歡迎光臨
每天分享高質量文章
當前位置：知識星球 > 後端 > 正文

.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(2390) 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

    贊(0)
    標籤：

    相關推薦

    熱門標籤

    iOS (11238)微軟 (4955)Linux (4274)安全 (4180)Python (4161)效能 (3165)運維 (2774)最佳化 (2419).NET (2262)Google (2136)機器學習 (1795)併發 (1613)分散式 (1559)叢集 (1240)SQL (1174)Mysql (1060)區塊鏈 (1017)Docker (977)微服務 (922)面試 (919)Apache (743)NLP (725)Redis (719)Android (668)Git (640)架構師 (632)Nginx (630)Facebook (599)JVM (595)爬蟲 (476)

    熱門文章

    分享創造快樂