讯的数据发送和接收。通过SerialPort类，我们可以轻松实现串口通讯，并结合事件机制实现数据的传递和处理。串口通讯适用于硬件设备与计算机之间的数据传输，是工业控制和嵌入式系统开发中的重要技术。

希望这篇文章对您有所帮助！如果有任何问题，欢迎在评论区留言讨论。


http://www.kler.cn/a/588314.html

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