如何使用 .NET / C# 进行健壮的 SerialPort 编程？

Question

我正在编写一个 Windows 服务，用于与串行磁条阅读器和中继板（访问控制系统）进行通信。

在另一个程序通过打开与我的服务相同的串行端口“中断”进程后，我遇到了代码停止工作（我得到 IOExceptions）的问题。

部分代码如下：

public partial class Service : ServiceBase
{
    Thread threadDoorOpener;
    public Service()
    {
        threadDoorOpener = new Thread(DoorOpener);
    }
    public void DoorOpener()
    {
        while (true)
        {
            SerialPort serialPort = new SerialPort();
            Thread.Sleep(1000);
            string[] ports = SerialPort.GetPortNames();
            serialPort.PortName = "COM1";
            serialPort.BaudRate = 9600;
            serialPort.DataBits = 8;
            serialPort.StopBits = StopBits.One;
            serialPort.Parity = Parity.None;
            if (serialPort.IsOpen) serialPort.Close();
            serialPort.Open();
            serialPort.DtrEnable = true;
            Thread.Sleep(1000);
            serialPort.Close();
        }
    }
    public void DoStart()
    {
        threadDoorOpener.Start();
    }
    public void DoStop()
    {
        threadDoorOpener.Abort();
    }
    protected override void OnStart(string[] args)
    {
        DoStart();
    }
    protected override void OnStop()
    {
        DoStop();
    }
}

我的示例程序成功启动了工作线程，并且 DTR 的打开/关闭和提升导致我的磁条阅读器通电（等待 1 秒）、关闭（等待 1 秒）等等。

如果我启动超级终端并连接到同一个 COM 端口，超级终端会告诉我该端口当前正在使用中。如果我在超级终端中反复按 ENTER，尝试重新打开 重试几次后会成功的端口。

这会在我的工作线程中导致 IOExceptions，这是预期的。但是，即使我关闭了超级终端，我的工作线程中仍然会收到相同的 IOException。唯一的治疗方法实际上是重新启动计算机。

其他程序（未使用 .NET 库进行端口访问）此时似乎可以正常工作。

关于造成这种情况的任何想法？

Answer 1

@thomask

是的，Hyperterminal 实际上在 SetCommState 的 DCB 中启用了 fAbortOnError，这解释了 SerialPort 对象抛出的大多数 IOExceptions。一些 PC / 手持设备还具有默认打开错误中止标志的 UART - 因此串行端口的 init 例程必须清除它（微软忽略了这样做）。我最近写了一篇长文来更详细地解释这一点（如果您有兴趣，请参阅this）。

Answer 2

你不能关闭别人与端口的连接，下面的代码永远不会起作用：

if (serialPort.IsOpen) serialPort.Close();

因为你的对象没有打开你不能关闭的端口。

即使发生异常，您也应该关闭并处理串行端口

try
{
   //do serial port stuff
}
finally
{
   if(serialPort != null)
   {
      if(serialPort.IsOpen)
      {
         serialPort.Close();
      }
      serialPort.Dispose();
   }
}

如果你希望进程是可中断的，那么你应该检查端口是否打开，然后退出一段时间，然后重试，类似的。

while(serialPort.IsOpen)
{
   Thread.Sleep(200);
}

Answer 3

您是否尝试过让应用程序中的端口保持打开状态，只打开/关闭 DtrEnable，然后在应用程序关闭时关闭端口？即：

using (SerialPort serialPort = new SerialPort("COM1", 9600))
{
    serialPort.Open();
    while (true)
    {
        Thread.Sleep(1000);
        serialPort.DtrEnable = true;
        Thread.Sleep(1000);
        serialPort.DtrEnable = false;
    }
    serialPort.Close();
}

我不熟悉 DTR 语义，所以我不知道这是否可行。

Answer 4

如何进行可靠的异步通信

不要使用阻塞方法，内部帮助类有一些微妙的错误。

将 APM 与会话状态类一起使用，其实例管理跨调用共享的缓冲区和缓冲区游标，以及将 EndRead 包装在 try...catch 中的回调实现。在正常操作中，try 块应该做的最后一件事是通过调用BeginRead() 来设置下一个重叠 I/O 回调。

当出现问题时，catch 应该异步调用一个委托来重新启动方法。回调实现应该在catch 块之后立即退出，以便重新启动逻辑可以破坏当前会话（会话状态几乎肯定已损坏）并创建一个新会话。重启方法必须不在会话状态类上实现，因为这会阻止它破坏和重新创建会话。

当 SerialPort 对象关闭时（这将在应用程序退出时发生），很可能会有一个挂起的 I/O 操作。在这种情况下，关闭 SerialPort 将触发回调，并且在这些情况下EndRead 将抛出一个与一般的 comms shitfit 无法区分的异常。您应该在会话状态中设置一个标志来禁止catch 块中的重新启动行为。这将阻止您的重启方法干扰自然关机。

可以依赖此架构不会意外地持有 SerialPort 对象。

restart 方法管理串口对象的关闭和重新打开。在SerialPort 对象上调用Close() 后，调用Thread.Sleep(5) 给它一个放手的机会。其他东西可能会抢占端口，因此请准备好在重新打开它时处理它。

Answer 5

我想我已经得出结论，超级终端不能很好地运行。我已经运行了以下测试：

1. 在“控制台模式”下启动我的服务，它开始打开/关闭设备（我可以通过它的 LED 来判断）。

2. 启动超级终端并连接到端口。 设备保持开启状态（超级终端提高 DTR） 我的服务写入事件日志，它无法打开端口

3. 停止超级终端，我使用任务管理器验证它已正确关闭

4. 设备保持关闭状态（超级终端降低了 DTR），我的应用不断写入事件日志，说它无法打开端口。

5. 我启动了第三个应用程序（我需要与之共存的应用程序），并告诉它连接到端口。我这样做。这里没有错误。

6. 我停止了上述应用程序。

7. 瞧，我的服务再次启动，端口成功打开，LED 亮/灭。

Answer 6

我尝试过像这样更改工作线程，结果完全相同。一旦超级终端成功“捕获端口”（当我的线程处于休眠状态时），我的服务将无法再次打开端口。

public void DoorOpener()
{
    while (true)
    {
        SerialPort serialPort = new SerialPort();
        Thread.Sleep(1000);
        serialPort.PortName = "COM1";
        serialPort.BaudRate = 9600;
        serialPort.DataBits = 8;
        serialPort.StopBits = StopBits.One;
        serialPort.Parity = Parity.None;
        try
        {
            serialPort.Open();
        }
        catch
        {
        }
        if (serialPort.IsOpen)
        {
            serialPort.DtrEnable = true;
            Thread.Sleep(1000);
            serialPort.Close();
        }
        serialPort.Dispose();
    }
}

Answer 7

此代码似乎工作正常。我已经在我的本地机器上的控制台应用程序中对其进行了测试，使用 Procomm Plus 打开/关闭端口，并且程序一直在运行。

    using (SerialPort port = new SerialPort("COM1", 9600))
    {
        while (true)
        {
            Thread.Sleep(1000);
            try
            {
                Console.Write("Open...");
                port.Open();
                port.DtrEnable = true;
                Thread.Sleep(1000);
                port.Close();
                Console.WriteLine("Close");
            }
            catch
            {
                Console.WriteLine("Error opening serial port");
            }
            finally
            {
                if (port.IsOpen)
                    port.Close();
            }
        }
    }

Answer 8

这个答案很长才能成为评论......

我相信当您的程序处于 Thread.Sleep(1000) 并且您打开超级终端连接时，超级终端会控制串行端口。当您的程序唤醒并尝试打开串行端口时，会引发 IOException。

重新设计您的方法并尝试以不同的方式处理端口的打开。

编辑： 当您的程序失败时，您必须重新启动计算机...

这可能是因为您的程序并没有真正关闭，请打开您的任务管理器，看看您是否可以找到您的程序服务。请务必在退出应用程序之前停止所有线程。

Answer 9

是否有充分的理由阻止您的服务“拥有”端口？看看内置的 UPS 服务——一旦你告诉它有一个 UPS 连接到，比如说，COM1，你就可以和那个端口说再见了。我建议您也这样做，除非有强烈的操作要求来共享端口。