C#做一个简单的进行串口通信的上位机

1、上位机与下位机

上位机相当于一个软件系统，可以用于接收数据、控制数据。即可以对接收到的数据直接发送操控命令来操作数据。上位机可以接收下位机的信号。下位机是一个控制器，是直接控制设备获取设备状况的计算机。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。上位机不可以单独使用，而下位机可以单独使用。

2、串口通信

串口相当于硬件类型的接口。比如无线传感节点发送信号到汇聚节点，汇聚节点通过串口将数据传到计算机中的上位机中，上位机接收信息，并处理。

串口是按位（bit）发送和接收字节。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。

a，波特率：这是一个衡量符号传输速率的参数。

b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。

c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。

d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。

3、C#代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using System.IO.Ports;
using System.Diagnostics;
namespace serial2
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        SerialPort s = new SerialPort();    //实例化一个串口对象，在前端控件中可以直接拖过来，但最好是在后端代码中写代码，这样复制到其他地方不会出错。s是一个串口的句柄
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;   //防止跨线程访问出错，好多地方会用到
            button1.Text = "打开串口";
            int[] item = { 9600,115200};    //定义一个Item数组，遍历item中每一个变量a，增加到comboBox2的列表中
            foreach (int a in item)
            {
                comboBox2.Items.Add(a.ToString());
            }

            comboBox2.SelectedItem = comboBox2.Items[1];    //默认为列表第二个变量
        }
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)   //窗体事件要先配置端口信息。
        {
            string[] ports = SerialPort.GetPortNames();
            comboBox1.Items.AddRange(ports);
            comboBox1.SelectedItem=comboBox1.Items[0];
            //Array.Sort(ports);

        }
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)   //下面讲解中差不多已经讲清楚了
        {
            try
            {
                if (!s.IsOpen)
                {
                    s.PortName = comboBox1.SelectedItem.ToString();
                    s.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox2.SelectedItem.ToString());
                    s.Open();
                    s.DataReceived += s_DataReceived;
                    button1.Text = "关闭串口";
                    //MessageBox.Show("串口已打开");
                }
                else
                {
                    s.Close();
                    s.DataReceived -= s_DataReceived;
                    button1.Text = "打开串口";
                }
            }
            catch (Exception ee)
            {
                MessageBox.Show(ee.ToString());
            }
        }
        void s_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)   //数据接收事件，读到数据的长度赋值给count，如果是8位（节点内部编程规定好的），就申请一个byte类型的buff数组，s句柄来读数据
        {
            int count =s.BytesToRead;
            string str=null ;
            if (count == 8)
            {
                byte[] buff = new byte[count];
                s.Read(buff, 0, count);
                foreach (byte item in buff)    //读取Buff中存的数据，转换成显示的十六进制数
                {
                    str += item.ToString("X2")+" ";
                }
                richTextBox1.Text =System.DateTime.Now.ToString()+": "+ str + "\n" + richTextBox1.Text;      //这是跨线程访问richtextbox,原程序和DataReceived事件是两个不同的线程同时在执行
                if (buff[0] == 0x04)   //如果节点是04发来的数据
                {
                    ID.Text = buff[0].ToString();   //这下面是上位机右边那一段，用来显示处理好的数据的温度、湿度、光照、灰尘、ID信息的。buff【0】中存的是数据的ID信息，显示在ID的Label上面
                    switch (buff[2])   //判断数据类型  buff【0】和buff【1】代表ID的低位和高位，同理2和3代表数据类型的低位和高位，当2和3的值为1时，4和5代表温度，6和7代表湿度；

         {
                      case 0x01:       //当2和3的值为1,4和5是温度，6和7是湿度
          {
                                Tem.Text = (buff[5] * 4 + buff[4] * 0.05 - 30).ToString();
                                Hum.Text = (buff[6]  + buff[7]).ToString();
                                break;
                            }
                        case 0x02://6和7是光照
                       {
                                Light.Text = (buff[6] + buff[7]).ToString();
                                break;
                            }
                        case 0x04://6和7是灰尘
                        {
                                Dust.Text = (buff[6] + buff[7]).ToString();
                                break;
                            }
                        default:
                            break;
                    }
                }

            }

        }
        private void button3_Click(object sender, EventArgs e)   //每次发一个字节
   {
            string[] sendbuff = richTextBox2.Text.Split();  //分割输入的字符串，判断有多少个字节需要发送
        Debug.WriteLine("发送字节数："+sendbuff.Length);
            foreach (string  item in sendbuff)
            {
                int count = 1;
                byte[] buff = new byte[count];
                buff[0] = byte.Parse(item, System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);//格式化字符串为十六进制数值
              s.Write(buff, 0, count);
            }
        }
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)//刷新右边的数值
      {
            int count = 1;
            byte[] buff = new byte[count];
            buff[0] = byte.Parse("04", System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);//这里只显示04节点的信息
        s.Write(buff, 0, count);
        }
    }
}

（以上规则均是本实验室节点内部自定义规则，测试的，外面的相应要改）

4、结果

5、补充四点知识

1）在程序可能会遇到错误的地方，用try+两个Tab键，将代码写入try中。比如本例子中的代码：

 private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                if (!s.IsOpen)
                {
                    s.PortName = comboBox1.SelectedItem.ToString();
                    s.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox2.SelectedItem.ToString());
                    s.Open();
                    s.DataReceived += s_DataReceived;
                    button1.Text = "关闭串口";
                    //MessageBox.Show("串口已打开");
                }
                else
                {
                    s.Close();
                    s.DataReceived -= s_DataReceived;
                    button1.Text = "打开串口";
                }
            }
            catch (Exception ee)
            {
                MessageBox.Show(ee.ToString());
            }
        }

如果代码没有写入try中，则可能出现的一种情况是比如有两个上位机，同时占用同一个串口，则就会冲突，会出错。程序就会终止，整个进程结束。而如果写入try中，并且把抛出异常的catch代码实例化，即捕获异常要实例化一个句柄，这样程序遇到error就不会终止，而会出现报错的原因。如下图，我的这个上位机和网上下载的一个上位机同时占用COM3串口（网上下载的先占用COM3），这时我的上位机在打开串口时会出现报错。

2）就我这个上位机而言，需要有打开串口和关闭串口两个button按钮，但是考虑到占地方，当然最重要的还是如果用两个按钮来表示，当你按下打开串口，如果忘了是否打开，则是看不出来是不是打开的，所以可以合并为一个button控件。（代码还是用上面那一段的代码）。（感觉很神奇啊）。在button1_Click事件中，先点击button,如果串口是关闭的，则打开串口，然后把button1.Text的值赋值为“关闭串口”，如果串口本来是关闭的，则点击按钮会把button1.Text的值赋值为“打开串口”，同时把接收的数据清空。感觉这个方法真的很不错！嘿嘿

3）当输入一个变量或方法什么的，它所有有的会自动出现在一个列表，这时，“正方体”代表“方法”，“小钳子”代表“变量”，“闪电”代表“事件”。

4）产生对象的事件时

比如输入s.自动会出现DataReceived事件，再输入“+=”就会有如上图提示，按Tab键。然后又会如下图提示

再次按tab键，就会自动生成DataReceived事件处理函数。