索引
- 一、SerialPort串口通信
- 二、使用SerialPort
- 1.创建SerialPort对象，进行基本配置
- 2.写入串口数据
- ①.写入串口数据的方法
- ②.封装数据
- 3.读取串口数据
- ①.读取串口数据的方法
- ②.解析数据
- 4.读取串口数据的时机
- ①.DataReceived事件
- ②.多线程接收数据
- 5.粘包问题处理
一、SerialPort串口通信
C#中的SerialPort类是.NET框架提供的一个用于串口通信的强大工具，主要用于实现计算机与外部设备（如传感器、嵌入式设备、PLC等）之间的数据交换。
二、使用SerialPort
1.创建SerialPort对象，进行基本配置
使用SerialPort时，直接创建一个SerialPort对象即可，其基本配置项包括：
PortName：串口号，如COM1。
BaudRate：波特率，如9600或115200。
DataBits：数据位，通常为7或8。
StopBits：停止位，通常为1、1.5或2。
Parity：奇偶校验位，如None（无校验）、Odd（奇校验）或Even（偶校验）。
代码如下：
/// <summary>
/// 串口号
/// </summary>
[Label("串口号")] public string portName;
/// <summary>
/// 波特率
/// </summary>
[Label("波特率")] public int baudRate;
/// <summary>
/// 数据位
/// </summary>
[Label("数据位")] public int dataBits;
/// <summary>
/// 停止位
/// </summary>
[Label("停止位")] public StopBits stopBits;
/// <summary>
/// 奇偶校验位
/// </summary>
[Label("奇偶校验位")] public Parity parity;
private SerialPort _serialPort;
protected override void Awake()
{
base.Awake();
_serialPort = new SerialPort();
_serialPort.PortName = portName;
_serialPort.BaudRate = baudRate;
_serialPort.DataBits = dataBits;
_serialPort.StopBits = stopBits;
_serialPort.Parity = parity;
try
{
_serialPort.Open();
}
catch (Exception e)
{
Log.Error(e.Message);
}
}2.写入串口数据
①.写入串口数据的方法
写入串口数据的方法非常简单，如下：
//将数据封装为字节数组（可以直接强转字符串，也可以按16进制处理等）
byte[] bytes = EncapsulatePackage(data);
_serialPort.Write(bytes, 0, bytes.Length);②.封装数据
如何封装数据取决于数据交换的协议，比如直接强转字符串：
/// <summary>
/// 单个数据包结束符（换行符）
/// </summary>
private const byte EndSign = 10;
/// <summary>
/// 封装数据包（这里要求所有字符必须为ASCII码，也即是一个字符只占一个字节）
/// </summary>
/// <param name="data">原始数据</param>
/// <returns>数据包</returns>
private byte[] EncapsulatePackage(string data)
{
byte[] bytes = new byte[data.Length + 1];
for (int i = 0; i < data.Length; i++)
{
bytes[i] = (byte)data[i];
}
//在每个数据包后面补充【结束符】，表明此数据包结束
bytes[bytes.Length - 1] = EndSign;
return bytes;
}这里以简单协议进行讲解（每个数据包以【换行符】代表结束符）。
3.读取串口数据
①.读取串口数据的方法
读取串口数据的方法非常简单，如下：
//建立数据缓冲区（大小为串口中可读取数据大小：_serialPort.BytesToRead）
byte[] bytes = new byte[_serialPort.BytesToRead];
_serialPort.Read(bytes, 0, bytes.Length);
//解析数据包
string data = AnalyzePackage(bytes);②.解析数据
如何解析数据取决于数据交换的协议，比如直接强转字符串：
/// <summary>
/// 解析数据包
/// </summary>
/// <param name="bytes">数据包</param>
/// <returns>数据</returns>
private string AnalyzePackage(byte[] bytes)
{
return Encoding.Default.GetString(bytes);
}4.读取串口数据的时机
那么对如上的简单的写入、读取串口数据有了基本的了解之后，接下来便是相对不那么简单的部分了。
首先，写入串口数据的时机由我们说了算，何时调用便何时写入，这点毋容置疑。
但是，读取串口数据的时机该是何时？参考下面两种方式。
①.DataReceived事件
SerialPort的DataReceived事件当对象对应的串口接收到了数据时便会触发，用他来读取数据简直不要太丝滑：
protected override void Awake()
{
base.Awake();
//......
_serialPort.DataReceived += OnDataReceived;
//......
}
private void OnDataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
if (_serialPort.IsOpen && _serialPort.BytesToRead > 0)
{
//建立数据缓冲区（大小为串口中可读取数据大小：_serialPort.BytesToRead）
byte[] bytes = new byte[_serialPort.BytesToRead];
_serialPort.Read(bytes, 0, bytes.Length);
//解析数据包
string data = AnalyzePackage(bytes);
}
}但是，这里必须得有一个但是，只要在Unity中用过SerialPort的都会知道DataReceived这玩意他不起作用，主要原因如下（别怀疑，就是问的AI）：
1.Unity引擎对System.IO.Ports命名空间的支持有限，尤其是对DataReceived事件的支持存在缺陷。在Unity中，DataReceived事件通常不会像在常规C#项目中那样正常触发，这主要是因为Unity的运行环境与普通.NET应用有所不同，特别是在事件处理机制上存在差异。
2.DataReceived事件需要在一个独立的线程中监听串口数据，但在Unity中，主线程（用于游戏逻辑和渲染）和串口数据接收线程之间的同步机制存在问题。因此，DataReceived事件可能无法被正确触发。
3.Unity的Update和FixedUpdate等事件函数运行在主线程中，而串口数据接收通常需要多线程支持。当串口操作在主线程中执行时，可能会因为线程冲突导致DataReceived事件无法触发。
那么，我们不得不考虑更换其他方案了。
②.多线程接收数据
老样子，像处理Socket通信那样，多线程永远是最强的利器：
private Thread _receiveThread;
protected override void Awake()
{
base.Awake();
//新建一个线程，启动数据接收方法ReceivedData
_receiveThread = new Thread(new ThreadStart(ReceivedData));
_receiveThread.Start();
}
protected override void OnDestroy()
{
base.OnDestroy();
_receiveThread.Abort();
_receiveThread = null;
}
/// <summary>
/// 从串口接收数据
/// </summary>
private void ReceivedData()
{
while (true)
{
if (_serialPort.IsOpen && _serialPort.BytesToRead > 0)
{
try
{
//建立数据缓冲区（大小为串口中可读取数据大小：_serialPort.BytesToRead）
byte[] bytes = new byte[_serialPort.BytesToRead];
_serialPort.Read(bytes, 0, bytes.Length);
//解析数据包
string data = AnalyzePackage(bytes);
//......
}
catch (Exception e)
{
Log.Error(e.Message);
}
}
}
}5.粘包问题处理
当然，到此时我们并不能高枕无忧，还有另一个在数据交换领域普遍存在的问题需要我们解决，那就是数据的粘包问题。
粘包问题是指多个数据包在接收端被错误地合并成一个数据包，导致接收方无法正确区分每个数据包的边界。这通常发生在连续发送多个数据包时，接收端来不及解析或缓冲区管理不当的情况下。
就像Socket通信一样，发送方发出的数据是A03568，但接收方可能会分多次接收到，比如2次才接收完，那就可能是A03、568，接收方只是一个机器不是人，自然不知道这2个包该连起来合成一个包，那么后续的处理自然就乱套了。
这就是通信协议存在的必要了，以我们的简单通信协议为例（每个数据包以【换行符】代表结束符），在读取数据的方法中进行防粘包处理：
private byte[] _buffer = new byte[16];
private List<byte> _receiveBuffer = new List<byte>();
/// <summary>
/// 从串口接收数据
/// </summary>
private void ReceivedData()
{
while (true)
{
if (_serialPort.IsOpen && _serialPort.BytesToRead > 0)
{
try
{
//读取一次数据（最大不超过缓冲区大小）
int count = _serialPort.Read(_buffer, 0, Mathf.Min(_buffer.Length, _serialPort.BytesToRead));
for (int i = 0; i < count; i++)
{
//如果为结束符，则代表一个数据包接收完成，解析该包
if (_buffer[i] == EndSign)
{
string data = AnalyzePackage(_receiveBuffer.ToArray());
//清空缓冲区
_receiveBuffer.Clear();
//处理数据
HandlerData(data);
Log.Info($"接收串口数据：{data}");
}
//否则加入数据缓冲区
else
{
_receiveBuffer.Add(_buffer[i]);
}
}
}
catch (Exception e)
{
Log.Error(e.Message);
}
}
}
}代码很简单，相信处理过字节流的人应该都能看懂，事实上在串口通信中如上的简单通信协议已能胜任大多数情况。
