串口通信介绍

串口通信（Serial Communication）是一种数据传输方式，其中信息以一位接一位的方式在一条通信线路上顺序传送。与并行通信相比，串行通信使用较少的线路和连接器，因此它更适用于长距离的数据传输，并且成本较低。

串口通信的基本概念

• 位（Bit）：这是最小的信息单位，在串行通信中，数据被分割成单个位来发送。

• 波特率（Baud Rate）：指的是每秒钟传输的符号数或信号变化的最大次数。在二进制系统中，波特率通常等于比特率（Bits Per Second, bps），即每秒传输的位数。

• 起始位和停止位（Start and Stop Bits）：用于界定每个字符的开始和结束，确保接收方能正确地识别出独立的数据块。

• 校验位（Parity Bit）：可选的错误检测机制，用来检查传输过程中是否有误码发生。常见的有奇校验、偶校验等。

• 数据位（Data Bits）：实际要传输的数据量，一般为5到9位不等，取决于协议设置。

• 流控制（Flow Control）：用于管理数据流的速度匹配，防止快的发送设备溢出慢的接收设备。硬流控使用额外的信号线（如RTS/CTS），软流控则通过特定字符实现。

通信协议

• 握手和流控制：确保发送方不会以超过接收方处理能力的速度发送数据。硬流控使用额外的信号线（如RTS/CTS），而软流控则通过特定字符或序列实现。

• 错误检测与纠正：通过校验位、循环冗余检查(CRC)等机制来保证数据完整性。

• 同步与异步传输：同步通信依赖于时钟信号来协调收发双方；异步通信则不需要共享时钟，而是依靠起始位和停止位来界定数据包。

串口通信的标准接口

RS-232

• 特点：单端信号，点对点连接，适用于短距离（约15米）。

• 引脚定义：典型的DB9接头有9个针脚，其中包含了发送(TX)、接收(RX)、地(GND)及流控制信号等。

• 电压电平：逻辑“0”为+3V至+15V，逻辑“1”为-3V至-15V。

RS-422 和 RS-485

• 特点：差分信号，抗干扰能力强，支持多点网络配置。

• RS-422：全双工操作，每对导线只能有一个驱动器但可有多个接收器。

• RS-485：半双工或多主站系统，允许在同一总线上有多达32个驱动器和接收器（使用中继器可以扩展）。

• 引脚定义：一般需要两根线进行差分信号传输（A/B或D+/D-），有时还需要第三根线作为共用地线。

• 电压电平：差分电压范围从-7V到+12V不等，具体取决于应用环境。

基于C#的串口通信对象：SerialPort

字段属性

名称	说明
PortName	获取或设置通信端口
BaudRate	获取或设置串行波特率
DataBits	获取或设置每个字节的标准数据位长度
Parity	获取或设置奇偶校验检查协仪
StopBits	获取或设置每个字节的标准停止位数
BytesToRead	得到接收到数据的字节数
BytesToWrites	得到送往串口的字节数
IsOpen	获取一个值，判断串口是否打开
ReadBufferSize	获取或设置读取数据的缓存大小
ReadTimeout	读取超时时间
WriteBufferSize	与ReadBufferSize相对
WriteTimeout	与ReadTimeout相对

常用方法

名称	说明
GetPortNames	获取当前计算机的串行端口名称数组【静态】
Open	打开一个新的串行端口连接
Read	从SerialPort输入缓冲区中读取
ReadByte	读取一个字节的数据
ReadChar	读取一个字符的数据
Write	将数据写入串行端口输出缓冲区
Close	关闭端口连接，将IsOpen属性设置为False，并释放内部Stream对象

常用事件

名称	说明
DataReceived	表示将处理SerialPort对象的数据接收事件的方法。接收到数据时的委托回调