C#开发串口通信实例及串口基础

上位机搬砖人

6393人浏览 · 2024-03-11 13:56:32

上位机搬砖人 · 2024-03-11 13:56:32 发布

一、串口通信简介

串行接口（串口）是一种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。一般完成这种功能的电路，我们称为串行接口电路。

串口通信（Serial Communications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。

1.波特率：这是一个衡量符号传输速率的参数。指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送960个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为960Bd，比特率为10位*960个/秒=9600bps。

2.数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据往往不会是8位的，标准的值是6、7和8位。标准的ASCII码是0～127（7位），扩展的ASCII码是0～255（8位）。

3.停止位：用于表示单个包的最后几位。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。

4.校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。常规有三种检错方式：无校验、偶校验、奇校验。

二、C#串口编程类

从.NET Framework 2.0开始，C#提供了SerialPort类用于实现串口控制。命名空间:System.IO.Ports。下面介绍其常用的字段、方法和事件。

1、常用字段：

名称	说明
PortName	获取或设置通信端口
BaudRate	获取或设置串行波特率
DataBits	获取或设置每个字节的标准数据位长度
Parity	获取或设置奇偶校验检查协议
StopBits	获取或设置每个字节的标准停止位数

2、常用方法：

名称	说明
Close	关闭端口连接，将IsOpen属性设置为false，并释放内部Stream对象
GetPortNames	获取当前计算机的串行端口名称数组
Open	打开一个新的串行端口连接
Read	从SerialPort输入缓冲区中读取
Write	将数据写入串行端口输出缓冲区

3、常用事件：

名称	说明
DataReceived	表示将处理 SerialPort 对象的数据接收事件的方法

三、C#开发串口实例

1、创建项目

此实例基于VS 2022开发，其他版本根据步骤来。

2、窗体设计

2.1、串口操作区

2.1.1、GroupBox组容器控件

a、在工具箱中，输入GroupBox ，拖拽到窗体界面中，调节合适的大小，把箭头指向GroupBox的框架；

b、右键打开属性界面，在Text中改写显示在界面的文字“串口参数”，然后在Font中改变字体的大小“宋体、四号”；

2.1.2、ladel文本控件

打开工具箱，输入ladel，拖拽5个过来界面上，依次按上面的操作把Text改成对应的名字。

2.1.3、comboBox选择控件

a、打开工具箱，输入comboBox，拖拽5个过来界面上，依次对应每一个。

b、波特率的comboBox2，右键打开属性，找到ltems（集合）点击右边的(...)打开编辑器，在里面输入下面的数据（复制就行，他会自动排序）

波特率内容：

1200

4800

9600

14400

19200

38400

43000

57600

76800

115200

128000

230400

256000

460800

921600

1382400

c、数据位的comboBox3，右键打开属性，找到ltems（集合）点击右边的(...)打开编辑器，在里面输入下面的数据（复制就行，他会自动排序）

数据位内容：

8
7
6
5

d、停止位的comboBox4，右键打开属性，找到ltems（集合）点击右边的(...)打开编辑器，在里面输入下面的数据（复制就行，他会自动排序）

停止位内容：

1
1.5
2

e、校验位的comboBox5，右键打开属性，找到ltems（集合）点击右边的(...)打开编辑器，在里面输入下面的数据（复制就行，他会自动排序）

校验位内容：

无
奇校验
偶校验

f、全部输入后，运行以下画面

2.1.4、serialPort串口控件

a、在工具箱中输入serialPort ，拖拽过来界面上，就会出现一下的界面，用来获取串口的信息。

b、双击窗口空白处，进入代码界面，添加代码。

添加方法text_Serial_port()来获取电脑的串口；

//添加方法text_Serial_port()来获取电脑的串口
private void text_Serial_port()
        {
            string[] ports = System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames(); //获得可用的串口
            for (int i = 0; i < ports.Length; i++)
            {
                comboBox1.Items.Add(ports[i]);
            }
            comboBox1.SelectedIndex = comboBox1.Items.Count > 0 ? 0 : -1;//如果里面有数据,显示第0个
        }

在Form1_load中调用方法text_Serial_port()；

//然后在Form1_load中调用方法text_Serial_port()
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            text_Serial_port();
        }

程序如下：

c、运行一下就有以下界面，如果出现右边的界面，说明电脑上没有虚拟串口，可以查询虚拟串口，有相关的资源；

2.1.5、串口初始化

a、在代码中添加初始化方法，并在然后在Form1_load中调用方法；

串口初始化方法

//添加串口初始化方法
        private void Initialization()
        {
            comboBox2.Text = "9600";//波特率设置为9600
            comboBox3.Text = "1";//数据位设置为1
            comboBox4.Text = "8";//停止位设置为8
            comboBox5.Text = "无";//校验位设置为无
        }

在Form1_load中调用串口初始化方法

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            text_Serial_port();//调用方法text_Serial_port()来获取电脑的串口
            Initialization();//调用初始化串口
        }

程序如下：

b、运行以下结果

2.1.6、Button按钮控件

a、打开工具箱，输入Button，找到并拖进界面中，调整大小，并在属性中的Text中改写成“打开串口”；

b、双击Button控件进入代码界面，在其中添加Button方法，即可打开串口；

串口的开、关

//串口的开、关
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (button1.Text == "打开串口")
    {
        try
        {
            serialPort1.PortName = comboBox1.Text;//获取要打开的串口
            serialPort1.BaudRate = int.Parse(comboBox2.Text);//获得波特率
            serialPort1.DataBits = int.Parse(comboBox4.Text);//获得数据位
            //设置停止位
            if (comboBox3.Text == "1")
            {
                serialPort1.StopBits = StopBits.One;
            }
            else if (comboBox3.Text == "1.5")
            {
                serialPort1.StopBits = StopBits.OnePointFive;
            }
            else if (comboBox3.Text == "2")
            {
                serialPort1.StopBits = StopBits.Two;
            }
            //设置校验位
            if (comboBox5.Text == "无")
            {
                serialPort1.Parity = Parity.None;
            }
            else if (comboBox5.Text == "奇校验")
            {
                serialPort1.Parity = Parity.Odd;
            }
            else if (comboBox5.Text == "偶校验")
            {
                serialPort1.Parity = Parity.Even;
            }
            serialPort1.Open();//打开串口
            button1.Text = "关闭串口";
        }
        catch (Exception err)
        {
            MessageBox.Show("打开失败" + err.ToString(), "提示！");
        }
    }
    else
    {
        //关闭串口
        try
        {
            serialPort1.Close();//关闭串口
        }
        catch (Exception) { }
        button1.Text = "打开串口"; //按钮显示打开
    }
}

程序如下：

b、运行以下结果

2.2、数据接收区

2.2.1、GroupBox组容器控件

a、在工具箱中，输入GroupBox ，拖拽到窗体界面中，调节合适的大小，把箭头指向GroupBox的框架；

b、右键打开属性界面，在Text中改写显示在界面的文字“数据接收”，然后在Font中改变字体的大小“宋体、四号”；

2.2.2、TextBox文本框控件

a、在工具箱中输入TextBox，拖到界面中，点击组件上面的小箭头，把MultiLine勾上，然后调节大小；

b、打开TextBox的属性，在BackColor中调节画面的颜色，在ForeColor中调节字体的颜色，这里我界面选择的是黑色，字体选择的是绿色；

2.2.3、DataReceived数据接收事件

a、将鼠标箭头指向serialPort右键打开属性，在属性页面点击那个闪电一样，在下面找到DataReceived；

b、双击“DataReceived”，进入程序界面；

读取并显示接收的信息；

//读取并显示接收的信息
private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
    int len = serialPort1.BytesToRead; //获取可以读取的字节数

    byte[] buff = new byte[len];
    serialPort1.Read(buff, 0, len);//把数据读取到数组中
    string reslut = Encoding.Default.GetString(buff);//将byte值根据为ASCII值转为string
    Invoke((new Action(() =>
    {
        //还应该添加16制转化
        textBox1.AppendText(" " + reslut);//追加显示在界面上        
    }
    )));
}

程序如下：

2.3、数据发送区

2.3.1、GroupBox组容器控件

a、在工具箱中，输入GroupBox ，拖拽到窗体界面中，调节合适的大小，把箭头指向GroupBox的框架；

b、右键打开属性界面，在Text中改写显示在界面的文字“数据接收”，然后在Font中改变字体的大小“宋体、四号”；

2.3.2、TextBox文本框控件

在工具箱中输入TextBox，拖到界面中，点击组件上面的小箭头，把MultiLine勾上，然后调节大小；

2.4、数据处理

2.4.1、GroupBox组容器控件

a、在工具箱中，输入GroupBox ，拖拽到窗体界面中，调节合适的大小，把箭头指向GroupBox的框架；

b、右键打开属性界面，在Text中改写显示在界面的文字“数据设置”，然后在Font中改变字体的大小“宋体、四号”；

2.4.2、16进制显示处理

a、工具箱中查找CheckBox，拖拽到界面中，并且把Text改成“16进制显示”；

b、添加字符串转换16进制显示方法

字符串转换16进制显示方法；

//字符串转换16进制显示方法
private string byteToHexstr(byte[] buff)
 {
     string str = "";
     try
     {
         if (buff != null)
         {

             for (int i = 0; i < buff.Length; i++)
             {
                 //char a = (char)buff[i];
                 //str += a.ToString();
                 str += buff[i].ToString("x2");
                 str += " ";//两个之间用空格
             }
             //str = new string(buff);
             return str;
         }
     }
     catch (Exception)
     {
         return str;
     }
     return str;
 }

程序运行：

2.4.3、数据显示区清除

a、在工具箱中找到Button拖拽过来界面，将Text改成“清除数据”；

b、双击清除按钮，添加代码；

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Clear();//清除数据显示区
}

程序如下：

2.4.4、发送数据处理

a、从工具箱中找到CheckBox并拖拽到界面，将Text改成“16进制发送”；

b、添加发送字符串转换16进制方法

字符串发送转16进制

//字符串转16进制
private byte[] strToHexbytes(string str)
{
    str = str.Replace(" ", "");//清除空格
    byte[] buff;
    if ((str.Length % 2) != 0)
    {
        buff = new byte[(str.Length + 1) / 2];
        try
        {
            for (int i = 0; i < buff.Length; i++)
            {
                buff[i] = Convert.ToByte(str.Substring(i * 2, 2), 16);
            }
            buff[buff.Length - 1] = Convert.ToByte(str.Substring(str.Length - 1, 1).PadLeft(2, '0'), 16);
            return buff;
        }
        catch (Exception err)
        {
            MessageBox.Show("含有f非16进制的字符", "提示");
            return null;
        }
    }
    else
    {
        buff = new byte[str.Length / 2];
        try
        {
            for (int i = 0; i < buff.Length; i++)
            {
                buff[i] = Convert.ToByte(str.Substring(i * 2, 2), 16);
            }
            //buff[buff.Length - 1] = Convert.ToByte(str.Substring(str.Length - 1, 1).PadLeft(2, '0'), 16);
        }
        catch (Exception err)
        {
            {
                MessageBox.Show("含有非16进制的字符", "提示");
                return null;
            }
        }
    }

    return buff;
}

2.4.5、发送数据

从工具箱中找到Button，将Text改成“发送信息”，双击按钮进入程序界面；

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //创建发送数据
    Task.Run(() => {
        send_();
    });
}

//发送数据
string data_;
private void send_()
{
    data_ = textBox2.Text.ToString();
    try
    {
        if (data_.Length != 0)
        {
            data_ += " ";
            if (checkBox2.Checked) //16进制发送
            {
                serialPort1.Write(Encoding.Default.GetString(strToHexbytes(data_)));
            }
            else
            {
                serialPort1.Write(data_);
                //byte[] byteArray = Encoding.Default.GetBytes(shuju);//Str 转为 Byte值
                //serialPort1.Write(byteArray, 0, byteArray.Length, 0, null, null); //发送数据         
            }
        }

    }
    catch (Exception) 
    { 
            
    }
}

2.4.6、清除发送数据

从工具箱中找到Button，将Text改成“清除数据”，双击按钮进入程序界面；

 private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
 {
     textBox2.Clear();//清除发送数据区
 }

3、完整设计

3.1、窗体界面

3.2、完整程序

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.IO.Ports;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using static System.Windows.Forms.VisualStyles.VisualStyleElement;

namespace 串口简易程序实例
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        //添加方法text_Serial_port()来获取电脑的串口
        private void text_Serial_port()
        {
            string[] ports = System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames(); //获得可用的串口
            for (int i = 0; i < ports.Length; i++)
            {
                comboBox1.Items.Add(ports[i]);
            }
            comboBox1.SelectedIndex = comboBox1.Items.Count > 0 ? 0 : -1;//如果里面有数据,显示第0个
        }

        //添加串口初始化方法
        private void Initialization()
        {
            comboBox2.Text = "9600";//波特率设置为9600
            comboBox3.Text = "1";//停止位设置为1
            comboBox4.Text = "8";//数据位设置为8
            comboBox5.Text = "无";//校验位设置为无
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            text_Serial_port();//调用方法text_Serial_port()来获取电脑的串口
            Initialization();//调用初始化串口
        }

        串口的开、关
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (button1.Text == "打开串口")
            {
                try
                {
                    serialPort1.PortName = comboBox1.Text;//获取要打开的串口
                    serialPort1.BaudRate = int.Parse(comboBox2.Text);//获得波特率
                    serialPort1.DataBits = int.Parse(comboBox4.Text);//获得数据位
                    //设置停止位
                    if (comboBox3.Text == "1")
                    {
                        serialPort1.StopBits = StopBits.One;
                    }
                    else if (comboBox3.Text == "1.5")
                    {
                        serialPort1.StopBits = StopBits.OnePointFive;
                    }
                    else if (comboBox3.Text == "2")
                    {
                        serialPort1.StopBits = StopBits.Two;
                    }
                    //设置校验位
                    if (comboBox5.Text == "无")
                    {
                        serialPort1.Parity = Parity.None;
                    }
                    else if (comboBox5.Text == "奇校验")
                    {
                        serialPort1.Parity = Parity.Odd;
                    }
                    else if (comboBox5.Text == "偶校验")
                    {
                        serialPort1.Parity = Parity.Even;
                    }
                    serialPort1.Open();//打开串口
                    button1.Text = "关闭串口";
                }
                catch (Exception err)
                {
                    MessageBox.Show("打开失败" + err.ToString(), "提示！");
                }
            }
            else
            {
                //关闭串口
                try
                {
                    serialPort1.Close();//关闭串口
                }
                catch (Exception) { }
                button1.Text = "打开串口"; //按钮显示打开
            }
        }

        //字符串转换16进制显示方法
        private string byteToHexstr(byte[] buff)
        {
            string str = "";
            try
            {
                if (buff != null)
                {

                    for (int i = 0; i < buff.Length; i++)
                    {
                        //char a = (char)buff[i];
                        //str += a.ToString();
                        str += buff[i].ToString("x2");
                        str += " ";//两个之间用空格
                    }
                    //str = new string(buff);
                    return str;
                }
            }
            catch (Exception)
            {
                return str;
            }
            return str;
        }

        //读取并显示接收的信息
        private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            int len = serialPort1.BytesToRead; //获取可以读取的字节数

            byte[] buff = new byte[len];
            serialPort1.Read(buff, 0, len);//把数据读取到数组中
            string reslut = Encoding.Default.GetString(buff);//将byte值根据为ASCII值转为string
            Invoke((new Action(() =>
            {
                if (checkBox1.Checked)//16进制显示选择按钮为真，转化为16进制显示
                {
                    textBox1.AppendText(" " + byteToHexstr(buff) + Environment.NewLine);//16进制显示并换行
                }
                else
                {
                    textBox1.AppendText(" " + reslut + Environment.NewLine);//字符串显示在界面上并换行
                }    
            }
            )));
        }

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            textBox1.Clear();//清除数据显示区
        }

        //字符串转16进制
        private byte[] strToHexbytes(string str)
        {
            str = str.Replace(" ", "");//清除空格
            byte[] buff;
            if ((str.Length % 2) != 0)
            {
                buff = new byte[(str.Length + 1) / 2];
                try
                {
                    for (int i = 0; i < buff.Length; i++)
                    {
                        buff[i] = Convert.ToByte(str.Substring(i * 2, 2), 16);
                    }
                    buff[buff.Length - 1] = Convert.ToByte(str.Substring(str.Length - 1, 1).PadLeft(2, '0'), 16);
                    return buff;
                }
                catch (Exception err)
                {
                    MessageBox.Show("含有f非16进制的字符", "提示");
                    return null;
                }
            }
            else
            {
                buff = new byte[str.Length / 2];
                try
                {
                    for (int i = 0; i < buff.Length; i++)
                    {
                        buff[i] = Convert.ToByte(str.Substring(i * 2, 2), 16);
                    }
                    //buff[buff.Length - 1] = Convert.ToByte(str.Substring(str.Length - 1, 1).PadLeft(2, '0'), 16);
                }
                catch (Exception err)
                {
                    {
                        MessageBox.Show("含有非16进制的字符", "提示");
                        return null;
                    }
                }
            }

            return buff;
        }

        private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //创建发送数据
            Task.Run(() => {
                send_();
            });
        }

        //发送数据
        string data_;
        private void send_()
        {
            data_ = textBox2.Text.ToString();
            try
            {
                if (data_.Length != 0)
                {
                    data_ += " ";
                    if (checkBox2.Checked) //16进制发送
                    {
                        serialPort1.Write(Encoding.Default.GetString(strToHexbytes(data_)));
                    }
                    else
                    {
                        serialPort1.Write(data_);
                        //byte[] byteArray = Encoding.Default.GetBytes(shuju);//Str 转为 Byte值
                        //serialPort1.Write(byteArray, 0, byteArray.Length, 0, null, null); //发送数据         
                    }
                }

            }
            catch (Exception) 
            { 
            
            }
        }
     private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
     {
         textBox2.Clear();//清除发送数据区
     }
    }
}

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