c串口操作系列(3).doc

1、C# 串口操作系列 (3)C#串口操作系列(3) -协议篇，二进制协议数据解析转自 CSDN作者兔子党逍遥我们的串口程序，除了通用的，进行串口监听收发的简单工具，大多都和下位机有关，这就需要关心我们的通讯协议如何缓存，分析，以及通知界面。我们先说一下通讯协议。通讯协议就是通讯双方共同遵循的一套规则，定义协议的原则是尽可能的简单以提高传输率，尽可能的具有安全性保证数据传输完整正确。基于这2点规则，我们一个通讯协议应该是这样的：头+数据长度 +数据正文 + 校验例如： AA 44 05 01 02 03 04 05 EA这里我假设的一条数据，协议如下：数据头：AA 44数据长度：05数据正文：01

2、 02 03 04 05校验：EA一般数据的校验，都会采用常用的方式，CRC16,CRC32,Xor。有的数据安全要求高的，不允许丢包的，可能还要加入重发机制或是加入数据恢复算法，在校验后根据前面数据添加恢复字节流以恢复数据。我这里采用的是简单的异或校验，包含数据头的所有字节，依次异或得到的。协议很简单，我也认为分析协议是很简单的事情，下面我们就如何分析协议来实际的结合c# 看一下。er 再等等，在我们实际开始编码之前，还有一个规则需要了解， 我们有了通讯协议， 如何结合串口的协议来分析，需要关心什么呢？哦。一般就是 4 个问题：缓存收到的所有数据，找到一条完整数据，分析数据，界面通知。如果分

3、的更详细一点，缓存收到的所有数据，我们想到最高效的办法就是顺序表，也就是数组，但数组的操作比较复杂，当你使用完一条数据后，用过的需要移除；新数据如果过多的时候，缓存过大需要清理；数据搬移等等，很有可能一个不小心就会丢数据导致软件出些莫名其妙的小问题。个人建议，使用List<byte>，内部是数组方式实现，每次数据不足够的时候会扩容1 倍，数据的增删改都已经做的很完善了。不会出现什么小问题。找到一条完整数据，如何找到完整数据呢？就我们例子的这个协议，首先在缓存的数据中找AA 44 ，当我们找到后，探测后面的字节， 发现是 05 ，然后看缓存剩下的数据是否足够，不足够就不用判断， 减少

4、时间消耗， 如果剩余数据 >=6 个（包含 1 个字节的校验） ，我们就算一个校验，看和最后的校验是否一致。分析数据：鉴于网络的开放性，我无法确定读者对c#的了解程度， 介绍一下，常用的方式就是BitConvert.ToInt32这一系列的方法，把连续的字节（和变量长度一样）读取并转换为对应的变量。c+ 下使用 memcpy ，或直接类型转换后进行值拷贝，vb6 下使用 CopyMemory这个 api 。校验：前面说过了。 完整性判断的时候需要和校验对比，大多系统都不太严格，不支持重发，所以数据错误就直接丢弃。导致数据错误的原因很多，比如电磁干扰导致数据不完整或错误、硬件驱动效率不够导

5、致数据丢失、我们的软件缓存出错等。这些软件因素数据系统错误，需要修改，但是电磁干扰么，有这个可能的。虽然很少。其实我知道，就算是我，看别人的博客也是，喜欢看图片，看代码，文字性的东西，一看就头大。那我接下来贴出基于上一篇文章的改进版本，支持协议分析 （协议不能配置，可配置的协议不是我们讨论的范畴。可以看看有DFA( 确定性有限状态机 )我们修改一下界面，以便能显示收到后分析的数据红色部分是新增的代码如下：c-sharp view plaincopyusing System;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.ComponentModel;us

6、ing System.Data;usingSystem.Drawing;using System.Linq;usingSystem.Text;using System.Windows.Forms;usingSystem.IO.Ports;usingSystem.Text.RegularExpressions;namespaceSerialportSamplepublic partial classSerialportSampleForm : FormprivateSerialPort comm = new SerialPort();privateStringBuilder builder =

7、new StringBuilder();/避免在事件处理方法中反复的创建，定义到外面。private longreceived_count = 0;/ 接收计数private longsend_count = 0;/发送计数private boolListening = false;/是否没有执行完invoke 相关操作private bool Closing = false;/ 是否正在关闭串口，执行Application.DoEvents，并阻止再次 invokeprivate List<byte> buffer = newList<byte>(4096);/默认分

8、配 1页内存，并始终限制不允许超过private byte binary_data_1 = newbyte9;/AA 44 05 01 02 03 04 05 EApublicSerialportSampleForm()InitializeComponent();/窗体初始化private void Form1_Load(objectsender, EventArgs e)/初始化下拉串口名称列表框string ports =SerialPort.GetPortNames();Array.Sort(ports);comboPortName.Items.AddRange(ports);combo

9、PortName.SelectedIndex =comboPortName.Items.Count > 0 ? 0 : -1;comboBaudrate.SelectedIndex =comboBaudrate.Items.IndexOf(19200);/初始化SerialPort对象comm.NewLine =/r/n;comm.RtsEnable = true;/根据实际情况吧。/添加事件注册comm.DataReceived += comm_DataReceived;void comm_DataReceived(object sender,SerialDataReceivedEve

10、ntArgs e)if (Closing) return;/如果正在关闭，忽略操作，直接返回，尽快的完成串口监听线程的一次循环tryListening = true;/设置标记，说明我已经开始处理数据，一会儿要使用系统UI 的。int n = comm.BytesToRead;/先记录下来，避免某种原因，人为的原因，操作几次之间时间长，缓存不一致byte buf = newbyten;/ 声明一个临时数组存储当前来的串口数据received_count += n;/增加接收计数comm.Read(buf, 0, n);/读取缓冲数据/< 协议解析>bool data_1_catch

11、ed = false;/缓存记录数据是否捕获到/1. 缓存数据buffer.AddRange(buf);/2. 完整性判断while (buffer.Count>= 4)/ 至少要包含头（ 2 字节） +长度（ 1 字节） +校验（ 1字节）/请不要担心使用 >= ，因为 >= 已经和 >,<,= 一样，是独立操作符，并不是解析成> 和 =2个符号/2.1查找数据头if (buffer0 =0xAA && buffer1 = 0x44)/2.2探测缓存数据是否有一条数据的字节，如果不够，就不用费劲的做其他验证了/前面已经限定了剩余长度>

12、=4 ，那我们这里一定能访问到buffer2这个长度int len =buffer2;/数据长度/数据完整判断第一步，长度是否足够/len 是数据段长度 ,4 个字节是while 行注释的3 部分长度if (buffer.Count < len + 4) break;/数据不够的时候什么都不做/这里确保数据长度足够，数据头标志找到，我们开始计算校验/2.3校验数据，确认数据正确/异或校验，逐个字节异或得到校验码byte checksum = 0;for (int i =0; i < len + 3; i+)/len+3表示校验之前的位置checksum =bufferi;if (c

13、hecksum != bufferlen + 3) /如果数据校验失败，丢弃这一包数据buffer.RemoveRange(0,len + 4);/ 从缓存中删除错误数据continue;/ 继续下一次循环/至此，已经被找到了一条完整数据。我们将数据直接分析，或是缓存起来一起分析/我们这里采用的办法是缓存一次，好处就是如果你某种原因，数据堆积在缓存buffer 中/已经很多了，那你需要循环的找到最后一组，只分析最新数据，过往数据你已经处理不及时/了，就不要浪费更多时间了，这也是考虑到系统负载能够降低。buffer.CopyTo(0,binary_data_1, 0, len + 4);/复制一

14、条完整数据到具体的数据缓存data_1_catched = true;buffer.RemoveRange(0, len + 4);/正确分析一条数据，从缓存中移除数据。else/这里是很重要的，如果数据开始不是头，则删除数据buffer.RemoveAt(0);/分析数据if (data_1_catched)/我们的数据都是定好格式的，所以当我们找到分析出的数据1，就知道固定位置一定是这些数据，我们只要显示就可以了stringdata = binary_data_13.ToString(X2) + +binary_data_14.ToString(X2) + +binary_data_15.

15、ToString(X2) + +binary_data_16.ToString(X2) + +binary_data_17.ToString(X2);/更新界面this.Invoke(EventHandler)(delegate txData.Text =data; );/如果需要别的协议，只要扩展这个data_n_catched就可以了。往往我们协议多的情况下，还会包含数据编号，给来的数据进行/编号，协议优化后就是：头+编号 +长度 +数据 +校验/</协议解析>/构造器的内容builder.Clear();/因为要访问清除字符串ui 资源，所以需要使用invoke 方式同步 u

16、i。this.Invoke(EventHandler)(delegate/判断是否是显示为16 禁止if (checkBoxHexView.Checked)串/依次的拼接出16 进制字符foreach (byte b in buf)builder.Append(b.ToString(X2) + );else/直接按ASCII规则转换成字符串builder.Append(Encoding.ASCII.GetString(buf);/追加的形式添加到文本框末端，并滚动到最后。this.txGet.AppendText(builder.ToString();/修改接收计数labelGetCount.

17、Text = Get: +received_count.ToString(););闭串口了。finallyListening = false;/我用完了， ui可以关privatevoid buttonOpenClose_Click(object sender, EventArgs e)/根据当前串口对象，来判断操作if (comm.IsOpen)Closing = true;while (Listening) Application.DoEvents();/打开时点击，则关闭串口comm.Close();else/关闭时点击，则设置好端口，波特率后打开comm.PortName =combo

18、PortName.Text;comm.BaudRate = int.Parse(comboBaudrate.Text);trycomm.Open();catch(Exception ex)/捕获到异常信息，创建一个新的comm 对象，之前的不能用了。comm = new SerialPort();/现实异常信息给客户。MessageBox.Show(ex.Message);/设置按钮的状态buttonOpenClose.Text = comm.IsOpen ? Close : Open;buttonSend.Enabled = comm.IsOpen;/动态的修改获取文本框是否支持自动换行。p

19、rivate voidcheckBoxNewlineGet_CheckedChanged(object sender,EventArgs e) txGet.WordWrap = checkBoxNewlineGet.Checked; private void buttonSend_Click(object sender, EventArgs e)/定义一个变量，记录发送了几个字节int n = 0;/16 进制发送if(checkBoxHexSend.Checked)/我们不管规则了。如果写错了一些，我们允许的，只用正则得到有效的十六进制数MatchCollection mc = Regex.

20、Matches(txSend.Text,(?i)/da-f2); List<byte> buf = new List<byte>();/ 填充到这个临时列表中/依次添加到列表中foreach (Match min mc)buf.Add(byte.Parse(m.Value,System.Globalization.NumberStyles.HexNumber);/转换列表为数组后发送comm.Write(buf.ToArray(), 0, buf.Count);/记录发送的字节数n =buf.Count;else/ascii 编码直接发送/包含换行符if (checkBoxNewlineSend.Checked)comm.WriteLine(txSend.Text);n = txSend.Text.Length + 2;else/ 不包含换行符comm.Write(txSend.Text);n =txSend.Text.Length;send_count += n;/累加发送字节数labelSendCount.Text = Send: + send_count.ToString();/更新界面private void