串口通信（Serial Communications）是指外设和计算机间通过数据信号线、地线等按位（bit）进行传输数据的一种通信方式，属于串行通信方式，能够实现远距离通信，长度可达1200米。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。
串口通信的接口标准有很多，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，如下图。
1 载波检测(DCD) 2 接受数据(RXD) 3 发出数据(TXD) 4 数据终端准备好(DTR) 5 信号地线(SG) 6 数据准备好(DSR) 7 请求发送(RTS) 8 清除发送(CTS) 9 振铃指示(RI)
这里我们以 RS-232 接口进行演示。
1、数据包格式定为（10bytes）：
帧头（0xAA，0x55），命令字（1byte），地址位（2bytes），数据位（2bytes），校验位（1byte，和校验），帧尾（0xFE，0xFE）
地址位和数据位都是高位在前。
数据封装方法：
//数据打包
private byte[] DataPackage(byte cmd, int addr, int data)
{
byte[] package = new byte[10];
package[0] = 0xAA;//帧头
package[1] = 0x55;
package[2] = cmd;//命令字
byte[] dataaddr = IntToByteArray(addr);
package[3] = dataaddr[0];//地址高字节
package[4] = dataaddr[1];//地址低字节
byte[] value = IntToByteArray(data);
package[5] = value[0];//数据高字节
package[6] = value[1];//数据低字节
package[7] = CheckSum(package);//校验位
package[8] = 0xFE;//帧尾
package[9] = 0xFE;
return package;
}
//将int转换成2位数组
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;
}
//得到和校验码
private byte CheckSum(byte[] package)
{
byte checksum = 0;
for (int i = 0; i < package.Length; i++)
{
checksum += package[i];
}
return checksum;
}2、串口调用封装类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;
}
//获取串口打开状态
public bool IsOpen
{
get
{
return serialPort.IsOpen;
}
}
//开始读取
private void StartReading()
{
if (!_keepReading)
{
_keepReading = true;
thread = new Thread(new ThreadStart(ReadPort));
thread.Start();
}
}
//停止读取
private void StopReading()
{
if (_keepReading)
{
_keepReading = false;
thread.Join();
thread = null;
}
}
//读数据
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)
{
}
}
}
}
}
//写数据
public void WritePort(byte[] send, int offSet, int count)
{
if (IsOpen)
{
serialPort.Write(send, offSet, count);
}
}
//打开
public void Open()
{
Close();
try
{
serialPort.Open();
serialPort.RtsEnable = true;
if (serialPort.IsOpen)
{
StartReading();
}
else
{
MessageBox.Show("串口打开失败！");
}
}
catch
{
}
}
//关闭
public void Close()
{
StopReading();
serialPort.Close();
}
}3、调用（模拟测试读写硬件版本号）
//地址存储信息定义
private static int HARD_VERSION = 0; //硬件版本号
//命令定义
private static byte RD_HV = 0; //读硬件版本
private static byte WR_HV = 1; //写硬件版本
private CommHelper comm = new CommHelper();
private bool GetCorrect = false; //用来标识是否已经接收到返回值
private List<byte> buffer = new List<byte>(1024);//默认分配1M内存，限制不能超过
private byte[] binary_data = new byte[10];//指定格式的某个完整数据
//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);
}
}
//数据接收后处理
private void comm_DataReceived(byte[] readBuffer)
{
try
{
buffer.AddRange(readBuffer);//将数据放到缓存中
//完整性判断
while (buffer.Count >= 10)
{
//查找数据头
if (buffer[0] == 0xAA && buffer[1] == 0x55)
{
//和校验
byte checksum = 0;
for (int i = 0; i < 7; i++)
{
checksum += buffer[i];
}
if (checksum != buffer[7])
{
buffer.RemoveRange(0, 10);//如果校验失败，从缓存中删除这一包数据
continue;
}
buffer.CopyTo(0, binary_data, 0, 10);//复制一条完整的数据到具体的数据缓存
//读取硬件版本号
if (binary_data[2] == RD_HV && ByteArrayToInt(binary_data[3], binary_data[4]) == HARD_VERSION)//命令字为读RD_HV，地址HARD_VERSION
{
GetCorrect = true;
string data = ByteArrayToString(binary_data[5], binary_data[6]);
//这里可以处理数据更新界面展示
}
buffer.RemoveRange(0, 10);
}
else
{
GetCorrect = false;
buffer.RemoveAt(0);//如果数据开始不是头，则删除数据
}
}
}
catch
{
}
}
//将2位数组转换成字符串
private static string ByteArrayToString(byte arr1, byte arr2)
{
int value = ByteArrayToInt(arr1, arr2);
string str = Convert.ToString(value, 10);
return str;
}
//将2位数组转换成10进制数
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;
}
//读取硬件版本号
private void ReadHV()
{
GetCorrect = false;
try
{
comm.WritePort(DataPackage(RD_HV, HARD_VERSION, 0), 0, 10);//发送RD_E2P命令,地址HARD_VERSION
Delay(100);
if (GetCorrect == true)
{
MessageBox.Show("硬件版本号读取成功！");
}
else
{
MessageBox.Show("硬件版本号读取失败！");
}
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show(ex.Message);
}
}
//写入硬件版本号
private void WriteHV()
{
if (tbVersion.Text.Length == 4 && isLegal(tbVersion.Text))//限定只能写入4个字符且输入合法
{
try
{
int buf = Convert.ToInt32(tbVersion.Text);
GetCorrect = false;
comm.WritePort(DataPackage(WR_HV, HARD_VERSION, buf), 0, 10);//发送WR_HV命令,地址HARD_VERSION
Delay(100);
if (GetCorrect == true)
{
MessageBox.Show("硬件版本号写入成功！");
}
else
{
MessageBox.Show("硬件版本号写入失败！");
}
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show(ex.Message);
}
}
else
{
MessageBox.Show("硬件版本号数据格式错误！请重新写入！");
}
}
//判断输入是否合法，必须是数字
private const string PATTERN = @"^[0-9]*$";
private bool isLegal(string hex)
{
return System.Text.RegularExpressions.Regex.IsMatch(hex, PATTERN);
}
//延时函数
[DllImport("kernel32.dll")]
static extern uint GetTickCount();
static void Delay(uint ms)
{
uint start = GetTickCount();
while (GetTickCount() - start < ms)
{
Application.DoEvents();
}
}
