【自动化】C#中串口接收数据，以及主动接收和被动接收的区别

串口通信在各种应用场景中都是非常常见和重要的，比如工业控制、数据采集、医疗设备等。在C#中，我们可以使用System.IO.Ports.SerialPort类来轻松地实现串口通信。本文将详细介绍C#中串口接收数据，以及主动接收和被动接收的区别，并提供一些实用的示例。

1. 串口接收数据的基本概念和用途

串口接收数据指的是计算机通过串口接收外部设备发送的数据。串口通信通常用于工业控制、数据采集、远程监控等领域。通过串口接收数据，我们可以实现计算机与外部设备之间的数据交互，从而控制外部设备或获取外部设备的数据。

2. 主动接收和被动接收的概念及其差异

在串口通信中，数据的接收方式主要有两种：主动接收和被动接收。

2.1 主动接收

主动接收是指计算机主动向外部设备发送请求，要求外部设备发送数据。主动接收通常需要调用外部设备的API或发送特定的指令来触发。

• 创建SerialPort对象并配置串口参数，如波特率、数据位、停止位等。

  SerialPort serialPort = new SerialPort();
  serialPort.PortName = "COM1";
  serialPort.BaudRate = 9600;
  serialPort.DataBits = 8;
  serialPort.Parity = Parity.None;
  serialPort.StopBits = StopBits.One;
  serialPort.Handshake = Handshake.None;
  

  • 打开串口。

    serialPort.Open();
    

    • 设置串口数据接收事件。

      serialPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(SerialPort_DataReceived);
      

      • 在DataReceived事件处理函数中接收数据。

        private void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            string data = serialPort.ReadExisting();
            Console.WriteLine(data);
        }
        

        • 关闭串口。

          serialPort.Close();
          

          2.2被动接收

          被动接收是指外部设备主动向计算机发送数据，计算机被动地接收这些数据。被动接收不需要计算机主动请求数据，而是外部设备在数据准备好后自动发送给计算机。

          • 创建SerialPort对象并配置串口参数，同上。
          • 打开串口。

            serialPort.Open();
            

            • 在循环中不断读取串口数据。

              while (true)
              {
                  string data = serialPort.ReadExisting();
                  Console.WriteLine(data);
              }
              

              • 关闭串口。

                serialPort.Close();
                

                3. 主动接收和被动接收的利弊

                主动接收的利弊

                • 利：主动接收可以确保计算机在需要数据时及时获取，适用于实时性要求较高的场景。
                • 弊：主动接收需要计算机不断查询外部设备是否有数据发送，可能会占用较多的CPU资源。

                  被动接收的利弊

                  • 利：被动接收减少了计算机的资源消耗，适用于实时性要求不高的场景。
                  • 弊：被动接收可能需要等待外部设备主动发送数据，实时性较差。

                    4. 主动接收与被动接收的区别

                    1. 工作方式不同：主动接收是计算机主动向外部设备请求数据，而被动接收是外部设备主动向计算机发送数据。
                    2. 资源占用不同：主动接收时，计算机需要不断查询外部设备是否有数据发送，可能会占用较多的CPU资源；而被动接收时，计算机只需在数据到达时读取数据，CPU资源占用较少。
                    3. 实时性不同：主动接收可以在第一时间获取外部设备的数据，实时性较好；被动接收可能需要等待外部设备主动发送数据，实时性较差。
                    4. 应用场景不同：主动接收适用于需要实时监控外部设备数据的场景，如数据采集、远程监控等；被动接收适用于外部设备主动向计算机发送数据的场景，如传感器数据传输、串口调试等。

                    5. 不同场景下选择使用主动接收或被动接收的建议

                    主动接收的建议

                    • 当实时性要求较高，需要计算机主动控制外部设备时，选择主动接收。

                      被动接收的建议

                      • 当实时性要求不高，外部设备会主动发送数据时，选择被动接收。

                      • 示例

                        下面我们将通过一个简单的示例来演示如何在C#中实现主动接收和被动接收。

                        主动接收示例

                        using System;
                        using System.IO.Ports;
                        namespace SerialPortExample
                        {
                            class Program
                            {
                                static void Main(string[] args)
                                {
                                    SerialPort serialPort = new SerialPort();
                                    serialPort.PortName = "COM1";
                                    serialPort.BaudRate = 9600;
                                    serialPort.DataBits = 8;
                                    serialPort.Parity = Parity.None;
                                    serialPort.StopBits = StopBits.One;
                                    serialPort.Handshake = Handshake.None;
                                    try
                                    {
                                        serialPort.Open();
                                        Console.WriteLine("串口已打开，开始主动接收数据...");
                                        // 设置数据接收事件
                                        serialPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(SerialPort_DataReceived);
                                        // 进入主循环
                                        Console.ReadLine();
                                    }
                                    catch (Exception ex)
                                    {
                                        Console.WriteLine("发生错误： " + ex.Message);
                                    }
                                    finally
                                    {
                                        if (serialPort.IsOpen)
                                        {
                                            serialPort.Close();
                                        }
                                    }
                                }
                                private static void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
                                {
                                    string data = ((SerialPort)sender).ReadExisting();
                                    Console.WriteLine("主动接收到的数据： " + data);
                                }
                            }
                        }
                        

                        被动接收示例

                        using System;
                        using System.IO.Ports;
                        namespace SerialPortExample
                        {
                            class Program
                            {
                                static void Main(string[] args)
                                {
                                    SerialPort serialPort = new SerialPort();
                                    serialPort.PortName = "COM1";
                                    serialPort.BaudRate = 9600;
                                    serialPort.DataBits = 8;
                                    serialPort.Parity = Parity.None;
                                    serialPort.StopBits = StopBits.One;
                                    serialPort.Handshake = Handshake.None;
                                    try
                        			{
                        			    serialPort.Open();
                        			    Console.WriteLine("串口已打开，开始被动接收数据...");
                        			    // 不需要设置数据接收事件，因为我们是被动接收
                        			    // 进入主循环，不断读取串口数据
                        			    while (true)
                        			    {
                        			        string data = serialPort.ReadExisting();
                        			        if (!string.IsNullOrEmpty(data))
                        			        {
                        			            Console.WriteLine("被动接收到的数据： " + data);
                        			        }
                        			    }
                        			}
                        			catch (Exception ex)
                        			{
                        			    Console.WriteLine("发生错误： " + ex.Message);
                        			}
                        			finally
                        			{
                        			    if (serialPort.IsOpen)
                        			    {
                        			        serialPort.Close();
                        			    }
                        			}
                        

                        在这个示例中，我们创建了一个SerialPort实例并配置了串口参数。在主动接收示例中，我们设置了DataReceived事件处理函数来主动接收数据。而在被动接收示例中，我们没有设置DataReceived事件，而是使用ReadExisting方法在一个无限循环中被动地接收数据。

                        总结

                        在C#中实现串口通信时，根据实际需求选择合适的接收方式，可以提高程序的性能和稳定性。主动接收适用于需要实时监控外部设备数据的场景，而被动接收适用于外部设备主动向计算机发送数据的场景。了解主动接收和被动接收的区别，并根据不同场景选择合适的方式，将有助于提高串口通信的效率。