C#上位机开发（三）—— 构建SerialAssistant雏形

　　上一篇简单介绍了C#的一些基本知识，并成功的Hello，World，那么从这篇开始，我们来自己动手写一个串口助手：

1、构思功能

　　串口助手在单片机开发中经常被用来调试，最基本的功能就是接收功能和发送功能，其次，串口在打开前需要进行一些设置：串口列表选择、波特率、数据位、校验位、停止位，这样就有了一个基本的雏形；然后我们在下一篇中在此功能上添加：ASCII/HEX显示，发送，发送新行功能，重复自动发送功能，显示接收数据时间这几项扩展功能；

2、设计布局

　　根据以上功能，将整个界面分为两块：设置界面（不可缩放）+ 接收区和发送区（可缩放），下面就来依次拖放控件实现：

　　1）容器控件（Panel）

　　　　Panel是容器控件，是一些小控件的容器池，用来给控件进行大致分组，要注意容器是一个虚拟的，只会在设计的时候出现，不会显示在设计完成的界面上，这里我们将整个界面分为6个容器池，如图：

　　2）文本标签控件（Lable）

　　　　用于显示一些文本，但是不可被编辑；改变其显示内容有两种方法：一是直接在属性面板修改“Text”的值，二是通过代码修改其属性，见如下代码；另外，可以修改Font属性修改其显示字体及大小，这里我们选择微软雅黑，12号字体；

label1.Text = "串口";    //设置label的Text属性值

　　3）下拉组合框控件（ComboBox）

　　　　用来显示下拉列表；通常有两种模式，一种是DropDown模式，既可以选择下拉项，也可以选择直接编辑；另一种是DropDownList模式，只能从下拉列表中选择，两种模式通过设置DropDownStyle属性选择，这里我们选择第二种模式；

　　　　那么，如何加入下拉选项呢？对于比较少的下拉项，可以通过在属性面板中Items属性中加入，比如停止位设置，如图，如果想要出现默认值，改变Text属性就可以，但要注意必须和下拉项一致：

　　另外一种是直接在页面加载函数代码中加入，比如波特率的选择，代码如下：

 private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            int i;
            //单个添加for (i = ; i <= ; i = i*)
            {
                comboBox2.Items.Add(i.ToString());  //添加波特率列表
            }

            //批量添加波特率列表
            string[] baud = { "","","","","","","","" };
            comboBox2.Items.AddRange(baud);

            //设置默认值
            comboBox1.Text = "COM1";
            comboBox2.Text = "";
            comboBox3.Text = "";
            comboBox4.Text = "None";
            comboBox5.Text = "";
        }

　　4）按钮控件（Button）

　   5）文本框控件（TextBox）

　　　TextBox控件与label控件不同的是，文本框控件的内容可以由用户修改，这也满足我们的发送文本框需求；在默认情况下，TextBox控价是单行显示的，如果想要多行显示，需要设置其Multiline属性为true；

　　　TextBox的方法中最多的是APPendText方法，它的作用是将新的文本数据从末尾处追加至TextBox中，那么当TextBox一直追加文本后就会带来本身长度不够而无法显示全部文本的问题，此时我们需要使能TextBox的纵向滚动条来跟踪显示最新文本，所以我们将TextBox的属性ScrollBars的值设置为Vertical即可；

　　至此，我们的显示控件就全部添加完毕，但是还有一个最重要的空间没有添加，这种控件叫做隐式控件，它是运行于后台的，用户看不见，更不能直接控制，所以也成为组件，接下来我们添加最主要的串口组件；

　　6）串口组件（SerialPort）

　　　这种隐式控件添加后位于设计器下面 ，串口常用的属性有两个，一个是端口号（PortName），一个是波特率（BaudRate），当然还有数据位，停止位，奇偶校验位等；串口打开与关闭都有接口可以直接调用，串口同时还有一个IsOpen属性，IsOpen为true表示串口已经打开，IsOpen为flase则表示串口已经关闭。

　　添加了串口组件后，我们就可以通过它来获取电脑当前端口，并添加到可选列表中，代码如下：

   //获取电脑当前可用串口并添加到选项列表中
   comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());

　　启动后可以看到界面布局效果图如下（确保USB转串口CH340已连接）：

3、搭建后台

　　界面布局完成后，我们就要用代码来搭建整个软件的后台，这部分才是重中之重。

　　首先，我们先来控制打开/关闭串口，大致思路是：当按下打开串口按钮后，将设置值传送到串口控件的属性中，然后打开串口，按钮显示关闭串口，再次按下时，串口关闭，显示打开按钮；

　　在这个过程中，要注意一点，当我们点击打开按钮时，会发生一些我们编程时无法处理的事件，比如硬件串口没有连接，串口打开的过程中硬件突然断开，这些被称之为异常，针对这些异常，C#也有try..catch处理机制，在try中放置可能产生异常的代码，比如打开串口，在catch中捕捉异常进行处理，详细代码如下：

 private void button1_Click(object sender, EventArgs e)        {
　　　　　　　　try
            {
                //将可能产生异常的代码放置在try块中
                //根据当前串口属性来判断是否打开
                if (serialPort1.IsOpen)
                {
                    //串口已经处于打开状态
                    serialPort1.Close();    //关闭串口
                    button1.Text = "打开串口";
                    button1.BackColor = Color.ForestGreen;
                    comboBox1.Enabled = true;
                    comboBox2.Enabled = true;
                    comboBox3.Enabled = true;
                    comboBox4.Enabled = true;
                    comboBox5.Enabled = true;
　　　　　　　　　　　　textBox_receive.Text = "";  //清空接收区
　　　　　　　　　　　　textBox_send.Text = "";     //清空发送区
                }
                else
                {
                    //串口已经处于关闭状态，则设置好串口属性后打开
                    comboBox1.Enabled = false;
                    comboBox2.Enabled = false;
                    comboBox3.Enabled = false;
                    comboBox4.Enabled = false;
                    comboBox5.Enabled = false;
                    serialPort1.PortName = comboBox1.Text;
                    serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox2.Text);
                    serialPort1.DataBits = Convert.ToInt16(comboBox3.Text);

                    if (comboBox4.Text.Equals("None"))
                        serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;
                    else if(comboBox4.Text.Equals("Odd"))
                        serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Odd;
                    else if (comboBox4.Text.Equals("Even"))
                        serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Even;
                    else if (comboBox4.Text.Equals("Mark"))
                        serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Mark;
                    else if (comboBox4.Text.Equals("Space"))
                        serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Space;

                    if (comboBox5.Text.Equals(""))
                        serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;
                    else if (comboBox5.Text.Equals("1.5"))
                        serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.OnePointFive;
                    else if (comboBox5.Text.Equals(""))
                        serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.Two;

                    serialPort1.Open();     //打开串口
                    button1.Text = "关闭串口";
                    button1.BackColor = Color.Firebrick;
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //捕获可能发生的异常并进行处理

                //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用
                serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort();
                //刷新COM口选项
                comboBox1.Items.Clear();
                comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());
                //响铃并显示异常给用户
                System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                button1.Text = "打开串口";
                button1.BackColor = Color.ForestGreen;
                MessageBox.Show(ex.Message);
                comboBox1.Enabled = true;
                comboBox2.Enabled = true;
                comboBox3.Enabled = true;
                comboBox4.Enabled = true;
                comboBox5.Enabled = true;
            }
        }

　　接下来我们构建发送和接收的后台代码，串口发送和接收都是在串口成功打开的情况下进行的，所以首先要判断串口属性IsOpen是否为1；

　　串口发送有两种方法，一种是字符串发送WriteLine，一种是Write（），可以发送一个字符串或者16进制发送（见下篇），其中字符串发送WriteLine默认已经在末尾添加换行符；

 private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                //首先判断串口是否开启
                if (serialPort1.IsOpen)
                {
                    //串口处于开启状态，将发送区文本发送
                    serialPort1.Write(textBox_send.Text);
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用
                serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort();
                //刷新COM口选项
                comboBox1.Items.Clear();
                comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());
                //响铃并显示异常给用户
                System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                button1.Text = "打开串口";
                button1.BackColor = Color.ForestGreen;
                MessageBox.Show(ex.Message);
                comboBox1.Enabled = true;
                comboBox2.Enabled = true;
                comboBox3.Enabled = true;
                comboBox4.Enabled = true;
                comboBox5.Enabled = true;
            }
        }

　　接下来开始最后一个任务 —— 串口接收，在使用串口接收之前要先为串口注册一个Receive事件，相当于单片机中的串口接收中断，然后在中断内部对缓冲区的数据进行读取，如图，输入完成后回车，就会跳转到响应代码部分：

 //串口接收事件处理
 private void SerialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
 {
 }

　　同样的，串口接收也有两种方法，一种是16进制方式读（下篇介绍），一种是字符串方式读，在刚刚生成的代码中编写，如下：

 //串口接收事件处理
        private void SerialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            try
            {
                //因为要访问UI资源，所以需要使用invoke方式同步ui
                this.Invoke((EventHandler)(delegate
                {
                    textBox_receive.AppendText(serialPort1.ReadExisting());
                }
                   )
                );

            }
            catch (Exception ex)
            {
                //响铃并显示异常给用户
                System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                MessageBox.Show(ex.Message);

            }
        }

　　这里又有了一个新的知识点，这个串口接收处理函数属于一个单独的线程，不属于main的主线程，而接收区的TextBox是在主线程中创建的，所以当我们直接用serialPort1.ReadExisting()读取回来字符串，然后用追加到textBox_receive.AppendText（）追加到接收显示文本框中的时候，串口助手在运行时没有反应，甚至报异常，如图：

　　所以，这个时候我们就需要用到invoke方式，这种方式专门被用于解决从不是创建控件的线程访问它，加入了invoke方式后，串口助手就可以正常接收到数据了，如图：