基于C#的串口助手开发：实现数据收发与Hex显示

赖小霞

已于 2025-05-26 11:01:12 修改

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文章标签： c#

于 2025-05-25 20:23:00 首次发布

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引言

在工业自动化、物联网等领域中，串口通信是一种常见且重要的数据传输方式。开发一个属于自己的串口助手，不仅可以加深对串口通信原理的理解，还能满足特定场景下的个性化需求。本文将详细介绍如何使用C#语言开发一个具备数据收发与Hex显示功能的串口助手。

一、开发环境准备

1. 软件工具

- 安装Visual Studio ，这里以Visual Studio 2022为例，它提供了强大的C#开发环境和丰富的调试工具。

- 确保安装了.NET桌面开发工作负载，以便支持Windows Forms或WPF应用程序开发。

2. 相关知识储备

- 了解C#编程语言的基础语法，包括变量、数据类型、类、方法等。

- 熟悉串口通信的基本概念，如波特率、数据位、停止位、校验位等参数的含义。

二、创建项目

1. 打开Visual Studio，点击“创建新项目”。在模板选择界面中，选择“Windows Forms应用(.NET Framework)”或“WPF应用(.NET)” 。这里以Windows Forms应用为例进行讲解，点击“下一步”，设置项目名称（如SerialPortAssistant）、存储位置等信息，然后点击“创建”。

2. 项目创建完成后，在“解决方案资源管理器”中可以看到项目的结构，主要包含 Form1.cs （主窗体代码文件）、 Program.cs （程序入口文件）等。

三、设计界面

1. 双击 Form1.cs 打开窗体设计器，在工具箱中拖放以下控件到窗体上：

- ComboBox：用于选择串口端口号。

- ComboBox：用于选择波特率，常见的波特率有9600、115200等，可在属性窗口中预先添加这些选项。

- CheckBox：用于选择数据位（如5、6、7、8位），这里可添加四个CheckBox分别对应不同的数据位。

- CheckBox：用于选择停止位（如1、1.5、2位），同样添加对应数量的CheckBox。

- CheckBox：用于选择校验位（如None、Odd、Even等），添加相应的CheckBox。

- Button：两个按钮，分别命名为“打开串口”和“关闭串口”。

- TextBox：一个用于输入要发送的数据，另一个用于显示接收到的数据。

- CheckBox：用于控制是否以Hex格式显示接收数据。

- Button：用于发送数据。

2. 合理调整控件的大小和位置，设置合适的 Text 属性，使界面布局清晰美观。

四、编写代码

1. 引入命名空间

在 Form1.cs 文件开头，引入必要的命名空间：

csharp

using System;

using System.IO.Ports;

using System.Windows.Forms;

System.IO.Ports 命名空间提供了用于串口通信的类，如 SerialPort 。

2. 定义成员变量

在 Form1 类中，定义以下成员变量：

csharp

private SerialPort serialPort1;

private bool isHexDisplay = false;

serialPort1 用于实例化串口对象， isHexDisplay 用于标识是否以Hex格式显示数据。

3. 初始化串口相关操作

在 Form1 的构造函数中，添加初始化串口端口号选择框的代码：

csharp

public Form1()

{

    InitializeComponent();

    string[] ports = SerialPort.GetPortNames();

    comboBoxPort.DataSource = ports;

}

这段代码获取系统中可用的串口端口号，并将其绑定到用于选择端口号的 ComboBox 上。

4. 打开串口按钮事件处理

双击“打开串口”按钮，生成按钮点击事件处理方法，在方法中编写打开串口的逻辑：

csharp

private void btnOpen_Click(object sender, EventArgs e)

{

    try

    {

        serialPort1 = new SerialPort();

        serialPort1.PortName = comboBoxPort.Text;

        serialPort1.BaudRate = int.Parse(comboBoxBaudRate.Text);

        // 根据CheckBox状态设置数据位、停止位、校验位

        if (checkBoxDataBits5.Checked) serialPort1.DataBits = 5;

        if (checkBoxDataBits6.Checked) serialPort1.DataBits = 6;

        if (checkBoxDataBits7.Checked) serialPort1.DataBits = 7;

        if (checkBoxDataBits8.Checked) serialPort1.DataBits = 8;



        if (checkBoxStopBits1.Checked) serialPort1.StopBits = StopBits.One;

        if (checkBoxStopBits1_5.Checked) serialPort1.StopBits = StopBits.OnePointFive;

        if (checkBoxStopBits2.Checked) serialPort1.StopBits = StopBits.Two;



        if (checkBoxParityNone.Checked) serialPort1.Parity = Parity.None;

        if (checkBoxParityOdd.Checked) serialPort1.Parity = Parity.Odd;

        if (checkBoxParityEven.Checked) serialPort1.Parity = Parity.Even;



        serialPort1.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(DataReceivedHandler);

        serialPort1.Open();

        btnOpen.Enabled = false;

        btnClose.Enabled = true;

    }

    catch (Exception ex)

    {

        MessageBox.Show("打开串口失败：" + ex.Message);

    }

}

此代码根据用户在界面上选择的参数配置串口，并订阅 DataReceived 事件，当有数据从串口接收时，该事件会被触发。

5. 关闭串口按钮事件处理

csharp

private void btnClose_Click(object sender, EventArgs e)

{

    try

    {

        if (serialPort1 != null && serialPort1.IsOpen)

        {

            serialPort1.Close();

        }

        btnOpen.Enabled = true;

        btnClose.Enabled = false;

    }

    catch (Exception ex)

    {

        MessageBox.Show("关闭串口失败：" + ex.Message);

    }

}

6. 数据接收事件处理

csharp

private void DataReceivedHandler(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)

{

    SerialPort sp = (SerialPort)sender;

    byte[] buffer = new byte[sp.BytesToRead];

    sp.Read(buffer, 0, buffer.Length);



    if (isHexDisplay)

    {

        string hexString = BitConverter.ToString(buffer).Replace("-", "");

        this.Invoke(new Action(() => textBoxReceive.Text += hexString + Environment.NewLine));

    }

    else

    {

        string data = System.Text.Encoding.Default.GetString(buffer);

        this.Invoke(new Action(() => textBoxReceive.Text += data + Environment.NewLine));

    }

}

在数据接收事件处理方法中，首先读取串口接收到的数据到字节数组中。然后根据 isHexDisplay 的值判断是以Hex格式还是普通文本格式显示数据。由于串口数据接收事件发生在非UI线程，所以使用 Invoke 方法将数据显示操作切换到UI线程，以避免跨线程操作UI控件的异常。

7. 发送数据按钮事件处理

csharp

private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)

{

    try

    {

        if (serialPort1 != null && serialPort1.IsOpen)

        {

            string sendData = textBoxSend.Text;

            if (checkBoxHexSend.Checked)

            {

                byte[] hexBytes = StringToByteArray(sendData);

                serialPort1.Write(hexBytes, 0, hexBytes.Length);

            }

            else

            {

                serialPort1.Write(sendData);

            }

        }

    }

    catch (Exception ex)

    {

        MessageBox.Show("发送数据失败：" + ex.Message);

    }

}

private byte[] StringToByteArray(string hex)

{

    int NumberChars = hex.Length;

    byte[] bytes = new byte[NumberChars / 2];

    for (int i = 0; i < NumberChars; i += 2)

        bytes[i / 2] = Convert.ToByte(hex.Substring(i, 2), 16);

    return bytes;

}

发送数据时，同样根据用户选择的是普通文本发送还是Hex格式发送，对数据进行相应处理后通过串口发送出去。 StringToByteArray 方法用于将Hex字符串转换为字节数组。

8. Hex显示CheckBox事件处理

csharp

private void checkBoxHexDisplay_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)

{

    isHexDisplay = checkBoxHexDisplay.Checked;

}

该方法用于更新 isHexDisplay 变量的值，以响应用户对Hex显示方式的选择。

五、测试运行

1. 将两个支持串口通信的设备通过串口线连接到计算机（或者使用虚拟串口软件模拟串口通信）。

2. 运行程序，在界面上选择正确的串口端口号、波特率等参数，点击“打开串口”按钮。

3. 在发送数据的文本框中输入数据，点击“发送”按钮，观察数据是否能正确发送到对方设备。

4. 从对方设备发送数据，查看接收数据的文本框是否能正确显示接收到的数据，切换Hex显示CheckBox，观察数据显示格式的变化。

六、总结

本文详细阐述了使用C#语言开发具备数据收发与Hex显示功能串口助手的完整过程。从开发环境的搭建，到项目的创建、界面设计，再到核心代码的编写与功能实现，每一个环节都进行了具体的说明与示例。通过对串口通信相关类库的运用，以及对各个控件事件的合理处理，实现了根据用户设置的参数进行串口的打开与关闭，完成数据的双向传输，并能够按照用户需求以普通文本或Hex格式展示接收数据。