C# 串口操作系列(5)--通讯库雏形

灰太狼 2022-08-07 09:55 154阅读 0赞

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串口是很简单的，编写基于串口的程序也很容易。新手们除了要面对一堆的生僻概念，以及跨线程访问的细节，还有一个需要跨越的难题，就是协议解析，上一篇已经说明了:

一个**二进制格式的协议**一般包含： 协议头 \+  数据段长度 **+** 数据  **+** 校验

一个**Ascii格式的文本协议**，一般包含： 数据头  **+** 正文 **+**  数据结束标识

类似的命令可能很多，类似的代码也会重复写很多次。对于我，并不觉得这个有任何难度，但是，很多时候，需要写点类似东西的时候呢，我往往不想写，不是别的，要搭建一个这样的框架，这绝对是个**体力活**，而且还需要**耐心**和**细心**。

从我上一次带项目，我就开始考虑编写通用的一个通讯库，支持很多功能，不过和公司内容结合紧密，不适合开源，更不适合推广。我重新组织、抽象了各个概念。希望能让新人朋友减少学习难度，更快的投入到其他方面。

请注意，此文章我也不知道如何归纳，不算科普，不能算类库的介绍，我是在介绍如何设计一个这样的通讯库。

**通讯库，并非串口库**，所以，我希望有一个基类，可以描述各种通讯方法的基类或接口，微软已经这么做了，他把这个叫做Stream。我认为不好的理由是，提供了Length属性、peek方法、seek方法却无法使用，很多方法和属性是不支持的，如果使用这个类操作硬件，就像一颗地雷，不小心就会写一个不支持的操作，而且会在运行时报错。所以，我希望能针对流设备的硬件，重新设计，我抽象出了一个接口：ICommunication。提供基本的打开、关闭、读写、字符集和有效数据长度等流设备的特性和操作。

为了能有一个**通用的配置类**，我定义了一个接口：ICommunicationSetting。

当你实现一个设备的时候，你需要实现ICommunication，还需要编写一个设置的类，去实现ICommunicationSetting接口。别觉得麻烦，这是为了能抽象的好，编写一个一劳永逸不用经常重写的通用代码。有了2个接口，我甚至可以开始编写依赖此接口的功能或软件了。当然，我还有需要写有关协议的分析。

既然**协议是分2种**，那自然要编写BinaryXXX和TextXXX，没错，有这样2个类。

考虑的更详细一点，任何数据，都不是无限期有效的，比如你获取下位机发来的电压，过了几秒了，应该就无效了，所以要考虑定时失效，于是我实现了有效性检查。数据要在字节数组中查找，分析，通知。所以这些公共的部分，我抽出来了，我写了一个接口，叫做：IAnalyzer，并编写了默认的实现，于是有了AnalyzeResult类，同时，区分2种协议方式，创建了子类：BinaryAnalyzeResult和TextAnalyzeResult。

那么，谁来使用ICommunication,IAnalyzer呢？放心，联系有点紧密，我不会撒手扔给外面的，这样做反而更复杂了，不是么。所以我写了一个带有分析功能的类：WyzComm。

使用通讯库的

这个类实现了数据的采集、缓存、分析器的调用，以及事件调用的通知。数据死锁的控制，所有你认为的麻烦事情，都在这里做了。那么，我编写这个类的时候，我肯定不知道未来有多少种协议是不是？那怎么办呢？我无法写死分析器，所以，我编写了接口：IAnalyzerCollection，因为文章从串口说起，我首先提供了串口的实现：

SerialPort(此类和微软的那个名字一样而已，但不是同一个)，实现了ICommunication接口，我定义了一个SerialPortSetting类，实现了ICommunicationSetting。

至此。通讯库的框架就完成了。而这也就是使用通讯库所需要关注的所有内容。下面，为了能进行实际的演示，我编写了简单的实现。来演示一种功能，假设我有个程序，需要同时分析二进制数据格式和ASCII的文本数据格式，数据各不相同，使用了通讯库之后，我不需要重写数据的缓存、关闭的死锁处理、数据对界面的通知。我只需要编写2个协议类，和1个协议集合类。我的数据分析工作就完成了。

首先是一个文本协议，协议头是WYZ，协议尾是回车换行，中间是一个整形数字。我只需要设置好头、尾，编写数据分析。

**\[c-sharp\]** [ view plain][view plain] [copy][view plain]

1.  public class MyData1 : TextAnalyzeResult<int>  
2.  \{  
3.      public MyData1()  
4.      \{  
5.          this.BeginOfLine = "WYZ";  
6.          this.EndOfLine = "/r/n";  
7.      \}  
8.    
9.      public override void Analyze()  
10.     \{  
11.         string s = Encoding.GetString(Raw);  
12.         Match m = Regex.Match(s, "//d+");  
13.         if (m.Success)  
14.         \{  
15.             this.Data = int.Parse(m.Value);  
16.             this.Valid = true;  
17.         \}  
18.     \}  
19. \}

然后我定义了一个二进制协议，分析一条数据包含2个子项。

我首先定义这个数据的具体类型

**\[c-sharp\]** [ view plain][view plain] [copy][view plain]

1.  public class SampleData  
2.  \{  
3.      public int Version \{ get; set; \}  
4.      public float Voltage \{ get; set; \}  
5.      public SampleData()  
6.      \{  
7.          Version = 0;  
8.          Voltage = 0;  
9.      \}  
10.     public override string ToString()  
11.     \{  
12.         return string.Format("\{0\},\{1\}", Version.ToString(), Voltage.ToString());  
13.     \}  
14. \}

然后我编写协议分析类

**\[c-sharp\]** [ view plain][view plain] [copy][view plain]

1.  public class MyData2 : BinaryAnalyzeResult<SampleData>  
2.  \{  
3.      public MyData2()  
4.      \{  
5.          this.\_mask = new byte\[\] \{ 0xAA, 0xBB, 0xCC \};  
6.          this.TimeOut = 5;//超过5秒，收不到数据，则此数据无效。  
7.          //自定义校验方法，演示为逐个相加和随便一个数字取模，我选择的是42  
8.          this.checksum = (buf, offset, count) =>  
9.              \{  
10.                 byte checksum = 0;  
11.                 for (int i = offset; i < offset + count; i++)  
12.                 \{  
13.                     checksum = (byte)((checksum + buf\[i\]) % 42);  
14.                 \}  
15.                 return checksum;  
16.             \};  
17.     \}  
18.   
19.     public override void Analyze()  
20.     \{  
21.         int offset = \_mask.Length + LenLength;//\_mask.Length表示标记后的一个字节,\_mask.Length+1表示标记后的第二个字节，有一个字节表示长度。  
22.         this.Data.Version = BitConverter.ToInt32(Raw, offset + 0);  
23.         this.Data.Voltage = BitConverter.ToSingle(Raw, offset + 4);  
24.         this.Valid = true;//注意要设置数据有效状态  
25.     \}  
26. \}

完成了。一个基于串口的，同时分析2种数据的，数据具有有效性判断，支持独立数据通知界面，整体原始数据缓存显示的功能。完成了。

为了演示功能，我写了新的校验方式，当然，你不用管，默认已经支持了异或校验，后续还会把常用校验都添加进去，crc16,crc32,奇偶校验等。

![0_1281283535tj8x.gif][]

模拟发送数据为：

文本格式发送：WYZ123<CR><LF>

二进制格式发送：AA BB CC 08 0A 00 00 00 FA 3E F7 42 05

![0_1281285871YaAZ.gif][]

[vs2008工程项目源码范例][vs2008]

[Link 1]: http://blog.csdn.net/wuyazhe/article/details/5797673
[view plain]: http://blog.csdn.net/wuyazhe/article/details/5797673#
[0_1281283535tj8x.gif]: /images/20220805/b92053d815b34442bfbe96ed952cf886.png
[0_1281285871YaAZ.gif]: /images/20220805/a8c9f5e6782347f5bb52e8691b376425.png
[vs2008]: http://download.csdn.net/source/2606807