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.NET Core 跨平臺 串列埠通訊 ，Windows/Linux 串列埠通訊

2019-03-11 分類：後端 閱讀(2319) 評論(0)

1，前言

開發環境：在 Visual Studio 2017，.NET Core 2.x

串列埠通訊用於裝置之間，傳遞資料，物聯網裝置中廣泛使用串列埠方式連線通訊，物聯網通訊協議 ：Modbus 協議 ASCII、RTU、TCP樣式是應用層的協議，與通訊方式無關。

筆者現在實現的是 串列埠通訊，實現後，可以在上層加上 Modbus 協議，筆者的另一篇文章即是在串列埠上實現 Modbus 協議，計算中心向物聯網裝置傳送訊息，要求裝置響應，傳送裝置資訊、檢測狀態等。

本文是 串列埠通訊 的實現。

2，安裝虛擬串列埠軟體

由於開發在 Windows，也為了除錯方便，使用需要安裝虛擬串列埠軟體：  Virtual Serial Port Driver

安裝完成後

新增串列埠

請新增 4-6 個串列埠，COM1，COM2，COM3，COM4 … …

關機重啟

好了，為了使串列埠生效，請關機重啟(不一定要關機，不過為了避免出現問題，還是關機重啟比較好)。

開機後，開啟 裝置管理器 ，檢視 裝置 – 埠(COM 和 LPT)，出現如下圖所示，說明正常

 原理

因為是虛擬串列埠，有些問題需要註意一下

A B(或者說服務端、客戶端)不能使用同一個串列埠，你在裝置管理器檢視串列埠時(上面也有圖)，是不是看到

COM1 -> COM2

COM2 -> COM1

因為這是一個虛擬串列埠，所以只能是單方向的，所以 A、B 需要分別使用兩個串列埠進行通訊，而虛擬串列埠把 COM1 – COM2 連線起來了。我們不需要關心這個，這裡只是說明一下。

3，新建專案，加入 flyfire.CustomSerialPort

新建一個 .NET Core 控制檯專案

名字可以隨便起，筆者用了 SerialPortTest ，那我們都用這個吧

新增 flyfire.CustomSerialPort

在專案中 新增 Nuget，搜尋 flyfire.CustomSerialPort ，然後安裝

把類庫需要的 Linux 依賴庫新增到專案中，關於原因、新增方法，可以看筆者的另一篇文章 https://www.cnblogs.com/whuanle/p/10499498.html#4

4，flyfire.CustomSerialPort 說明

CustomSerialPort 類，所有功能都集中在這裡面了，筆者將詳細說明此類下欄位、方法等的使用

protected SerialPortStream sp;
  • 支援通訊串列埠通訊的類
public CustomSerialPort(string portName, int baudRate = 115200,
 Parity parity = Parity.None, int databits = 8, StopBits stopBits = StopBits.One);

用於初始化一個串列埠，使用此串列埠進行通訊

  • portName　　串列埠名稱
  • baudRate　　位元率，是指每秒傳送的位元(bit)數，預設115200bps，不清楚 -> 百度
  • parity　　　  表示奇偶性校驗方式，列舉，None：沒有校驗為，Odd：奇校驗，Even：偶檢驗，Space：總為0，Mark：總為1
  • databits　　設定資料位，這裡表示 8位
  • stopBits　　停止位，One，One5，Twe方便表示1、1.5、2個停止位

因為串列埠裝置通訊是在 OSI 七層的傳輸層，所以對這些都有相應的規定。TCP/IP 相對於 串列埠 來說，不必要關註這些。

        public int ReceiveTimeout { get; set; }　　//接收超時時間
        public bool ReceiveTimeoutEnable { get; set; }　　
        public bool RtsEnable { get; set; }　　　　//不詳
        public bool DtrEnable { get; set; }　　　　//不詳
        public bool IsOpen { get; }　　　　　　　　//檢測是否在使用
        public StopBits StopBits { get; set; }　　//列舉，上面說明的
        public int DataBits { get; set; }　　　　//上面說明瞭
        public Parity Parity { get; set; }　　　　//列舉，上面說明瞭
        public int BaudRate { get; set; }
        public int BufSize { get; set; }
        public string PortName { get; set; }　　　　//使用的串列埠名
　　　　　public event CustomSerialPortReceivedEventHandle ReceivedEvent;　　　　//一個事件，可以把接收到訊息後需要觸發的時間系結到此事件

        public static string ByteToHexStr(byte[] bytes);　　　　　　　　　　　　　　//把位元流轉為字串
        public static string[] GetPortNames();
        public void Close();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//關閉串列埠
        public void Dispose();
        public bool Open();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//釋放串列埠
        public void Write(string text);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//以字串的形式寫入串列埠
        public void Write(byte[] buffer);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//以位元組流的方式寫入串列埠(推薦)
        public void WriteLine(string text);　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//寫入字串，應該是與Modbus ASCII有關，Ascii方式需要在資料後面加上換行符表示已經結束傳送
        protected void ReceiveTimeoutCheckFunc();
        protected void Sp_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e);　　//後臺執行緒處理，表示收到串列埠訊息後，觸發那些事件

以上，就是對 flyfire.CustomSerialPort 的說明，下麵筆者說明怎麼使用。

5，開始使用 flyfire.CustomSerialPort

 新建一個類 SerialSerice.cs

新建一個類 SerialSerice.cs ，設計此類用於提供串列埠通訊服務。

在 SerialSerice.cs 引入

using flyfire.IO.Ports;
using RJCP.IO.Ports;
using System.Threading;

編寫以下程式碼(你可能覺得有些奇怪，原因後面說)，先不管這些東西，也不要管為什麼這樣寫

namespace SerialPortTest
{
    /// 
    ///  用於封裝需要的串列埠通訊
    ///

public class SerialSerice
{
///
/// 獲取計算機的所有串列埠
///
public void GetSerial()
{
//CustomSerialPort.GetPortNames() 靜態方法，獲取計算機的所有串列埠名稱
//因為已經繼承，也可以使用 string[] vs = 串列埠通訊.GetPortNames();
string[] vs = CustomSerialPort.GetPortNames();
Console.WriteLine(“你電腦的串列埠串列：“);
foreach (var i in vs)
{
Console.WriteLine(i);
}
}
}

public class 串列埠通訊 : CustomSerialPort
{
public 串列埠通訊(string portName, int baudRate = 115200, Parity parity = Parity.None, int databits = 8, StopBits stopBits = StopBits.One)
:base(portName, baudRate, parity, databits, stopBits)
{

}
}
}

開始在 Program.cs 中使用

 　　　　static void Main(string[] args)
        {
            SerialSerice serialSerice = new SerialSerice();
            serialSerice.GetSerial();
            Console.ReadKey();
        }

執行試試

6，實現把資料寫入串列埠

上面已經獲取到串列埠，要把資料寫入一個串列埠，就要初始化串列埠類，實現使用串列埠、向串列埠寫入不同型別、不同進位制的資料

為了簡單一些，我們使用預設配置。

把程式碼 Copy 到你的專案，筆者已經詳細列舉出步驟

namespace SerialPortTest
{
    /// 
    ///  用於封裝需要的串列埠通訊
    ///

public class SerialSerice
{
//實現串列埠通訊的物件
串列埠通訊 串列埠;
///
/// 獲取計算機的所有串列埠 步驟 1
///
public void GetSerial()
{
string[] vs = 串列埠通訊.GetPortNames();
Console.WriteLine(“你電腦的串列埠串列(輸入名稱此埠，註意大小寫)：“);

foreach (var i in vs)
{
Console.WriteLine(i);
}
}
//初始化串列埠 步驟 2
public void 初始化(string portname)
{
串列埠 = new 串列埠通訊(portname);
串列埠.Open();
}
//向串列埠寫入資料 步驟 3
public void 寫入(string str)
{
//方式 1
串列埠.Write(str);
Console.WriteLine(“已經向串列埠輸入：“ + str);
Thread.Sleep(500);
//方式 2、3
byte[] b_字元 = Encoding.Default.GetBytes(str);
byte[] b_16進位制 = new byte[b_字元.Length];

//轉16進位制再傳送
Console.WriteLine(“傳送的16進位制資料：“);
for (int i = 0; i < b_字元.Length; i++)
{
b_16進位制[i] = Convert.ToByte(b_字元[i].ToString(), 16);
Console.Write(b_16進位制[i] + “ “);
}
Console.WriteLine();
//方式 2、3 寫入串列埠
串列埠.Write(b_字元);
Thread.Sleep(500);
串列埠.Write(b_16進位制);
Thread.Sleep(500);
}
}

public class 串列埠通訊 : CustomSerialPort
{
public 串列埠通訊(string portName, int baudRate = 115200, Parity parity = Parity.None, int databits = 8, StopBits stopBits = StopBits.One)
: base(portName, baudRate, parity, databits, stopBits)
{

}
}
}

服務已經配置好，接下來就是使用寫好的服務了。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 初始化串列埠通訊服務
            SerialSerice 串列埠功能 = new SerialSerice();

            //顯示串列埠串列、並讓使用者選擇串列埠
            串列埠功能.GetSerial();
            string portname= Console.ReadLine();

            //步驟 2 
            串列埠功能.初始化(portname);

            Console.WriteLine("輸入你想傳送給客戶端的內容,退出請輸入 exit");
            //因為示例了三種寫入方法，第三種方法需要轉換，非數字會報錯
            //實際上你可以傳送如何型別的資料，就看你怎麼寫步驟 3 的方法
            Console.WriteLine("只能輸入數字！8進位制、10進位制、16進位制均可，請勿輸入字串");
            while (true)
            {
                string str = Console.ReadLine();
                if (str == "exit")
                    break;

                //步驟 3
                串列埠功能.寫入(str);
            }

            Console.ReadKey();
        }

示例：

 

關於進位制轉換這些，可以找一些文章看，串列埠通訊對 byte、int16、int32、string 等型別間的轉換要求比較高。

7，實現監聽串列埠訊息、多裝置進行通訊

在開始前，看一下圖：

後臺接收訊息的實現

上面是 flyfire.CustomSerialPort 的 屬性、欄位和方法，Sp_DataReceived() 這個方法是實現後臺監控資料，並觸發預設事件的方法，開闢新執行緒不斷迴圈接收資料。不過這裡的實現並不那麼好。

框架作者的部落格 https://www.cnblogs.com/flyfire-cn/p/10434171.html

透過上面可以發現，這個監控方法是 protected 的，所以需要使用一個類繼承，才能使用此方法。

另外，事件委託為

public delegate void CustomSerialPortReceivedEventHandle(object sender, byte[] bytes)

基於以上，來做一個可以後臺接收資料併在控制檯輸出的程式碼。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using flyfire.IO.Ports;
using RJCP.IO.Ports;

namespace SerialPortTest
{
    /// 
    ///  用於封裝需要的串列埠通訊
    ///

public class SerialSerice
{
//實現串列埠通訊的物件
串列埠通訊 串列埠;
///
/// 獲取計算機的所有串列埠 步驟 1
///
public void GetSerial()
{
string[] vs = 串列埠通訊.GetPortNames();
Console.WriteLine(“你電腦的串列埠串列(輸入名稱此埠，註意大小寫)：“);

foreach (var i in vs)
{
Console.WriteLine(i);
}
}
//初始化串列埠 步驟 2
public void 初始化(string portname)
{
串列埠 = new 串列埠通訊(portname);
串列埠.Open();
}
//向串列埠寫入資料 步驟 3
public void 寫入(string str)
{
//方式 1
串列埠.Write(str);
Console.WriteLine(“已經向串列埠輸入：“ + str);
Thread.Sleep(500);
//方式 2、3
byte[] b_字元 = Encoding.Default.GetBytes(str);
byte[] b_16進位制 = new byte[b_字元.Length];

//轉16進位制再傳送
Console.WriteLine(“傳送的16進位制資料：“);
for (int i = 0; i < b_字元.Length; i++)
{
b_16進位制[i] = Convert.ToByte(b_字元[i].ToString(), 16);
Console.Write(b_16進位制[i] + “ “);
}
Console.WriteLine();
//方式 2、3 寫入串列埠
串列埠.Write(b_字元);
Thread.Sleep(500);
串列埠.Write(b_16進位制);
Thread.Sleep(500);
}
public void 開啟後臺監聽()
{
//收到訊息時要觸發的事件
串列埠.ReceivedEvent += 被觸發的事件_1;

串列埠.開始後臺監控();

}
public static void 被觸發的事件_1(object sender, byte[] bytes)
{
Console.WriteLine(“收到資料“);
foreach (var i in bytes)
{
Console.Write(i + “ “);
}
Console.WriteLine(“”);
}

}

public class 串列埠通訊 : CustomSerialPort
{
public 串列埠通訊(string portName, int baudRate = 115200, Parity parity = Parity.None, int databits = 8, StopBits stopBits = StopBits.One)
: base(portName, baudRate, parity, databits, stopBits)
{

}
//無意義，只是因為父類的 Sp_DataReceived() 不是 public
public void 開始後臺監控()
{

Sp_DataReceived(new object(), new SerialDataReceivedEventArgs(SerialData.Eof));
}
}
}

using System;

namespace SerialPortTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 初始化串列埠通訊服務
            SerialSerice 串列埠功能 = new SerialSerice();

            //顯示串列埠串列、並讓使用者選擇串列埠
            串列埠功能.GetSerial();
            string portname= Console.ReadLine();

            //步驟 2 
            串列埠功能.初始化(portname);
            串列埠功能.開啟後臺監聽();
            Console.WriteLine("輸入你想傳送給客戶端的內容,退出請輸入 exit");
            //因為示例了三種寫入方法，第三種方法需要轉換，非數字會報錯
            //實際上你可以傳送如何型別的資料，就看你怎麼寫步驟 3 的方法
            Console.WriteLine("只能輸入數字！8進位制、10進位制、16進位制均可，請勿輸入字串");
            while (true)
            {
                string str = Console.ReadLine();
                if (str == "exit")
                    break;

                //步驟 3
                串列埠功能.寫入(str);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

為了實現串列埠通訊，我們把這個專案複製到別的目錄，另外開啟執行。即同一份程式碼變成兩份，執行時就有兩個控制檯了。

 

註：你會發現，輸入一條訊息，會收到幾條資訊。那是因為筆者在寫入方法那部分，給出了三個寫入方式，刪除2個即可。

為了便於理解，筆者使用了中文對方法進行命名。

串列埠通訊已經已經實現了，如何實現 Modbus 協議，跟裝置(微控制器、開發板之類的小裝置)進行約定通訊呢~筆者的另一篇文章~

專案原始碼已經上傳到 http://pan.whuanle.cn/?dir=uploads/dotnet-core-串列埠

8，Modbus 協議的實現例子

由於時間和篇幅問題，這裡簡單說一下 Modbus 和實現的示例。

Modbus 是一種通訊協議，有 ASCII、RTU、TCP等實現方式，廣泛應用於物聯網裝置、工業控制、自動化場景等。

協議的實現，由一臺主機、多個從機組成，我們把它想象成智慧家居吧，一臺電腦是主機，空調、電視機、冰箱等是從機。那麼多裝置，它們只能向主機傳送資料，不能直接通訊，每臺裝置都有其地址。

傳輸的資料流格式如下

(以上兩張圖來自網際網路)

然後，我實現了Modbus協議，對要傳送的訊息進行檢驗、封裝、打包成幀、接收、處理髮送。

分為伺服器、客戶端。每個客戶端都有一個地址，下麵示範，

我在伺服器使用了 02 04 00 01 25 26，

代表：客戶端地址02，功能碼：04(代表要裝置要幹嘛)，要讀取裝置的溫濕度資料：00 01(00 02,00 03代表讀取其他資料)，後面 25 26 有其他功能作用，不過筆者手裡沒有真實的裝置，所以沒對其進行實現，理解就行。

服務端向客戶端(02)傳送資料，功能是讀取暫存器(04)，然後是讀取溫度資料還是濕度資料(00 01 代表兩個都讀取)，25 26( 轉為10進製為 9510 ) 可以定義為 要客戶端發傳回 9510 條記錄。

傳回的2 4 0 1 25 26 BB 4B，後面兩個是 CRC 檢驗，由於資料傳輸可能傳送丟失或出錯，使用後面兩位由於檢驗資料是否正確接收。

上面是在控制檯輸入 16 進位制的數，下麵是 直接 輸入 10 進位制的數。

剛剛實習工作~願一切順利~~~

原文地址：https://www.cnblogs.com/whuanle/p/10499597.html

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