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使用SerialPort类设计串口通讯程序

一． 概述
输送带控制模块的核心技术是与PLC的串口通讯，在Visual Studio 6.0中编写串口通讯程序，一般都使用Microsoft Communication Control（简称MSComm）的通讯控件，只要通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松地实现串口通讯。但在Microsoft.Net技术广泛应用的今天，Visual Studio.Net没有将此控件加入控件库，所以人们采用了许多方法在Visual Studio.Net来编写串口通讯程序：第一种方法是通过采用Visual Studio 6.0中原来的MSComm控件这是最简单的，最方便的方法，但需要注册；第二种方法是采用微软在.NET推出了一个串口控件，基于.NET的P/Invoke调用方法实现；第三种方法是自己用API写串口通信，虽然难度高，但可以方便实现自己想要的各种功能。
现在微软推出了最新版本的Visual Studio 2005开发工具，可以不再采用第三方控件的方法来设计串口通讯程序。NET Framework 2.0 类库包含了SerialPort 类,方便地实现了所需要串口通讯的多种功能，为了使MSComm编程方法快速转换到以SerialPort类为核心的串口通讯的设计方法，这里着重讨论了Visual Studio 6.0的MSComm控件和SerialPort 类设计方法的异同点。
二．SerialPort常用属性、方法和事件
1．命名空间
System.IO.Ports命名空间包含了控制串口重要的SerialPort类，该类提供了同步 I/O 和事件驱动的 I/O、对管脚和中断状态的访问以及对串行驱动程序属性的访问，所以在程序代码起始位置需加入Using System.IO.Ports。
2．串口的通讯参数
串口通讯最常用的参数就是通讯端口号及通讯格式(波特率、数据位、停止位和校验位)，在MSComm中相关的属性是CommPort和Settings。SerialPort类与MSComm有一些区别:
?         通讯端口号
[PortName]属性获取或设置通信端口，包括但不限于所有可用的 COM 端口，请注意该属性返回类 型为String，不是Mscomm.CommPort的short类型。通常情况下，PortName正常返回的值为COM1、COM2……，SerialPort类最大支持的端口数突破了CommPort控件中CommPort属性不能超过16的限止，大大方便了用户串口设备的配置。
?         通讯格式
SerialPort类对分别用[BaudRate]、[Parity] 、 [DataBits]、[StopBits]属性设置通讯格式中的波特率、校验位、数据位和停止位，其中[Parity]和[StopBits]分别是枚举类型Parity、StopBits，Parity类型中枚举了Odd(奇)、Even(偶)、Mark、None、Space，Parity枚举了None、One、OnePointFive、Two。
SerialPort类提供了七个重载的构造函数，既可以对已经实例化的SerialPort对象设置上述相关属性的值，也可以使用指定的端口名称、波特率和奇偶校验位数据位和停止位直接初始化 SerialPort 类的新实例。
3．串口的打开和关闭
SerialPort类没有采用MSComm.PortOpen=True/False设置属性值打开关闭串口，相应的是调用类的Open()和Close()方法。
4. 数据的发送和读取
SerialPort类调用重载的Write和WriteLine方法发送数据，其中WriteLine可发送字符串并在字符串末尾加入换行符，读取串口缓冲区的方法有许多，其中除了ReadExisting（读取 SerialPort 对象的流和输入缓冲区中所有立即可用的字节）和ReadTo（一直读取到输入缓冲区中的指定 value 的字符串）,其余的方法都是同步调用，线程被阻塞直到缓冲区有相应的数据或大于ReadTimeOut属性设定的时间值后，引发ReadExisting异常。
5. DataReceived事件
该事件类似于MSComm控件中的OnComm事件，DataReceived事件在接收到了[ReceivedBytesThreshold]设置的字符个数或接收到了文件结束字符并将其放入了输入缓冲区时被触发。其中[ReceivedBytesThreshold]相当于MSComm控件的[Rthreshold]属性，该事件的用法与MsComm控件的OnComm事件在CommEvent为comEvSend和comEvEof时是一致的。
三．SerialPort的使用
    对于熟悉MSComm控件的程序设计者，SerialPort类是相当容易上手的。在进行串口通讯时，一般的流程是设置通讯端口号及波特率、数据位、停止位和校验位，再打开端口连接，发送数据，接收数据，最后关闭端口连接这样几个步骤。
    SerialPort类读取数据的许多方法是同步阻塞调用，尽量避免在主线程中调用，可以使用异步处理或线程间处理调用这些读取数据的方法。
    由于DataReceived事件在辅线程被引发，当收到完整的一条数据，返回主线程处理或在窗体上显示时，请注意跨线程的处理，C#可采用控件异步委托的方法Control.BeginInvoke及同步委托的方法Invoke。
1．以添加控件的方式（有用户界面）
VB：
1)         从工具箱选择SerialPort控件添加到窗体上，命名为SpCom 。
2)         设置通讯端口号及波特率、数据位、停止位和校验位。
SpCom.PortName = "COM1"
SpCom.BaudRate = 9600
SpCom.Parity = IO.Ports.Parity.None
SpCom.DataBits = 8
SpCom.StopBits = IO.Ports.StopBits.One
3)         发送数据
SpCom.Write(TextSendData.Text)
4)         添加接受事件
Private Sub SpCom_DataReceived(ByVal sender As Object, ByVal e As
System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs) Handles SpCom.DataReceived
5)         读取数据
Dim strT As String
strT = SpCom.ReadExisting()
C＃：
1)         从工具箱选择SerialPort控件添加到窗体上，命名为SpCom 。
2)         设置通讯端口号及波特率、数据位、停止位和校验位。
SpCom.PortName = "COM1";
SpCom.BaudRate = 9600;
SpCom.Parity = IO.Ports.Parity.None;
SpCom.DataBits = 8;
SpCom.StopBits = IO.Ports.StopBits.One;
3)         发送数据
SpCom.Write(TextSendData.Text) ;
4)         添加接受事件
private void serialPortCom2_DataReceived(object sender,
System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
5)         读取数据
String strT;
strT=SpCom.ReadExisting();
2．以类的方式
VB：
1)         定义SerialPort类实例
Dim SpCom As New System.IO.Ports.SerialPort()
2)         设置通讯端口号及波特率、数据位、停止位和校验位。
SpCom.PortName = "COM1"
SpCom.BaudRate = 9600
SpCom.Parity = IO.Ports.Parity.None
SpCom.DataBits = 8
SpCom.StopBits = IO.Ports.StopBits.One
或是定义时直接初始化
Dim SpCom As New System.IO.Ports.SerialPort("COM1", 9600, IO.Ports.Parity.Even, 8,
IO.Ports.StopBits.None)
3)         发送数据
SpCom.Write(TextSendData.Text)
4)         添加接受事件
a)        在运行时将事件与事件处理程序相关联
AddHandler SpCom.DataReceived, AddressOf EventReceiveData
说明：
AddressOf 创建引用特定过程的过程委托实例
AddressOf 运算符可以用作委托构造函数的操作数，或可以用在编译器能够确定委 托类型的上下文中。
b)        添加事件处理程序（签名一定要一致）
Sub EventReceiveData(ByVal sender As Object, ByVal e As
System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs)
5)         读取数据
Dim strT As String
strT = SpCom.ReadExisting()
C＃：
1)         添加引用
using System.IO.Ports;
2)         定义SerialPort类实例
private SerialPort SpCom2 = new SpCom ("COM2", 9600,Parity.None, 8, StopBits.One);
3)         设置通讯端口号及波特率、数据位、停止位和校验位。
SpCom.PortName = "COM1";
SpCom.BaudRate = 9600;
SpCom.Parity = IO.Ports.Parity.None;
SpCom.DataBits = 8;
SpCom.StopBits = IO.Ports.StopBits.One;
或是定义时直接初始化
private SerialPort SpCom2 = new SpCom ("COM2", 9600,Parity.None, 8, StopBits.One);
4)         发送数据
SpCom.Write(TextSendData.Text);
5)         添加接受事件
a)        在运行时将事件与事件处理程序相关联（通过委托实现）
SpCom.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(SpCom2_DataReceived);
说明：
SerialDataReceivedEventHandler 委托 表示将处理 SerialPort 对象的 DataReceived 事件的方法
b)        添加事件处理程序（签名一定要一致）
private void SpCom_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
6)         读取数据
string data = SpCom .ReadExisting();
3．委托方法的使用
VB：
1)        声明委托
Delegate Sub myMethodDelegate(ByVal [text] As String)
任何具有匹配参数类型和返回类型的过程均可用来创建此委托类的实例。然后就可以通
过委托实例来调用过程。
2)        定义一个委托实例
Dim myD1 As New myMethodDelegate(AddressOf myShowStringMethod)
3)        定义一个实例方法
Sub myShowStringMethod(ByVal myString As String)
4)        调用
'myD1(strData)
Invoke(myD1, strData)
Invoke 提供对某一对象公开的属性和方法的访问。
C＃：
1)        声明委托
delegate void HandleInterfaceUpdateDelegate(string text);
表示委托，委托是一种数据结构，它引用静态方法或引用类实例及该类的实例方法。
2)        定义一个委托实例并实例化委托对象
HandleInterfaceUpdateDelegate interfaceUpdateHandle;
interfaceUpdateHandle = new HandleInterfaceUpdateDelegate(UpdateReceiveTextBox);
3)        定义一个实例方法
private void UpdateReceiveTextBox(string text)
4)        调用
Invoke(interfaceUpdateHandle, data);
Invoke 提供对某一对象公开的属性和方法的访问。
4．ClassLibrary的使用
VB：
1)       建立一个ClassLibrary项目。在“文件”菜单上，选择“新建项目”，在“新建项目”对话框的“模板”窗格中，单击“类库”。类库名为Persons,类名改为Player。
2)         添加属性。
a)        方法一
Public Alive As Boolean
b)        方法二
Private nameValue As String
Public Property Name() As String
Get
Name = nameValue
End Get
Set(ByVal value As String)
nameValue = value
End Set
End Property
3)         添加方法。
Public Function FullName() As String
…
End Function
4)        添加事件。
a)        声明
Event AnEvent(ByVal EventNumber As Integer)
b)        触发事件
RaiseEvent AnEvent(5)

5)        类库的使用。
a)        声明类库对象。
Dim Player1 As New Persons.Player
b)        属性使用。
Player1.Alive = true
Player1.Name = "Andrew"
c)        方法使用。
Dim strT As String
strT = player1.FullName
d)        事件使用。
AddHandler Player1.AnEvent, AddressOf person1_AnEvent
Private Sub Player1_AnEvent(ByVal p As Integer)
MsgBox(Player1.Name & " is alive")
End Sub
C#:
1)       建立一个ClassLibrary项目。在“文件”菜单上，选择“新建项目”，在“新建项目”对话框的“模板”窗格中，单击“类库”。类库名为ClassLibraryPersons,类名改为ClassPerson。
2)         添加属性。
c)        方法一
Public bool Alive;
d)        方法二
private double seconds;
public double Hours
{
get { return seconds / 3600; }
set { seconds = value * 3600; }
}
3)         添加方法。
public void ShowYear(object sender, EventArgs e)
{
seconds = 5;
}
4)        添加事件。
a)        定义委托（与ClassPerson平级）
public delegate void SampleEventDelegate(object sender, EventArgs e);
b)        声明
public event SampleEventDelegate SampleEvent;
c)        触发事件
SampleEvent(this, e);

5)        类库的使用。
a)        声明类库对象。
private ClassLibraryPersons.ClassPerson clPersons=new
ClassLibraryPersons.ClassPerson() ;
b)        属性使用。
clPersons.Alive = true
clPersons.Hours = 3;
c)        方法使用。
clPersons.ShowYear(sender ,e);
d)        事件使用。
clPersons.SampleEvent += new ClassLibraryPersons.SampleEventDelegate
(clPersons_SampleEvent);
private void clPersons_SampleEvent(object sender, EventArgs e)
{
…
}
5．WindowsControlLibrary的使用
VB：
1)       建立一个WindowsClassLibrary项目。在“文件”菜单上，选择“新建项目”，在“新建项目”对话框的“模板”窗格中，单击“Windows 控件库”。控件库名为NamesControl,类名改为NamesUserControl。
2)         添加属性。
a)        方法一
Public Alive As Boolean
b)        方法二
Private nameValue As String
Public Property Name() As String
Get
Name = nameValue
End Get
Set(ByVal value As String)
nameValue = value
End Set
End Property
3)         添加方法。（
Public Function FullName() As String
…
End Function
4)        添加事件。
a)        声明
Event AnEvent(ByVal EventNumber As Integer)
b)        触发事件
RaiseEvent AnEvent(5)
5)        控件的使用。
a)        添加控件。
工具箱(鼠标右键)－>选择项－>.NetFrameWork组件－>浏览－>选择要添加的控件－>确定－>在工具箱上选择控件－>添加到窗体上
b)        属性使用。
Player1.Alive = true
Player1.Name = "Andrew"
c)        方法使用。
Dim strT As String
strT = player1.FullName
d)        事件使用（属性中选择事件直接添加事件）。
Private Sub NamesUserControl1_AnEvent(ByVal EventNumber As System.Int32) Handles NamesUserControl1.AnEvent
End Sub
C#:
1)       建立一个WindowsClassLibrary项目。在“文件”菜单上，选择“新建项目”，在“新建项目”对话框的“模板”窗格中，单击“Windows 控件库”。控件库名为WindowsControlLibraryPersons,类名改为UserControl1。
2)         添加属性。
Public bool Alive; （无效）
private double seconds;
public double Hours
{
get { return seconds / 3600; }
set { seconds = value * 3600; }
}
3)         添加方法。
public void ShowYear(object sender, EventArgs e)
{
seconds = 5;
}
4)        添加事件。
a)        定义委托（与ClassPerson平级）
public delegate void SampleEventDelegate(object sender, EventArgs e);
b)        声明
public event SampleEventDelegate SampleEvent;
c)        触发事件
SampleEvent(this, e);
5)        类库的使用。
a)        添加控件。
工具箱(鼠标右键)－>选择项－>.NetFrameWork组件－>浏览－>选择要添加的控件－>确定－>在工具箱上选择控件－>添加到窗体上
b)        属性使用。
userControl11.Hours = 8;
c)        方法使用。
userControl11.ShowYear ();;
d)        事件使用（属性中选择事件直接添加事件）。
private void userControl11_SampleEvent(object sender, EventArgs e)
{
…
}
四、 几种方法试验测试
1.          中文以及中文特殊字符不能识别
2.          在同一台计算机上以1ms速度向Com1发送字符串（包括英文字母，数字和特殊符号），在Com2串口接受（Com1和Com2通过WF19相连），测试时间为30分钟，接受字符串无丢失无乱码。（cpu 1.8 内存512）
3.          采用全局变量实现在当收到完整的一条数据，返回主线程在窗体上显示，发送字符串速度大于100ms时，测试时间为30分钟，显示接受的字符串没有问题；当发送速度时50ms，80ms时，显示接受字符串有丢失现象。（cpu 1.8 内存512）
4.          通过 SerialPort 传输数据时处理 ErrorReceived 事件以检测和响应错误。