在開始之前，首先要說明的是串口通信所用到的?SerialPort?類并不包含在?System.Device.Gpio?NuGet 包中，而是在?System.IO.Ports?NuGet 包中。之所以在這里介紹串口通信，是因為在嵌入式中串口通信是與其他設(shè)備進行交互的一種重要方式，而且在某些沒有屏幕的設(shè)備中充當著程序調(diào)試的工具。

什么是串口

串口是串行接口的簡稱，這是一個非常大的概念，在嵌入式中串口通常指 UART （Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)器）。使用串口進行的通信叫做串行通信，與之相對的一個概念是并行通信。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位的按順序傳輸，而并行通信則是多位數(shù)據(jù)同時傳輸。如圖1所示，DATA BUS?到?UART 1?之間是并行通信，UART 1?到?UART 2?之間是串行通信。

圖1：串行通信與并行通信

串口通信的數(shù)據(jù)幀格式如圖2所示，通常一幀共包括 10 位：1 個起始位，8 個數(shù)據(jù)位和 1 個停止位。有一些特殊的數(shù)據(jù)幀在停止位前面包含 1 位的奇偶校驗位，還有的停止位有 2 個比特。其中起始位為低電平（0），標志著數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始；停止位為高電平（1），表示數(shù)據(jù)幀傳輸結(jié)束；數(shù)據(jù)位則為實際發(fā)送的數(shù)據(jù)，使用高低電平來表示比特信息，如果發(fā)送的內(nèi)容是文本，那么這段數(shù)據(jù)為字符的二進制編碼（ASCII，UTF-8……）。數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾饰覀兪褂?strong>波特率（Baud Rate）來表示，即每秒鐘傳送的碼元符號的個數(shù)^[1]。比如數(shù)據(jù)傳輸速率為 9600 字符/s，那么這時的波特率為 9600。

圖2：串口通信的數(shù)據(jù)幀

設(shè)備進行串口通信時，設(shè)備的連線如圖3所示，兩個設(shè)備的信號線，即發(fā)送端（TXD）與接收端（RXD）交叉相連，并且需要共地。在 Raspberry Pi 的引腳上共引出了 1 組串口，即?UART 0?，對應 8 和 10 號引腳。

圖3：串口設(shè)備的連接

相關(guān)類

串口操作的相關(guān)類位于?System.IO.Ports?命名空間下。

SerialPort

public class SerialPort : Component {// portName 為串口的名稱，可以使用靜態(tài)方法 GetPortNames() 獲取public SerialPort(string portName);// 傳輸?shù)牟ㄌ芈蕄ublic int BaudRate { get; set; }// 指定傳輸內(nèi)容的編碼public Encoding Encoding { get; set; }// 新行格式，即設(shè)置換行的字符public string NewLine { get; set; }// 設(shè)置停止位的格式public StopBits StopBits { get; set; }// 設(shè)置校驗位的格式public Parity Parity { get; set; }// 打開串口通信流public void Open();// 關(guān)閉串口通信流public void Close();// 向串口通信流中寫一行字符public void WriteLine(string text);// 從串口通信流中讀一行字符public string ReadLine();// 讀取緩沖區(qū)中的所有可用內(nèi)容，一般用于清空緩沖區(qū)，防止讀取舊的內(nèi)容public string ReadExisting();// 獲取可用的串口名稱public static string[] GetPortNames(); }

串口通信的步驟

配置串口通信參數(shù)，如波特率，內(nèi)容編碼，新行格式，超時時間等。

SerialPort sp = new SerialPort(portName: "/dev/ttyUSB0") {BaudRate = 115200,Encoding = Encoding.UTF8,ReadTimeout = 500,WriteTimeout = 500, }

打開串口

sp.Open();

讀取和寫入文本

sp.WriteLine($"Text content."); string content = sp.ReadLine();

關(guān)閉串口

sp.Close();

USB 串口通信實驗

硬件需求

名稱數(shù)量

USB 串口	x1
杜邦線	若干

USB 串口設(shè)備只要 Raspberry Pi 支持即可，這里使用的是?FT232RL。

電路

• GND - GND

• RX - TX (Pin 8)

• TX - RX (Pin 10)

• USB - USB

使用 Docker 運行示例

示例地址：https://github.com/ZhangGaoxing/dotnet-core-iot-demo/tree/master/src/SerialCommunication

docker build -t serial-sample -f Dockerfile . docker run --rm -it --device /dev/ttyUSB0 --device /dev/ttyS0 serial-sample

代碼

打開 Visual Studio ，新建一個 .NET Core 控制臺應用程序，項目名稱為“SerialCommunication”。

引入?System.IO.Ports?NuGet 包。

在?Program.cs?中，將主函數(shù)代碼替換如下：

static void Main(string[] args) {using (SerialPort usb = new SerialPort(portName: "/dev/ttyUSB0")){usb.BaudRate = 115200;usb.Encoding = Encoding.UTF8;usb.ReadTimeout = 500;usb.WriteTimeout = 500;usb.Open();using (SerialPort rpi = new SerialPort(portName: "/dev/ttyS0")){rpi.BaudRate = 115200;rpi.Encoding = Encoding.UTF8;rpi.ReadTimeout = 500;rpi.WriteTimeout = 500;rpi.Open();for (int i = 0; i < 10; i++){rpi.WriteLine($"Hello {i}!");Console.WriteLine($"USB receive: {usb.ReadLine()}");}rpi.Close();}usb.Close();} }

發(fā)布、拷貝、更改權(quán)限、運行

效果圖

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??備注

下一篇文章將談?wù)?Iot.Device.Bindings NuGet 包的使用。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的张高兴的 .NET Core IoT 入门指南：（五）串口通信入门的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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