【Arduino】使用C#實現Arduino與電腦進行串行通訊

在給Arduino編程的時候，因為沒有調試工具，經常要通過使用串口通訊的方式調用Serial.print和Serial.println輸出Arduino運行過程中的相關信息，然后在電腦上用Arduino IDE的Serial Monitor來查看print出來的信息。Serial Monitor不僅可以接受Arduino發送到電腦的數據，還可以向Arduino發送數據，進行雙向通訊。但是這種通訊方式太過於簡陋，是純粹的手工方式，只適合調試。如果需要在電腦上通過可視化界面與Arduino進行交互，或者對Arduino發送到電腦上的數據進行處理，就需要在電腦上編程了。說的專業一點就是上位機與下位機的通訊。本文就介紹一下如何使用C#實現Arduino與電腦進行串行通訊。

1、C#串口編程基礎

在C#中有一個串口類System.IO.Ports.SerialPort，這個類的實例就對應設備管理器中的串口。

比如 SerialPort port = new SerialPort("COM4")

這句代碼就定義了一個串口實例，對應下圖中的USB Serial Port(COM4)

SerialPort常用方法包括Open, Close, Read, ReadLine, Write, WriteLine。這些方法通過名稱就很容易理解它們的用法。

具體類信息可以參考MSDN： http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/vstudio/System.IO.Ports.SerialPort(v=vs.100).aspx

 

2、Arduino串口編程基礎

Arduino中的Serial和C#的SerialPort用法類似，有available, begin, read, readBytes, write, print, println，從名稱上也很容易理解。具體用法可以參考官方文檔： http://arduino.cc/en/Reference/Serial

一般我們會在Arduino代碼的setup方法中添加Serial.begin(9600)，然后在serialEvent方法中讀取接收到的數據。

 

3、實例

實例的場景為：

1、Arduino上接一個光線傳感器，通過模擬口周期性讀取亮度值。

2、在電腦上向Arduino發送一個開始發送數據的命令后，點亮Arduino上13號數字口的LED，然后Arduino通過串口向電腦發送亮度值。

3、在電腦上向Arduino發送一個停止發送數據的命令后，關閉Arduino上13號數字口的LED，然后Arduino停止通過串口向電腦發送亮度值。

這個場景包含了Arduino和電腦的雙向通訊。

示例采用WinForm，界面如下：

“串口列表”中自動加載電腦上的可用串口名稱。

點擊“開始讀取”按鈕，根據選擇的串口名稱實例化一個串口對象，指定串口的DataReceived事件處理方法。然后調用ChangeArduinoSendStatus方法向Arduino發送“serial start”命令。

點擊“停止讀取”按鈕，向Arduino發送“serial stop”命令，關閉串口並銷毀實例。

點擊“開始發送”或“停止發送”按鈕，調用ChangeArduinoSendStatus方法向Arduino發送“serial start”或“serial stop”命令，讓Arduino開始通過串口向電腦發送數據或停止向電腦發送數據。

串口在接收到數據后出發DataReceived事件，在事件處理方法中調用RefreshInfoTextBox方法，讀取串口的數據並追加到界面的文本框。注意：串口的DataReceived事件是由后台線程執行，要把讀取到的數據顯示在WinFrom界面，需要使用控件的Invoke方法才能刷新界面。

 

C#核心代碼如下：

private SerialPort port =  null;
/// <summary>
/// 初始化串口實例
/// </summary>
private  void InitialSerialPort()
{
     try
    {
         string portName =  this.cmbSerials.SelectedItem.ToString();
        port =  new SerialPort(portName, 9600);
        port.Encoding = Encoding.ASCII;
        port.DataReceived += port_DataReceived;
        port.Open();
         this.ChangeArduinoSendStatus( true);
    }
     catch (Exception ex)
    {
        MessageBox.Show("初始化串口發生錯誤：" + ex.Message, "提示信息", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
    }
}
 
/// <summary>
/// 關閉並銷毀串口實例
/// </summary>
private  void DisposeSerialPort()
{
     if (port !=  null)
    {
         try
        {
             this.ChangeArduinoSendStatus( false);
             if (port.IsOpen)
            {
                port.Close();
            }
            port.Dispose();
        }
         catch (Exception ex)
        {
            MessageBox.Show("關閉串口發生錯誤：" + ex.Message, "提示信息", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
        }
    }
}
 
/// <summary>
/// 改變Arduino串口的發送狀態
/// </summary>
/// <param name="allowSend">是否允許發送數據</param>
private  void ChangeArduinoSendStatus( bool allowSend)
{
     if (port !=  null && port.IsOpen)
    {
         if (allowSend)
        {
            port.WriteLine("serial start");
        }
         else
        {
            port.WriteLine("serial stop");
        }
    }
}
 
/// <summary>
/// 從串口讀取數據並轉換為字符串形式
/// </summary>
/// <returns></returns>
private  string ReadSerialData()
{
     string value = "";
     try
    {
         if (port !=  null && port.BytesToRead > 0)
        {
            value = port.ReadExisting();
        }
    }
     catch (Exception ex)
    {
        MessageBox.Show("讀取串口數據發生錯誤：" + ex.Message, "提示信息", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
    }
 
     return value;
}
 
/// <summary>
/// 在讀取到數據時刷新文本框的信息
/// </summary>
private  void RefreshInfoTextBox()
{
     string value =  this.ReadSerialData();
    Action< string> setValueAction = text =>  this.txtInfo.Text += text;
 
     if ( this.txtInfo.InvokeRequired)
    {
         this.txtInfo.Invoke(setValueAction, value);
    }
     else
    {
        setValueAction(value);
    }
}

 

Arduino代碼

代碼注釋很詳細，就不再做解釋。

int pinLed = 13;//定義連接LED的數字口，當允許通過串口發送數據時，點亮LED，否則關閉LED
boolean sendFlag =  false;//指示是否允許通過串口發送數據

boolean readCompleted =  false;//指示是否完成讀取串口數據
String serialString = "";//串口數據緩存字符串

 

//Author：Alex Leo, Email:[e-mail], Blog:http://conexpress.cnblogs.com/
//參考:http://arduino.cc/en/Reference/Serial
void setup()
{
  pinMode(pinLed,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  serialString.reserve(200);//初始化字符串
}
 
void loop()
{
   int lightValue = analogRead(A0);//從A0口讀取光線傳感器的值
   if(readCompleted)//判斷串口是否接收到數據並完成讀取
  {
    Serial.print("read value:");
    Serial.println(serialString);//將讀取到的信息發送給電腦
     if(serialString == "serial start")//當讀取到的信息是"serial start"時，設置發送標志設置為true
    {
      sendFlag =  true;
    }
     else  if(serialString == "serial stop")//當讀取到的信息是"serial stop"時，設置發送標志設置為false
    {
      sendFlag =  false;
    }
    serialString = "";

    readCompleted =  false;
  }
 
   if(sendFlag)//如果允許通過串口發送數據，則點亮LED並發送數據，否則關閉LED

  {
    digitalWrite(pinLed, HIGH);
    Serial.print("light value:");
    Serial.println(lightValue);
  }
   else
  {
    digitalWrite(pinLed, LOW);
  }
  delay(1000);//延時1000ms
}
 
void serialEvent()//串口事件處理方法，參考:http://arduino.cc/en/Tutorial/SerialEvent
{
   while(Serial.available())//參考://arduino.cc/en/Serial/Available
  {
     char inChar = ( char)Serial.read();
     if(inChar != '\n')//以換行符作為讀取結束標志
    {
      serialString += inChar;
    }
     else
    {
      readCompleted =  true;
    }
  }
}

 

 

 完整代碼下載： http://files.cnblogs.com/files/conexpress/Arduino%E5%92%8CCSharp%E9%80%9A%E8%AE%AF.rar