c串口操作系列3.docx
- 文档编号:6840183
- 上传时间:2023-01-11
- 格式:DOCX
- 页数:4
- 大小:19.67KB
c串口操作系列3.docx
《c串口操作系列3.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《c串口操作系列3.docx(4页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
c串口操作系列3
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:
AA44050102030405EA
这里我假设的一条数据,协议如下:
数据头:
AA44
数据长度:
05
数据正文:
0102030405
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AA44,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]viewplaincopyusingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.ComponentModel;usingSystem.Data;usingSystem.Drawing;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;usingSystem.Windows.Forms;usingSystem.IO.Ports;usingSystem.Text.RegularExpressions;namespaceSerialportSample{publicpartialclassSerialportSampleForm:
Form{privateSerialPortcomm=newSerialPort();privateStringBuilderbuilder=newStringBuilder();//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=newList<byte>(4096);//默认分配1页内存,并始终限制不允许超过privatebyte[]binary_data_1=newbyte[9];//AA44050102030405EApublicSerialportSampleForm(){InitializeComponent();}//窗体初始化privatevoidForm1_Load(objectsender,EventArgse){//初始化下拉串口名称列表框string[]ports=SerialPort.GetPortNames();Array.Sort(ports);comboPortName.Items.AddRange(ports);comboPortName.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;}voidcomm_DataReceived(objectsender,SerialDataReceivedEventArgse){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try{Listening=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。
intn=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=newbyte[n];//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>booldata_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(buffer[0]==0xAA&&buffer[1]==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>=4,那我们这里一定能访问到buffer[2]这个长度intlen=buffer[2];//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bytechecksum=0;for(inti=0;i<len+3;i++)//len+3表示校验之前的位置{checksum^=buffer[i];}if(checksum!
=buffer[len+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_1[3].ToString("X2")+""+binary_data_1[4].ToString("X2")+""+binary_data_1[5].ToString("X2")+""+binary_data_1[6].ToString("X2")+""+binary_data_1[7].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>/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////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(bytebinbuf){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.Text="Get:
"+received_count.ToString();}));}finally{Listening=false;//我用完了,ui可以关闭串口了。
}}privatevoidbuttonOpenClose_Click(objectsender,EventArgse){//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=comboPortName.Text;comm.BaudRate=int.Parse(comboBaudrate.Text);try{comm.Open();}catch(Exceptionex){//捕获到异常信息,创建一个新的comm对象,之前的不能用了。
comm=newSerialPort();//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。
privatevoidcheckBoxNewlineGet_CheckedChanged(objectsender,EventArgse){txGet.WordWrap=checkBoxNewlineGet.Checked;}privatevoidbuttonSend_Click(objectsender,EventArgse){//定义一个变量,记录发送了几个字节intn=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-f]{2}");List<byte>buf=newList<byte>();//填充到这个临时列表中//依次添加到列表中foreach(Matchminmc){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}privatevoidbuttonReset_Click(objectsender,EventArgse){//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";}}}
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data标签显示出你的数据内容,我们现在是直接显示为:
0102030405
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。
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wince不支持,也可以用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BeginInvoke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。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 串口 操作 系列