一、串口連接的打開與關閉
串口，即COM口，在.NET中使用 SerialPort 類進行操作。串口開啟與關閉，是涉及慢速硬件的IO操作，頻繁打開或關閉會影響整體處理速度，甚至導致打開或關閉串口失敗。非特殊情況，串口一次性打開后，在退出程序時關閉串口即可。在打開串口前，可以設置一些常用的參數。常用的參數如下：
（1）串口的接受/發送超時時間：ReadTimeout/WriteTimeout。
(2) 串口的接受/發送緩存區大小：ReadBufferSize/WriteBufferSize。
具體代碼如下：
1 // Open Com
2 _serialPort = new SerialPort(com, baud);
3 if (_serialPort.IsOpen) _serialPort.Close();
4
5 // Set the read / write timeouts
6 _serialPort.ReadTimeout = 500;
7 _serialPort.WriteTimeout = 500;
8
9 // Set read / write buffer Size，the default of value is 1MB
10 _serialPort.ReadBufferSize = 1024 * 1024;
11 _serialPort.WriteBufferSize = 1024 * 1024;
12
13 _serialPort.Open();
14
15 // Discard Buffer
16 _serialPort.DiscardInBuffer();
17 _serialPort.DiscardOutBuffer();
需要注意的是超出緩沖區的部分會被直接丟棄。因此，如果需要使用串口傳送大文件，那接收方和發送方都需要將各自的緩沖區域設置的足夠大，以便能夠一次性存儲下大文件的二進制數組。若條件限制，緩沖區域不能設置過大，那就需要在發送大文件的時候按照發送緩沖區大小分包去發送，接收方按順序把該數組組合起來形成接受文件的二進制數組。
二、串口發送
SerialPort 類發送支持二進制發送與文本發送，需要注意的是文本發送時，需要知道轉換的規則，一般常用的是ASCII、UTF7、UTF-8、UNICODE、UTF32。具體代碼如下：
1 #region Send
2 /// <summary>
3 /// 發送消息（byte數組）
4 /// </summary>
5 /// <param name="buffer"></param>
6 /// <param name="offset"></param>
7 /// <param name="count"></param>
8 public void Send(byte[] buffer, int offset, int count)
9 {
10 lock (_mux)
11 {
12 _serialPort.Write(buffer, offset, count);
13 _sendCount += (count - offset);
14 }
15 }
16
17 /// <summary>
18 /// 發送消息（字符串）
19 /// </summary>
20 /// <param name="encoding">字符串編碼方式，具體方式見<see cref="Encoding"/></param>
21 /// <param name="message"></param>
22 public void Send(Encoding encoding , string message)
23 {
24 lock (_mux)
25 {
26 var buffer = encoding.GetBytes(message);
27 _serialPort.Write(buffer, 0, buffer.Length);
28 _sendCount += buffer.Length;
29 }
30 }
31 #endregion
三、串口接受
串口接受需要注意，消息接受與消息處理要代碼分離。不能把流程處理的代碼放入信息接受處，因為消息處理或多或少會有耗時，這會造成當發送方發送過快時，接受方的接受緩沖區會緩存多條消息。我們可以把接受到的消息放入隊列中，然后在外部線程中，嘗試去拿出該條消息進行消費。采用 “生產-消費”模式。具體代碼如下：
1 #region Receive
2 private void PushMessage()
3 {
4 _serialPort.DataReceived += (sender, e) =>
5 {
6 lock (_mux)
7 {
8 if (_serialPort.IsOpen == false) return;
9 int length = _serialPort.BytesToRead;
10 byte[] buffer = new byte[length];
11 _serialPort.Read(buffer, 0, length);
12 _receiveCount += length;
13 _messageQueue.Enqueue(buffer);
14 _messageWaitHandle.Set();
15 }
16 };
17 }
18
19 /// <summary>
20 /// 獲取串口接受到的內容
21 /// </summary>
22 /// <param name="millisecondsToTimeout">取消息的超時時間</param>
23 /// <returns>返回byte數組</returns>
24 public byte[] TryMessage(int millisecondsToTimeout = -1)
25 {
26 if (_messageQueue.TryDequeue(out var message))
27 {
28 return message;
29 }
30
31 if (_messageWaitHandle.WaitOne(millisecondsToTimeout))
32 {
33 if (_messageQueue.TryDequeue(out message))
34 {
35 return message;
36 }
37 }
38 return default;
39 }
40 #endregion
四、完整代碼與測試結果
串口工具類的完整代碼如下：
View Code
測試代碼如下：
View Code
使用串口工具測試如下，對於串口的接受如絲般順滑。當我們在消息中增加測試延時后，就會發現當串口工具繼續快速發送一段時間后關閉發送，發現使用隊列后，依然沒有丟失一條來自發送方的消息。
五、串口工具編寫實例
通過以上對串口的了解，我們模仿串口工具進行編程，完成如下：
該串口工具采用WPF框架的MVVM模式進行開發，代碼地址：https://github.com/Dwayne112401/MyProgra-SerialportTool