C#串口通信程式實現無感知簽到與答題

来源:https://www.cnblogs.com/zengzhanping/archive/2018/12/05/10072037.html
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最近公司項目上線，之前利用串口通訊實現校牌的無感知簽到程式， 項目上線以後剛剛好有時間把之前的出現的問題做下記錄，廢話不多，直接到主題 串口介紹： 串列介面簡稱串口，也稱串列通信介面或串列通訊介面（通常指COM介面），是採用串列通信方式的擴展介面。（至於再詳細，自己百度） 正文： 最近在公司讓用C# ...


最近公司項目上線，之前利用串口通訊實現校牌的無感知簽到程式， 項目上線以後剛剛好有時間把之前的出現的問題做下記錄，廢話不多，直接到主題

串口介紹：

串列介面簡稱串口，也稱串列通信介面或串列通訊介面（通常指COM介面），是採用串列通信方式的擴展介面。（至於再詳細，自己百度）

正文：

最近在公司讓用C#寫一個串口通訊程式，下麵我將這次遇到的問題和解決方法奉獻出來，希望對工作中需要的朋友有所幫助！

我們來看具體的實現步驟。

公司要求實現以下幾個功能：

1.）啟動程式打開串口通信，接受嵌入式校牌發送過來的16進位形式的數據指令執行業務操作，業務操作完做出回應。

2.）根據需要設置串口通信的必要參數。

3.）通過校牌指令執行相關業務，拉取數據通過訪問java的http介面獲取數據,並將數據進行處理轉換為16進位形式下發給校牌

4.）配置相關介面地址

5.）校牌答題與教室端互動通過本地UPD傳遞給教室端，

看著好像挺複雜，其實都是紙老虎，一戳就破，前提是你敢去戳。我儘量講的詳細一些，爭取說到每個知識點。

C#代碼實現：採用SerialPort

實例化一個SerialPort 

1. private SerialPort ComDevice = new SerialPort();

 

我自己寫了個串口的類就直接上代碼

 

  1 using System;
  2 using System.Collections.Generic;
  3 using System.Configuration;
  4 using System.IO.Ports;
  5 using System.Linq;
  6 using System.Text;
  7 using System.Threading;
  8 using System.Threading.Tasks;
  9 
 10 namespace ZPZSerialPort.ComSerialPort
 11 {
 12     public sealed class ComDeviceManager
 13     {
 14         private NLog.Logger logger = NLog.LogManager.GetCurrentClassLogger();//NLog日誌記錄串口信息
 15         private static ComDeviceManager _comManager;
 16         private static readonly object _instAsync = new object();
 17         public SerialPort ComDeviceComputerChip { get; private set; }
 18 
 19         public Action<Byte[]> ActionComputerChip { get; set; }
 20 
 21         /// <summary>
 22         /// 此處配置根據實際串口進行配置，也可以配置為可變的參數
 23         /// </summary>
 24         private ComDeviceManager()
 25         {
 26             ComDeviceComputerChip = new SerialPort();//實例化一個SerialPort
 27             ComDeviceComputerChip.PortName = ConfigurationManager.AppSettings["protnamexyt"];//埠號此處埠號不固定此處配置為可變參數
 28             ComDeviceComputerChip.BaudRate = 115200;// 串列波特率指定為115200
 29             ComDeviceComputerChip.Parity = (Parity)Convert.ToInt32("0");//
 30             ComDeviceComputerChip.DataBits = Convert.ToInt32("8");
 31             ComDeviceComputerChip.StopBits = (StopBits)Convert.ToInt32("1");
 32             ComDeviceComputerChip.DataReceived += ComDevice1_DataReceived;
 33 
 34         }
 35         /// <summary>
 36         /// 接受埠數據事件
 37         /// </summary>
 38         /// <param name="sender"></param>
 39         /// <param name="e"></param>
 40         private void ComDevice1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
 41         {
 42             byte[] buffers = new byte[ComDeviceComputerChip.BytesToRead];
 43             ComDeviceComputerChip.Read(buffers, 0, buffers.Length);
 44             ActionComputerChip?.Invoke(buffers);
 45         }
 46         /// <summary>
 47         /// 當前設備
 48         /// </summary>
 49         public static ComDeviceManager CurrentDevice
 50         {
 51             get
 52             {
 53                 if (_comManager == null)
 54                 {
 55                     lock (_instAsync)
 56                     {
 57                         if (_comManager == null)
 58                         {
 59                             return _comManager = new ComDeviceManager();
 60                         }
 61                     }
 62                 }
 63 
 64                 return _comManager;
 65             }
 66         }
 67         /// <summary>
 68         /// 打開埠
 69         /// </summary>
 70         /// <returns></returns>
 71         public bool OpenDevice()
 72         {
 73             try
 74             {
 75                 if (!ComDeviceComputerChip.IsOpen)
 76                 {
 77                     ComDeviceComputerChip.Open();
 78                 }
 79                 return true;
 80             }
 81             catch (Exception ex)
 82             {
 83                 logger.Error("打開設備錯誤："+ex);
 84             }
 85 
 86             return false;
 87         }
 88         /// <summary>
 89         /// 發送數據
 90         /// </summary>
 91         /// <param name="data"></param>
 92         /// <returns></returns>
 93         public bool SendDzxp(byte[] data)
 94         {
 95             try
 96             {
 97                 if (ComDeviceComputerChip.IsOpen)
 98                 {
 99                     Thread.Sleep(10);// 延遲發送必須做延遲發送不然發送給校牌接受不到，這個問題浪費了一上午事件才發送在發送得時候需要做延遲
100                     ComDeviceComputerChip.Write(data, 0, data.Length);//發送數據給串口埠
101                     Thread.Sleep(10);// 延遲發送
102                     return true;
103                 }
104             }
105             catch (Exception ex)
106             {
107                 logger.Error(ex);
108             }
109 
110             return false;
111         }
112 
113 
114     }
115 }

 

 

設備操作類已經編寫完畢，接著就是我們收到指令主動執行操作：操作的步驟如下幾點

1.）同步時間

收到同步時間指令獲取當前系統時間轉換為16進位位元組，進行CRC校驗之後帶上，發送給基站,發送的格式為

引導碼+發送碼+卡號+響應成功碼+長度+內容(當前時間)+校驗碼

 

2.）同步課程

收到同步課程指令先通過介面拉取數據，把拉取到json數據解析，上課的開始時間，頻點，日期，星期 數據進行解析為16進位位元組數組

引導碼+發送碼+卡號+響應成功碼+長度+內容(一天課程上課時間)+校驗碼

拉取到的課程與校牌成功以後 把卡號，頻點，同步成功最後課程的時間 提交給介面保存

 

3.）簽到

收到簽到指令 進行回覆

引導碼+發送碼+卡號+響應成功碼+長度+內容(校牌發送的簽到指令)+校驗碼

把校牌卡號與課程ID 提交給介面保存

一 通訊層格式：

請求/控制數據幀

引導碼

數據傳輸方向

設備IC卡號

命令碼

數據包長度

數據內容

校驗碼

（CRC16）

FA FA

D0/D1

4 bytes

0x00~0xFF

0x00~0x3F

0~N

CRC_L

CRC_H
  • 引導碼：2 bytes，0xFA 0xFA；
  • 數據傳輸方向：1 byte，0xD0為電子校牌上傳數據給伺服器，0xD1為伺服器下發數據到電子校牌；
  • 設備IC卡號：4 byte，對應內嵌電子校牌的IC卡號；
  • 命令碼：1 byte，取值範圍為0x00 – 0xFF；
  • 數據包長度：1 byte，0x00 – 0x3F；
  • 數據內容：傳輸的數據信息，長度大小與數據包長度一致；
  • 校驗碼：2 bytes，低位元組在前，高位元組在後，採用CRC16校驗方式，校驗數據包括從數據傳輸方向到數據內容；

 

響應數據幀

引導碼

數據傳輸方向

設備IC卡號

命令碼

響應標誌碼

數據包長度

數據內容

校驗碼

（CRC16）

FA FA

D0/D1

4 bytes

0x00~0xFF

0x80/0x81

0x00~0x3F

0~N

CRC_L

CRC_H
  • 引導碼：2 bytes，0xFA 0xFA；
  • 數據傳輸方向：1 byte，0xD0為終端設備上傳數據給伺服器，0xD1為伺服器下發數據到終端設備；
  • 設備IC卡號：4 byte，對應內嵌電子校牌的IC卡號；
  • 命令碼：1 byte，取值範圍為0x00 – 0xFF；
  • 響應標誌碼：1 byte，0x80-----接收正確；0x81----接收有誤；

    數據有誤碼：0x01-----數據格式有誤

                    0x02-----校驗碼錯誤

                    0x03-----題型有誤

  • 數據包長度：1 byte，0x00 – 0x3F；
  • 數據內容：傳輸的數據信息，長度大小與數據包長度一致；
  • 校驗碼：2 bytes，低位元組在前，高位元組在後，採用CRC16校驗方式，校驗數據包括從數據傳輸方向到數據內容；

 

二 詳細命令解析：

（以設備IC卡號為0xA0 0xA1 0xA2 0xA3為例）

  1. 電子校牌連接基站伺服器 0x00

    命令碼： 0x00

    數據內容：年/月/日/星期/時/分/秒 7 bytes

    舉例：

    Send: FA FA D0 A0 A1 A2 A3 00 00 CRC16

    Recv: FA FA D1 A0 A1 A2 A3 00 80 07 YY MM DD WW hh mm ss CRC16 // 連接成功

     

  2. 電子校牌請求伺服器同步課程表 0x01

    命令碼： 0x01

    數據內容：ID號：A0 A1 A2 A3

    FF FF FF FF 表示對所有電子校牌統一下發

    N=2n+1：課程表（時間、頻點） 星期幾+（時間（小時/分鐘）+頻點）* n(課節數，最大10)

    Weekday：星期一 ~ 星期六（1~6）， 星期日： 0

                 時間（H/M）：(（H-6）<< 4) | (M/5) 分鐘為5的倍數

    舉例：

    Send: FA FA D0 A0 A1 A2 A3 01 00 CRC16 // 校牌請求下發課程表

    Recv: FA FA D1 A0 A1 A2 A3 01 80 N weekday 1...2n CRC16 // 伺服器下發課程表

    Send: FA FA D0 A0 A1 A2 A3 01 80 01 weekday CRC16 //校牌回覆設置課程表成功

     

  3. 電子校牌完成簽到功能 0x02

    命令碼： 0x02

    數據內容： 年/月/日/時/分/秒 6 bytes

    舉例：

    Send: FA FA D0 A0 A1 A2 A3 02 06 YY MM DD hh mm ss CRC16

    Recv: FA FA D1 A0 A1 A2 A3 02 80 06 YY MM DD hh mm ss CRC16 // 簽到成功

     

    處理相關業務邏輯使用工廠模式

      
     1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.Linq;
 4 using System.Text;
 5 using System.Threading.Tasks;
 6 
 7 namespace ZPZSerialPort.Factory
 8 {
 9     public interface  ICommunication
10     {
11         bool Send(object data);
12     }
13     /// <summary>
14     /// 同步時間
15     /// </summary>
16     public class SyncTime : ICommunication//
17     {
18         public bool Send(object data)
19         {
20             Console.WriteLine("同步時間接受的數據");
21             return true;
22         }
23     }
24     /// <summary>
25     /// 同步課程
26     /// </summary>
27     public class SyncCourse : ICommunication
28     {
29         public bool Send(object data)
30         {
31             Console.WriteLine("同步課程接受的數據");
32             return true;
33         }
34     }
35     /// <summary>
36     /// 簽到
37     /// </summary>
38     public class Sign : ICommunication
39     {
40         public bool Send(object data)
41         {
42             Console.WriteLine("同步課程接受的數據");
43             return true;
44         }
45 
46     }
47     /// <summary>
48     /// 答題
49     /// </summary>
50     public class Answer : ICommunication
51     {
52         public bool Send(object data)
53         {
54             Console.WriteLine("答題接受的數據");
55             return true;
56         }
57     }
58 
59 
60 }

     

     

     1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.Linq;
 4 using System.Text;
 5 using System.Threading.Tasks;
 6 
 7 namespace ZPZSerialPort.Factory
 8 {
 9     /// <summary>
10     /// 通訊工廠
11     /// </summary>
12     public class CommunicationFactory
13     {
14         public ICommunication CreateCommunicationFactory(string style)
15         {
16             switch (style)
17             {
18                 case "SyncTime"://同步時間
19                     return new SyncTime();
20                 case "SyncCourse"://同步課程
21                     return new SyncCourse();
22                 case "Sign"://簽到
23                     return new Sign();
24                 case "Answer"://答題
25                     return new Answer();
26             }
27             return null;
28         }
29     }
30 }

     

     

     

    處理接受得數據實體

 

  1 using System;
  2 using System.Collections.Generic;
  3 using System.Linq;
  4 using System.Text;
  5 using System.Threading.Tasks;
  6 
  7 namespace ZPZSerialPort.COM_USB
  8 {
  9     /// <summary>
 10     /// 響應數據幀
 11     /// </summary>
 12     public class USBComReceiveEntity
 13     {
 14         //引導碼 2 bytes，0xFA 0xFA
 15         public string header { get; set; }
 16 
 17         //數據傳輸方向  1 byte，0xD0為電子校牌上傳數據給伺服器，0xD1為伺服器下發數據到電子校牌
 18         public string direction { get; set; }
 19 
 20         //設備IC卡號 4 byte，對應內嵌電子校牌的IC卡號
 21         public string icCard { get; set; }
 22 
 23         //命令碼 1 byte，取值範圍為0x00 – 0xFF
 24         public string code { get; set; }
 25 
 26         //響應標誌碼：1 byte，0x80-----接收正確；0x81----接收有誤
 27         public string response { get; set; }
 28 
 29         //數據包長度 1 byte，0x00 – 0x3F
 30         public string length { get; set; }
 31 
 32         //數據內容 傳輸的數據信息，長度大小與數據包長度一致
 33         public string content { get; set; }
 34 
 35         //校驗碼CRC16 2 bytes，低位元組在前，高位元組在後，採用CRC16校驗方式，校驗數據包括從數據傳輸方向到數據內容
 36         public string check { get; set; }
 37 
 38         /// <summary>
 39         /// set 實體
 40         /// </summary>
 41         /// <param name="str"></param>
 42         /// <returns></returns>
 43         public static USBComReceiveEntity SetReceiveEntity(string str)
 44         {
 45             if (str == null || str.Length == 0) return null;
 46             USBComReceiveEntity entity = new USBComReceiveEntity();
 47             str = str.Replace(" ", "");
 48             if (str.Length >= 4) entity.header = str.Substring(0, 4);
 49             if (str.Length >= 6) entity.direction = str.Substring(4, 2);
 50             if (str.Length >= 14) entity.icCard = str.Substring(6, 8);
 51             if (str.Length >= 16) entity.code = str.Substring(14, 2);
 52             if (str.Length >= 18) entity.response = str.Substring(16, 2);
 53
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  • 彈幕樹洞項目功能新增篇
    項目地址 項目後端地址： https://github.com/ZyPLJ/ZYTteeHole 項目前端頁面地址： ZyPLJ/TreeHoleVue (github.com) https://github.com/ZyPLJ/TreeHoleVue 目前項目測試訪問地址： http://tree ...
  • 第27篇 sqlserver2022詳細安裝步驟
    話不多說，直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載： https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe，運行開始下載SQL server； 二. ...
  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
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