Win10 IoT C#开发 3 - UART 串口通信

Posted 2020-07-10 CloudTech

Win10 IoT 平台使用C#进行UART串口通信开发，读取传感器数据，并把接收到的数据通过HttpClient推送到服务器。

Windows 10 IoT Core 是微软针对物联网市场的一个重要产品，既可以开发设备UI与用户交互式操作，又可以控制GPIO等接口，使得原来嵌入式繁琐的开发变得简单。通过Remote Debug功能可以进行断点追踪调试。C#语言本身也有很好的用户基础，相信Win10 IoT 不远的将来会火起来。
上个月帮朋友解决了关于Win10 IoT 的一些技术问题，当前也有很多公司在尝试采用Win10 IoT进行开发，可能也会遇到这些问题，相关文档现在还非常少，这里写出来供大家参考。
因为要做一个Java Web与Restful的自宿主框架和其他一大堆事情，这篇文章也拖了半个月，框架刚刚完成，以后可以摆脱Tomcat这些HttpServer了，现在静下来把这篇文章写完。
Win10 IoT的安装部署过程后面我会写文章进行补充，下面直接介绍串口通信的开发过程。
1.连接设备

首先将 Raspberry Pi 2 与传感器连接。GND，5V 对接，TX与RX交叉连接。

Raspberry Pi 2 GPIO 接口

传感器与设备连接

2.启动设备
将Raspberry连接到局域网并启动。打开 Windows IoT Core Watcher 查看设备的工作状态。包含名称，mac地址，ip地址，当前在线等信息。

3.创建项目
打开VS2015创建项目，在C#分类下选择Windows IoT Core 模板。

4.配置权限
Package.appxmanifest文件的节点中加入读取网络与串口通讯的权限，这步很像android的uses-permission。

<Capabilities>
    <Capability Name="internetClient" />
    <Capability Name="internetClientServer" />
    <Capability Name="privateNetworkClientServer" />
    <DeviceCapability Name="serialcommunication">
      <Device Id="any">
        <Function Type="name:serialPort" />
      </Device>
    </DeviceCapability>
</Capabilities>

5.模块代码
创建UART的串口设备并设置参数。

string aqsFilter = SerialDevice.GetDeviceSelector("UART0");
DeviceInformationCollection dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(aqsFilter);
//获取串口设备
_derialPort = await SerialDevice.FromIdAsync(dis[0].Id);
//串口设备是否获取成功
if (null != _derialPort)
{
    _derialPort.ReadTimeout = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);//超时
    _derialPort.BaudRate = 9600;//波特率
    _derialPort.Parity = SerialParity.None;//校验检查
    _derialPort.StopBits = SerialStopBitCount.One;//停止位
    _derialPort.DataBits = 8;//数据位
    _derialPort.Handshake = SerialHandshake.None;//握手方式
    //设置读取输入流
    _dataReader = new DataReader(_derialPort.InputStream);
}

读取串口数据

 Task<UInt32> loadAsyncTask;
_dataReader.InputStreamOptions = InputStreamOptions.Partial;
//读取数据
loadAsyncTask = _dataReader.LoadAsync(_readBufferLength).AsTask();
uint bytesRead = await loadAsyncTask;
//判断获取数据长度
if (bytesRead > 0)
{
     //转换十六进制数据
     string res = LoadData(bytesRead);
     SendMsg(res);
}

StringBuilder str_builder = new StringBuilder();
//转换缓冲区数据为16进制
while (_dataReader.UnconsumedBufferLength > 0)
{
    str_builder.Append(_dataReader.ReadByte().ToString("x2"));
}

推送数据

HttpClient httpClient = new HttpClient();
httpClient.GetAsync(new Uri(string.Format("http://192.168.1.9:8099/{0}", res)));

6.调试代码
在另外一台电脑(ip:192.168.1.9)上先用Nodejs创建了一个http的监听服务模拟服务器，监听8099端口上设备发送过来的串口数据，并打印到Console里。

在VS2015的工具栏中选择Remote Machine进行调试，IP地址输入设备对应地址，可以在Windows IoT Core Watcher中查看到。点击运行后会自动部署到设备上。

 

7.运行结果
代码部署完成后开始执行任务，Output窗口打印获取到的串口数据。

Nodejs模拟的服务器打印接收到的推送数据。从打印结果上可以看到发送和接收到的数据一致。

与传感器的数据协议约定一致。

完整代码：

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Windows.ApplicationModel.Background;
using Windows.Devices.Enumeration;
using Windows.Devices.SerialCommunication;
using Windows.Storage.Streams;
using Windows.Web.Http;

namespace CloudTechIot3
{
    //http://www.cnblogs.com/cloudtech
    //[e-mail]
    public sealed class StartupTask : IBackgroundTask
    {
        #region Fileds

        private DataReader _dataReader;
        private SerialDevice _derialPort;
        //缓冲区大小
        private uint _readBufferLength = 10;

        #endregion

        #region Main Method

        public async void Run(IBackgroundTaskInstance taskInstance)
        {

            await Listen();
            Close();
        }

        #endregion

        #region Private Methods

        //监听串口
        private async Task Listen()
        {
            try
            {
                string aqsFilter = SerialDevice.GetDeviceSelector("UART0");
                DeviceInformationCollection dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(aqsFilter);
                //获取串口设备
                _derialPort = await SerialDevice.FromIdAsync(dis[0].Id);
                //串口设备是否获取成功
                if (null != _derialPort)
                {
                    _derialPort.ReadTimeout = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);//超时
                    _derialPort.BaudRate = 9600;//波特率
                    _derialPort.Parity = SerialParity.None;//校验检查
                    _derialPort.StopBits = SerialStopBitCount.One;//停止位
                    _derialPort.DataBits = 8;//数据位
                    _derialPort.Handshake = SerialHandshake.None;//握手方式
                    //设置读取输入流
                    _dataReader = new DataReader(_derialPort.InputStream);
                    //循环读取数据
                    while (true)
                    {
                        await ReadAsync();
                    }
                }
                else
                {
                    //TODO
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //TODO
            }
            finally
            {
                Close();
            }
        }

        //异步读取数据
        private async Task ReadAsync()
        {
            Task<UInt32> loadAsyncTask;
            _dataReader.InputStreamOptions = InputStreamOptions.Partial;
            //读取数据
            loadAsyncTask = _dataReader.LoadAsync(_readBufferLength).AsTask();
            Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(2.1)).Wait();
            uint bytesRead = await loadAsyncTask;
            //判断获取数据长度
            if (bytesRead > 0)
            {
                //转换十六进制数据
                string res = LoadData(bytesRead);
                SendMsg(res);
            }
            else
            {
                //TODO
            }
        }

        //输出结果
        private void SendMsg(string res)
        {
            //打印
            Debug.WriteLine(res);
            //推送到服务器
            HttpClient httpClient = new HttpClient();
            httpClient.GetAsync(new Uri(string.Format("http://192.168.1.9:8099/{0}", res)));
        }

        //转换数据
        private string LoadData(uint bytesRead)
        {
            StringBuilder str_builder = new StringBuilder();
            //转换缓冲区数据为16进制
            while (_dataReader.UnconsumedBufferLength > 0)
            {
                str_builder.Append(_dataReader.ReadByte().ToString("x2"));
            }
            return str_builder.ToString().ToUpper();
        }

        //释放资源
        private void Close()
        {
            if (null != _dataReader)
            {
                _dataReader.DetachStream();
            }
            if (null != _derialPort)
            {
                _derialPort.Dispose();
            }
        }

        #endregion
    }
}

到这里整个数据读取发送的过程就完成了，如果对代码有优化的建议，欢迎留言或发邮件给我([e-mail])。
也可以加我的微信号查看以前的文章。

项目源码 GitHub https://github.com/CloudTechx/CloudTechIot 的 CloudTechIot3 目录下。