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。