C# シリアル通信サンプル チュートリアル

私はリレーのシリアル ポート制御を必要とする小規模なプロジェクトに参加したため、過去 2 日間で基本的なシリアル ポート プログラミングを学びました。同僚は JAVA シリアル通信パッケージを持っていますが、これはインターネットからダウンロードしたもので、非常に複雑で、シリアル通信のプロセスと内容を正確に把握するのは困難です。そのため、私はオンラインの専門家の手法を学び、C# を使用した基本的なシリアル通信プログラミングを個人的に実装しました。以下に学習結果をまとめますので、皆様のお役に立てれば幸いです。

1. シリアルポート通信の概要

シリアルインターフェイス（シリアルポート）は、CPUから受信したパラレルデータ文字を連続シリアルデータストリームに変換して送信すると同時に、受信したシリアル データ ストリームは、デバイスでパラレル データ文字に変換され、CPU に供給されます。一般に、この機能を実現する回路をシリアルインターフェース回路と呼びます。

シリアル通信の概念は非常に単純です。シリアル ポートはバイトを少しずつ送受信します。バイト単位のパラレル通信よりも遅いですが、シリアル ポートは、あるワイヤでデータを送信しながら、別のワイヤでデータを受信できます。シリアル通信の最も重要なパラメータは、ボー レート、データ ビット、ストップ ビット、パリティです。 2 つのポートが通信するには、これらのパラメータが一致する必要があります。

1. ボーレート: これは、シンボルの送信速度を測定するパラメータです。これは、信号が変調された後の単位時間の変化、つまり、単位時間あたりのキャリア パラメータの変化の数を指します。たとえば、1 秒あたり 960 文字が送信され、各文字フォーマットには 10 ビット (開始ビット 1、ビット 1) が含まれます。ストップ ビット、8 データ ビット）、このときのボー レートは 960Bd、ビット レートは 10 ビット * 960 ビット/秒 = 9600bps となります。

2. データビット: これは、通信における実際のデータビットを測定するパラメータです。コンピューターが情報のパケットを送信する場合、実際のデータは 8 ビットではないことが多く、標準値は 6、7、8 ビットです。標準 ASCII コードは 0 ～ 127 (7 ビット)、拡張 ASCII コードは 0 ～ 255 (8 ビット) です。

3. ストップ ビット: 単一パケットの最後の数ビットを表すために使用されます。一般的な値は 1、1.5、2 ビットです。データは伝送路上で計時され、各デバイスには独自のクロックがあるため、通信中に 2 つのデバイス間でわずかな非同期が発生する可能性があります。したがって、ストップ ビットは転送の終了を示すだけでなく、コンピュータにクロック同期を修正する機会を提供します。

4. チェックデジット: シリアル通信における簡単なエラー検出方法。偶数、奇数、高、低の 4 つのエラー検出モードがあります。もちろん、チェックデジットを持たないことも可能です。

2. C# シリアル ポート プログラミング クラス

.NET Framework 2.0 以降、C# はシリアル ポート制御用の SerialPort クラスを提供します。 名前空間:System.IO.Ports。メンバーの詳細な紹介については、MSDN ドキュメントを参照してください。以下に、一般的に使用されるフィールド、メソッド、イベントを紹介します。

1. よく使用されるフィールド:

Name	Description
PortName	通信ポートを取得または設定します
BaudRate	取得またはset string Line Baud Rate
DataBits	バイトあたりの標準データビット長を取得または設定します
Parity	パリティチェックプロトコルを取得または設定します
StopBits	バイトあたりの標準のストップビット数を取得または設定します

2. よく使用されるメソッド:

名前	説明
Close	ポート接続を閉じて、IsOpenを設定しますプロパティを false に設定し、内部 Stream オブジェクトを解放します
GetPortNames	現在のコンピューターのシリアル ポート名の配列を取得します
Open	新しいシリアル ポートを開きます接続
Read	SerialPort入力バッファから読み取り
Write	シリアルポート出力バッファにデータを書き込む

3. 一般的なイベント:

Name	Description
DataReceived	のデータ受信イベントを処理するメソッドを示します。 シリアルポートオブジェクト

3. 基本的な使い方

既存のリレーを参考に、シリアル通信の基本的な使い方を以下に示します。

  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         //定义端口类 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             //查询主机上存在的串口 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 = "未检测到串口"; 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（是一个事件）注册一个方法Com_DataReceived，当端口类接收到信息时时会自动调用Com_DataReceived方法 40             ComDevice.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(Com_DataReceived); 41         } 42  43         /// <summary> 44         /// 一旦ComDevice.DataReceived事件发生，就将从串口接收到的数据显示到接收端对话框 45         /// </summary> 46         /// <param name="sender"></param> 47         /// <param name="e"></param> 48         private void Com_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) 49         { 50             //开辟接收缓冲区 51             byte[] ReDatas = new byte[ComDevice.BytesToRead]; 52             //从串口读取数据 53             ComDevice.Read(ReDatas, 0, ReDatas.Length); 54             //实现数据的解码与显示 55             AddData(ReDatas); 56         } 57  58         /// <summary> 59         /// 解码过程 60         /// </summary> 61         /// <param name="data">串口通信的数据编码方式因串口而异，需要查询串口相关信息以获取</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         /// 接收端对话框显示消息 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         /// 串口开关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("未发现可用串口，请检查硬件设备");118                 return;119             }120 121             if (ComDevice.IsOpen == false)122             {123                 //设置串口相关属性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                     //开启串口132                     ComDevice.Open();133                     button_Send.Enabled = true;134                 }135                 catch (Exception ex)136                 {137                     MessageBox.Show(ex.Message, "未能成功开启串口", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);138                     return;139                 }140                 button_Switch.Text = "关闭";141                 pictureBox_Status.BackgroundImage = Properties.Resources.green;142             }143             else144             {145                 try146                 {147                     //关闭串口148                     ComDevice.Close();149                     button_Send.Enabled = false;150                 }151                 catch (Exception ex)152                 {153                     MessageBox.Show(ex.Message, "串口关闭错误", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);154                 }155                 button_Switch.Text = "开启";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         /// 将消息编码并发送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         /// 此函数将编码后的消息传递给串口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                     //将消息传递给串口217                     ComDevice.Write(data, 0, data.Length);218                     return true;219                 }220                 catch (Exception ex)221                 {222                     MessageBox.Show(ex.Message, "发送失败", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);223                 }224             }225             else226             {227                 MessageBox.Show("串口未开启", "错误", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);228             }229             return false;230         }231 232         /// <summary>233         /// 16进制编码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         //以下两个指令是结合一款继电器而设计的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 }

ソフトウェアは基本的なインターフェイスを実装します

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