串口通信849220001

1、C#串口操作系列（3）-协议篇，二进制协议数据解析«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 02 03 04 05校验：EA一般数据的校

2、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。如果分的更详细一点， 缓存收到的所有数据， 我们想

3、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，减少时间消耗，如果剩余数据 >=6

4、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致数据丢失、 我们的软件缓存出错等。 这些软

5、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代码如下:view plaincopy to clipboardprint?using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;

6、using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.IO.Ports;using System.Text.RegularExpressions;namespace SerialportSamplepublic partial class SerialportSampleForm : Form privateSerialPort comm =new SerialPort();privateStringBuilder builder =new StringB

7、uilder();/避免在事件处理方法中反复的创建，定义到外面。privatelongreceived_count =:0;/接收计数privatelongsend_count = 0;/发送计数privateboolListening =false ; /是否没有执行完invoke相关操作privateboolClosing = false;/是否正在关闭串口，执行Application.DoEvents,并阻止再次invokeprivateList<byte > buffer =new List< byte >(4096); /默认分配1页内存，并始终限制不允许超过

8、privatebytebinary_data_1 =new byte 9; /AA 44 05 01 02 03 04 05 EApublicSerialportSampleForm。InitializeComponent();/窗体初始化private void Form1_Load( object sender, 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);comboPortName.Select

9、edIndex= comboPortName.Items.Count > 0 ? 0 : -1;comboBaudrate.SelectedIndexcomboBaudrate.Items.IndexOf( "19200");/初始化SerialPort 对象comm.NewLine ="rn"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, SerialDataR

10、eceivedEventArgs 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 = new byte n; /声明一个临时数组存储当前来的串口数据 received_count += n;/ 增力接收计数comm.Read(buf, 0, n);/ 读取缓冲数据/<协议解析>

11、;bool data_1_catched = 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

12、了剩余长度>=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/len+3 表示校验之前的位byte checksum = 0;for ( int i = 0; i < len + 3; i+)( checksum A

13、= bufferi; )if (checksum != 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

14、_data_1,0, len + 4);/ 复制一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binary_data_14.ToString(string data = binary_data_13.ToStrin

15、g(binary_data_15.ToString("X2")"X2" )+"binary_data_16.ToString( "X2" ) + " " +binary_data_17.ToString("X2");/更新界面this .Invoke(EventHandler)(delegate txData.Textdata; );/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

16、+编号+长度+数据+校验/</协议解析>/builder.Clear();/清除字符串构造器的内容/因为要访问ui资源，所以需要使用invoke方式同步ui。this .Invoke(EventHandler)( delegate/判断是否是显示为16禁止if (checkBoxHexView.Checked)/依次的拼接出16进制字符串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(Encod

17、ing.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.Text ="Get:" + received_count.ToString(););finallyListening =false ; / 我用完了，ui 可以关闭串口了。private void buttonOpenClose_Click( object sender, EventArgs e)/根据当前串口对象，来判断操作if (comm.IsOpen)

18、trueClosing = 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 = comboPortName.Text;comm.BaudRate =int .Parse(comboBaudrate.Text);try comm.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.S

19、how(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。 private void checkBoxNewlineGet_CheckedChanged( object sender, EventArgs e) txGet.WordWrap = checkBoxNewlineGet.Checked; private void buttonSend_Cl

20、ick( 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MatchCollectionmc = Regex.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 m in mc)buf.Add

21、(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 = tx

22、Send.Text.Length;send_count += n;/累加发送字节数labelSendCount.Text ="Send:" + send_count.ToString(); / 更新界面private void buttonReset_Click( object sender, EventArgs e) (/复位接受和发送的字节数计数器并更新界面。send_count = received_count = 0;labelGetCount.Text ="Get:0"labelSendCount.Text ="Send:0"

23、;data标签显示出至此，你只要按这个协议格式发送数据到软件打开的串口。就能在数据的 你的数据内容，我们现在是直接显示为：01 02 03 04 05也就是数据段内容。运行截图:发送模拟数据的界面，使用通用工具SSCOMM32.exe我们在回顾一下，一般二进制格式数据就是这样分析，分析数据长度是否足够， 找到数据头,数据长度，校验，然后分析。wince不支持，也可以分析方式很多。结合各自实际情况操作，可以使用序列化方式，但是 用BitConvert方式将连续的字节读取为某个类型的变量。希望看到这里，能给你带来帮助，欢迎大家和我讨论，希望经验丰富的朋友不吝赐教。上一篇中，有朋友说用 BeginI

24、nvoke可以避免死锁问题，我暂时没有线，没有测试成功，改天测 试后再公布结果。DataReceived事件中，最高效的做法是指缓存数据，然后异步的去分析数据。但是，这样较 复杂，在效率要求不是很高的情况下（大多数情况），可以在DataReceived事件中缓存数据后，立刻进行数据完整性检查，有效性检查，分析数据，以及更新界面。但这么做有一个隐 患，底层串口操作的效率依赖于数据分析和界面更新，任何一个环节频繁耗时过长，都会造成数据的堆积。文章只假设都不拖时间的情况。谢谢观赏，通讯协议分析系列，未完待续C#串口操作系列(4)-协议篇，文本协议数据解析发表时间:2010-8-20阅读数：107网友

25、评论:0 条上一篇已经介绍了协议的组成，一个协议，一般具有：协议头+长度+数据+校验，文本格式可以直观的定义回车换行是协议的结尾，所以我们可以省略数据长度，增加协议尾。即：协议头+数据+校验+数据尾。文本方式的数据比较容易分析。如果数据缓存，可以考虑用StringBuilder。或是不缓存也可以。文本格式数据大多有换行结尾。稍微修改即可。例如分析常见的NMEA 0183格式的卫星坐标数据 GGA。$GPGGA,121252.000,3937.3032,N,11611.6046,E,1,05,2.0,45.9,M,-5.7,M,0000*77$开始GPGGA命令字*结尾77校验对上一篇代码稍作修改就可以了。例子不贴了。文本格式比较简单，只是为了内容完整。贴来做参考。只有分析的地方简化很多。void comm_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) if (Closing) return;/如果正在关闭