.NET Core 跨平台 串口通讯 ,Windows/Linux 串口通讯,flyfire.CustomSerialPort 的使用
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3,新建项目,加入 flyfire.customserialport
4,flyfire.customserialport 说明
5,开始使用 flyfire.customserialport
8,modbus 协议的实现例子
1,前言
开发环境:在 visual studio 2017,.net core 2.x
串口通讯用于设备之间,传递数据,物联网设备中广泛使用串口方式连接通讯,物联网通讯协议 :modbus 协议 ascii、rtu、tcp模式是应用层的协议,与通讯方式无关。
笔者现在实现的是 串口通信,实现后,可以在上层加上 modbus 协议,笔者的另一篇文章即是在串口上实现 modbus 协议,计算中心向物联网设备发送消息,要求设备响应,传送设备信息、检测状态等。
本文是 串口通讯 的实现。
2,安装虚拟串口软件
由于开发在 windows,也为了调试方便,使用需要安装虚拟串口软件: virtual serial port driver
安装完成后
添加串口
请添加 4-6 个串口,com1,com2,com3,com4 ... ...
关机重启
好了,为了使串口生效,请关机重启(不一定要关机,不过为了避免出现问题,还是关机重启比较好)。
开机后,打开 设备管理器 ,查看 设备 - 端口(com 和 lpt),出现如下图所示,说明正常
原理
因为是虚拟串口,有些问题需要注意一下
a b(或者说服务端、客户端)不能使用同一个串口,你在设备管理器查看串口时(上面也有图),是不是看到
com1 -> com2
com2 -> com1
因为这是一个虚拟串口,所以只能是单方向的,所以 a、b 需要分别使用两个串口进行通讯,而虚拟串口把 com1 - com2 连接起来了。我们不需要关心这个,这里只是说明一下。
3,新建项目,加入 flyfire.customserialport
新建一个 .net core 控制台项目
名字可以随便起,笔者用了 serialporttest ,那我们都用这个吧
添加 flyfire.customserialport
在项目中 添加 nuget,搜索 flyfire.customserialport ,然后安装
把类库需要的 linux 依赖库添加到项目中,关于原因、添加方法,可以看笔者的另一篇文章
4,flyfire.customserialport 说明
customserialport 类,所有功能都集中在这里面了,笔者将详细说明此类下字段、方法等的使用
protected serialportstream sp;
- 支持通讯串口通讯的类
public customserialport(string portname, int baudrate = 115200,
parity parity = parity.none, int databits = 8, stopbits stopbits = stopbits.one);
用于初始化一个串口,使用此串口进行通讯
- portname 串口名称
- baudrate 比特率,是指每秒传送的比特(bit)数,默认115200bps,不清楚 -> 百度
- parity 表示奇偶性校验方式,枚举,none:没有校验为,odd:奇校验,even:偶检验,space:总为0,mark:总为1
- databits 设置数据位,这里表示 8位
- stopbits 停止位,one,one5,twe方便表示1、1.5、2个停止位
因为串口设备通讯是在 osi 七层的传输层,所以对这些都有相应的规定。tcp/ip 相对于 串口 来说,不必要关注这些。
public int receivetimeout { get; set; } //接收超时时间 public bool receivetimeoutenable { get; set; } public bool rtsenable { get; set; } //不详 public bool dtrenable { get; set; } //不详 public bool isopen { get; } //检测是否在使用 public stopbits stopbits { get; set; } //枚举,上面说明的 public int databits { get; set; } //上面说明了 public parity parity { get; set; } //枚举,上面说明了 public int baudrate { get; set; } public int bufsize { get; set; } public string portname { get; set; } //使用的串口名
public event customserialportreceivedeventhandle receivedevent; //一个事件,可以把接收到消息后需要触发的时间绑定到此事件 public static string bytetohexstr(byte[] bytes); //把比特流转为字符串 public static string[] getportnames(); public void close(); //关闭串口 public void dispose(); public bool open(); //释放串口 public void write(string text); //以字符串的形式写入串口 public void write(byte[] buffer); //以字节流的方式写入串口(推荐) public void writeline(string text); //写入字符串,应该是与modbus ascii有关,ascii方式需要在数据后面加上换行符表示已经结束传送 protected void receivetimeoutcheckfunc(); protected void sp_datareceived(object sender, serialdatareceivedeventargs e); //后台线程处理,表示收到串口消息后,触发那些事件
以上,就是对 flyfire.customserialport 的说明,下面笔者说明怎么使用。
5,开始使用 flyfire.customserialport
新建一个类 serialserice.cs
新建一个类 serialserice.cs ,设计此类用于提供串口通讯服务。
在 serialserice.cs 引入
using flyfire.io.ports; using rjcp.io.ports;
using system.threading;
编写以下代码(你可能觉得有些奇怪,原因后面说),先不管这些东西,也不要管为什么这样写
namespace serialporttest { /// <summary> /// 用于封装需要的串口通讯 /// </summary> public class serialserice { /// <summary> /// 获取计算机的所有串口 /// </summary> public void getserial() {
//customserialport.getportnames() 静态方法,获取计算机的所有串口名称
//因为已经继承,也可以使用 string[] vs = 串口通讯.getportnames(); string[] vs = customserialport.getportnames(); console.writeline("你电脑的串口列表:"); foreach (var i in vs) { console.writeline(i); } } } public class 串口通讯 : customserialport { public 串口通讯(string portname, int baudrate = 115200, parity parity = parity.none, int databits = 8, stopbits stopbits = stopbits.one) :base(portname, baudrate, parity, databits, stopbits) { } } }
开始在 program.cs 中使用
static void main(string[] args) { serialserice serialserice = new serialserice(); serialserice.getserial(); console.readkey(); }
运行试试
6,实现把数据写入串口
上面已经获取到串口,要把数据写入一个串口,就要初始化串口类,实现使用串口、向串口写入不同类型、不同进制的数据
为了简单一些,我们使用默认配置。
把代码 copy 到你的项目,笔者已经详细列举出步骤
namespace serialporttest { /// <summary> /// 用于封装需要的串口通讯 /// </summary> public class serialserice { //实现串口通讯的对象 串口通讯 串口; /// <summary> /// 获取计算机的所有串口 步骤 1 /// </summary> public void getserial() { string[] vs = 串口通讯.getportnames(); console.writeline("你电脑的串口列表(输入名称此端口,注意大小写):"); foreach (var i in vs) { console.writeline(i); } } //初始化串口 步骤 2 public void 初始化(string portname) { 串口 = new 串口通讯(portname);
串口.open(); } //向串口写入数据 步骤 3 public void 写入(string str) { //方式 1 串口.write(str); console.writeline("已经向串口输入:" + str); thread.sleep(500); //方式 2、3 byte[] b_字符 = encoding.default.getbytes(str); byte[] b_16进制 = new byte[b_字符.length]; //转16进制再发送 console.writeline("发送的16进制数据:"); for (int i = 0; i < b_字符.length; i++) { b_16进制[i] = convert.tobyte(b_字符[i].tostring(), 16); console.write(b_16进制[i] + " "); }
console.writeline(); //方式 2、3 写入串口 串口.write(b_字符);
thread.sleep(500); 串口.write(b_16进制);
thread.sleep(500); } } public class 串口通讯 : customserialport { public 串口通讯(string portname, int baudrate = 115200, parity parity = parity.none, int databits = 8, stopbits stopbits = stopbits.one) : base(portname, baudrate, parity, databits, stopbits) { } } }
服务已经配置好,接下来就是使用写好的服务了。
class program { static void main(string[] args) { // 初始化串口通讯服务 serialserice 串口功能 = new serialserice(); //显示串口列表、并让用户选择串口 串口功能.getserial(); string portname= console.readline(); //步骤 2 串口功能.初始化(portname); console.writeline("输入你想发送给客户端的内容,退出请输入 exit"); //因为示例了三种写入方法,第三种方法需要转换,非数字会报错 //实际上你可以发送如何类型的数据,就看你怎么写步骤 3 的方法 console.writeline("只能输入数字!8进制、10进制、16进制均可,请勿输入字符串"); while (true) { string str = console.readline(); if (str == "exit") break; //步骤 3 串口功能.写入(str); } console.readkey(); }
示例:
关于进制转换这些,可以找一些文章看,串口通讯对 byte、int16、int32、string 等类型间的转换要求比较高。
7,实现监听串口消息、多设备进行通讯
在开始前,看一下图:
点击展开代码
protected void sp_datareceived(object sender, serialdatareceivedeventargs e) { int canreadbyteslen = 0; if (receivetimeoutenable) { while (sp.bytestoread > 0) { canreadbyteslen = sp.bytestoread; if (receivedatalen + canreadbyteslen > bufsize) { receivedatalen = 0; throw new exception("serial port receives buffer overflow!"); } var receivelen = sp.read(recvicebuffer, receivedatalen, canreadbyteslen); if (receivelen != canreadbyteslen) { receivedatalen = 0; throw new exception("serial port receives exception!"); } //array.copy(recvicebuffer, 0, receivedbytes, receivedatalen, receivelen); receivedatalen += receivelen; lastreceivetick = environment.tickcount; if (!timeoutcheckthreadiswork) { timeoutcheckthreadiswork = true; thread thread = new thread(receivetimeoutcheckfunc) { name = "comreceivetimeoutcheckthread" }; thread.start(); } } } else { if (receivedevent != null) { // 获取字节长度 int bytesnum = sp.bytestoread; if (bytesnum == 0) return; // 创建字节数组 byte[] resultbuffer = new byte[bytesnum]; int i = 0; while (i < bytesnum) { // 读取数据到缓冲区 int j = sp.read(recvicebuffer, i, bytesnum - i); i += j; } array.copy(recvicebuffer, 0, resultbuffer, 0, i); receivedevent(this, resultbuffer); //system.diagnostics.debug.writeline("len " + i.tostring() + " " + bytetohexstr(resultbuffer)); } //array.clear (receivedbytes,0,receivedbytes.length ); receivedatalen = 0; } }
上面是 flyfire.customserialport 的 属性、字段和方法,sp_datareceived() 这个方法是实现后台监控数据,并触发预设事件的方法,开辟新线程不断循环接收数据。不过这里的实现并不那么好。
框架作者的博客
通过上面可以发现,这个监控方法是 protected 的,所以需要使用一个类继承,才能使用此方法。
另外,事件委托为
public delegate void customserialportreceivedeventhandle(object sender, byte[] bytes)
基于以上,来做一个可以后台接收数据并在控制台输出的代码。
using system; using system.collections.generic; using system.text; using system.threading; using flyfire.io.ports; using rjcp.io.ports; namespace serialporttest { /// <summary> /// 用于封装需要的串口通讯 /// </summary> public class serialserice { //实现串口通讯的对象 串口通讯 串口; /// <summary> /// 获取计算机的所有串口 步骤 1 /// </summary> public void getserial() { string[] vs = 串口通讯.getportnames(); console.writeline("你电脑的串口列表(输入名称此端口,注意大小写):"); foreach (var i in vs) { console.writeline(i); } } //初始化串口 步骤 2 public void 初始化(string portname) { 串口 = new 串口通讯(portname); 串口.open(); } //向串口写入数据 步骤 3 public void 写入(string str) { //方式 1 串口.write(str); console.writeline("已经向串口输入:" + str); thread.sleep(500); //方式 2、3 byte[] b_字符 = encoding.default.getbytes(str); byte[] b_16进制 = new byte[b_字符.length]; //转16进制再发送 console.writeline("发送的16进制数据:"); for (int i = 0; i < b_字符.length; i++) { b_16进制[i] = convert.tobyte(b_字符[i].tostring(), 16); console.write(b_16进制[i] + " "); } console.writeline(); //方式 2、3 写入串口 串口.write(b_字符); thread.sleep(500); 串口.write(b_16进制); thread.sleep(500); } public void 开启后台监听() { //收到消息时要触发的事件 串口.receivedevent += 被触发的事件_1; 串口.开始后台监控(); } public static void 被触发的事件_1(object sender, byte[] bytes) { console.writeline("收到数据"); foreach (var i in bytes) { console.write(i + " "); } console.writeline(""); } } public class 串口通讯 : customserialport { public 串口通讯(string portname, int baudrate = 115200, parity parity = parity.none, int databits = 8, stopbits stopbits = stopbits.one) : base(portname, baudrate, parity, databits, stopbits) { } //无意义,只是因为父类的 sp_datareceived() 不是 public public void 开始后台监控() { sp_datareceived(new object(), new serialdatareceivedeventargs(serialdata.eof)); } } }
using system; namespace serialporttest { class program { static void main(string[] args) { // 初始化串口通讯服务 serialserice 串口功能 = new serialserice(); //显示串口列表、并让用户选择串口 串口功能.getserial(); string portname= console.readline(); //步骤 2 串口功能.初始化(portname); 串口功能.开启后台监听(); console.writeline("输入你想发送给客户端的内容,退出请输入 exit"); //因为示例了三种写入方法,第三种方法需要转换,非数字会报错 //实际上你可以发送如何类型的数据,就看你怎么写步骤 3 的方法 console.writeline("只能输入数字!8进制、10进制、16进制均可,请勿输入字符串"); while (true) { string str = console.readline(); if (str == "exit") break; //步骤 3 串口功能.写入(str); } console.readkey(); } } }
为了实现串口通讯,我们把这个项目复制到别的目录,另外打开运行。即同一份代码变成两份,运行时就有两个控制台了。
注:你会发现,输入一条消息,会收到几条信息。那是因为笔者在写入方法那部分,给出了三个写入方式,删除2个即可。
为了便于理解,笔者使用了中文对方法进行命名。
串口通讯已经已经实现了,如何实现 modbus 协议,跟设备(单片机、开发板之类的小设备)进行约定通讯呢~笔者的另一篇文章~
项目源码已经上传到
8,modbus 协议的实现例子
由于时间和篇幅问题,这里简单说一下 modbus 和实现的示例。
modbus 是一种通信协议,有 ascii、rtu、tcp等实现方式,广泛应用于物联网设备、工业控制、自动化场景等。
协议的实现,由一台主机、多个从机组成,我们把它想象成智能家居吧,一台电脑是主机,空调、电视机、冰箱等是从机。那么多设备,它们只能向主机发送数据,不能直接通讯,每台设备都有其地址。
传输的数据流格式如下
(以上两张图来自互联网)
然后,我实现了modbus协议,对要发送的消息进行检验、封装、打包成帧、接收、处理发送。
分为服务器、客户端。每个客户端都有一个地址,下面示范,
我在服务器使用了 02 04 00 01 25 26,
代表:客户端地址02,功能码:04(代表要设备要干嘛),要读取设备的温湿度数据:00 01(00 02,00 03代表读取其他数据),后面 25 26 有其他功能作用,不过笔者手里没有真实的设备,所以没对其进行实现,理解就行。
服务端向客户端(02)发送数据,功能是读取寄存器(04),然后是读取温度数据还是湿度数据(00 01 代表两个都读取),25 26( 转为10进制为 9510 ) 可以定义为 要客户端发返回 9510 条记录。
返回的2 4 0 1 25 26 bb 4b,后面两个是 crc 检验,由于数据传输可能发送丢失或出错,使用后面两位由于检验数据是否正确接收。
上面是在控制台输入 16 进制的数,下面是 直接 输入 10 进制的数。
刚刚实习工作~愿一切顺利~~~
水平有限,文章有错请评论指出~谢谢啦~