一、串口调试工具作用

串口调试助手是用于在开发、测试和调试串口通信应用程序时进行串口数据的监视和交互的工具。它通常具有以下功能：

1. 串口参数设置：允许用户设置串口的波特率、数据位、校验位、停止位等参数。

2. 串口连接管理：允许用户打开、关闭串口连接。

3. 数据发送：允许用户手动输入或从文件中加载数据，并通过串口发送到目标设备。

4. 数据接收：显示从串口接收到的数据，并支持数据的解析和显示。

5. 数据记录：允许用户将接收到的数据保存到文件中以供后续分析和查看。

6. 数据分析：提供数据格式化、解析和显示的功能，便于用户理解和分析串口通信数据。

7. 数据监视：实时监视串口通信数据，包括发送和接收的数据量、速率等信息。

8. 自定义操作：支持用户自定义脚本或命令，以便执行特定的串口操作或测试。

总的来说，串口调试助手是串口通信开发过程中的一个重要辅助工具，能够帮助开发人员进行串口通信的测试、调试和分析。

二、开发工具

语言：C#        开发环境：Visual Studio 2019

三、开发步骤

1. 界面设计

- 使用 Windows Forms 或 WPF 进行界面设计。

- 设计包含串口参数设置、数据发送、数据接收、数据显示等功能的用户界面。

2. 串口通信

- 使用 `System.IO.Ports` 命名空间中的 `SerialPort` 类进行串口通信。

- 实现串口的打开、关闭、参数设置等功能。

- 监听串口数据的接收事件，并进行相应的处理。

3. 数据发送

- 提供文本框或其他输入控件，允许用户手动输入待发送的数据。

- 实现发送按钮点击事件，将数据通过串口发送。

4. 数据接收与显示

- 使用串口的 DataReceived 事件来监听串口数据的接收。

- 将接收到的数据显示在界面上的文本框或数据显示控件中。

- 可以对接收到的数据进行解析、格式化，方便用户阅读。

5. 数据记录与保存

- 提供数据记录功能，允许用户将接收到的数据保存到文件中。

- 实现保存按钮点击事件，将接收到的数据写入到指定的文件中。

6. 其他功能

- 支持设置串口的波特率、数据位、校验位、停止位等参数。

- 提供数据的清除、停止接收、清空接收缓存等功能。

- 支持用户自定义脚本或命令，执行特定的串口操作。

四、开发流程

1.创建工程

2.添加Panel控件

①.添加容器Panel,将页面分为6个页面，分别为串口配置窗口、接收区配置窗口、发送区配置窗口、接收数据显示窗口、发送数据编辑窗口、数据接收发送字节大小窗口。

②.实际运行效果，你会发现并没有边界线，这样后续视觉效果就会很差。

将添加边界线程序加在对应容器函数里面即可，记得修改panelx,x对应的是容器编号。

<code>ControlPaint.DrawBorder(e.Graphics, panel1.ClientRectangle,

Color.Black, 1, ButtonBorderStyle.Solid, //左边

Color.Black, 1, ButtonBorderStyle.Solid, //上边

Color.Black, 1, ButtonBorderStyle.Solid, //右边

Color.Black, 1, ButtonBorderStyle.Solid);//底边

加上边界线程序效果如下: 

3.添加控件label和comboBox

添加下拉数据：

同理在数据位下拉列表里面添加5、6、7、8；在校验位下拉列表里面添加无、奇校验、偶校验；在停止位下拉列表里面添加1、1.5、2；

4.添加初始化程序

双击窗口，在Form2_Load函数里面添加初始化程序

<code>private void Form2_Load(object sender, EventArgs e)

{

string[] ports = System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames();//获取电脑上可用串口号

comboBox1.Items.AddRange(ports);//给comboBox1添加数据

comboBox1.SelectedIndex = comboBox1.Items.Count > 0 ? 0 : -1;//如果里面有数据,显示第0个

comboBox2.Text = "115200";/*默认波特率:115200*/

comboBox3.Text = "1";/*默认停止位:1*/

comboBox4.Text = "8";/*默认数据位:8*/

comboBox5.Text = "无";/*默认奇偶校验位:无*/

}

5.添加串口控件

6.添加打开串口控件程序

双击打开串口按键，添加程序

<code>private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (button1.Text == "打开串口")

{//如果按钮显示的是打开串口

try

{//防止意外错误

serialPort1.PortName = comboBox1.Text;//获取comboBox1要打开的串口号

serialPort1.BaudRate = int.Parse(comboBox2.Text);//获取comboBox2选择的波特率

serialPort1.DataBits = int.Parse(comboBox4.Text);//设置数据位

/*设置停止位*/

if (comboBox3.Text == "1") { serialPort1.StopBits = StopBits.One; }

else if (comboBox3.Text == "1.5") { serialPort1.StopBits = StopBits.OnePointFive; }

else if (comboBox3.Text == "2") { serialPort1.StopBits = StopBits.Two; }

/*设置奇偶校验*/

if (comboBox5.Text == "无") { serialPort1.Parity = Parity.None; }

else if (comboBox5.Text == "奇校验") { serialPort1.Parity = Parity.Odd; }

else if (comboBox5.Text == "偶校验") { serialPort1.Parity = Parity.Even; }

serialPort1.Open();//打开串口

button1.BackColor = Color.FromArgb(194, 178, 128);

button1.Text = "关闭串口";//按钮显示关闭串口

}

catch (Exception err)

{

MessageBox.Show("打开失败" + err.ToString(), "提示!");//对话框显示打开失败

}

}

else

{//要关闭串口

try

{//防止意外错误

serialPort1.Close();//关闭串口

}

catch (Exception) { }

button1.Text = "打开串口";//按钮显示打开

button1.BackColor = Color.Transparent;

}

}

运行效果如下图

6.添加接收区控件textBox，勾选MultiLine，勾选后，拖拽为合适的大小

 7.选择serialPort1 -> 选择事件 -> 双击DataReceived

在函数serialPort1_DataReceived添加接收数据程序

<code>private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)

{

int len = serialPort1.BytesToRead;//获取可以读取的字节数

byte[] buff = new byte[len];//创建缓存数据数组

serialPort1.Read(buff, 0, len);//把数据读取到buff数组

string str = Encoding.Default.GetString(buff);//Byte值根据ASCII码表转为 String

Invoke((new Action(() => //C# 3.0以后代替委托的新方法

{

textBox1.AppendText(str);//对话框追加显示数据

})));

}

 接下来就可以测试一下，我这里是通过虚拟串口工具（Virtual Serial Port Driver）添加了两个虚拟串口，我这里是添加的COM9和COM10；测试效果如下

但是会发现发送HEX数据会出现乱码的现象

出现乱码是因为这里接收的是ASCII，ASCII码表中显示的字符是乱码 ，所以这里需要加一个将字节转换为HEX函数

<code>public static string byteToHexStr(byte[] bytes)

{

string returnStr = "";

try

{

if (bytes != null)

{

for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)

{

returnStr += bytes[i].ToString("X2");

returnStr += " ";//两个16进制用空格隔开,方便看数据

}

}

return returnStr;

}

catch (Exception)

{

return returnStr;

}

}

8.添加ASCII和HEX接收选择控件radioButton

将ASCII控件默认勾选Checked->true

添加获取时间程序

<code>private DateTime current_time = new DateTime();

在serialPort1_DataReceived函数中添加选择ASCII和HEX控件和显示数据接收时间程序

private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)

{

int len = serialPort1.BytesToRead;//获取可以读取的字节数

byte[] buff = new byte[len];//创建缓存数据数组

serialPort1.Read(buff, 0, len);//把数据读取到buff数组

string str = Encoding.Default.GetString(buff);//Byte值根据ASCII码表转为 String

Invoke((new Action(() => //C# 3.0以后代替委托的新方法

{

current_time = System.DateTime.Now;

if (radioButton2.Checked)

{

if (checkBox1.Checked)

{

textBox1.AppendText("[" + current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss") + "]收→" + byteToHexStr(buff) + "\r\n");//对话框追加显示数据

}

else

{

textBox1.AppendText(byteToHexStr(buff) + "\r\n");

}

}

else if (radioButton1.Checked)

{

if (checkBox1.Checked)

{

textBox1.AppendText("[" + current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss") + "]收→" + Encoding.Default.GetString(buff));

}

else

{

textBox1.AppendText(Encoding.Default.GetString(buff));

}

}

})));

}

测试效果如下图

9.添加清除接收程序

双击清除接收控件

<code>private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

{

textBox1.Clear();

}

10.添加发送控件

双击发送控件，添加发送函数

<code>private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

String Str = textBox2.Text.ToString();//获取发送文本框里面的数据

try

{

if (Str.Length > 0)

{

serialPort1.Write(Str);//串口发送数据

}

}

catch (Exception) { }

}

测试效果如下图

但是发送HEX还是会出现乱码的现象，现在添加一个将字符串转为HEX程序

<code>private static byte[] strToToHexByte(String hexString)

{

int i;

hexString = hexString.Replace(" ", "");//清除空格

if ((hexString.Length % 2) != 0)//奇数个

{

byte[] returnBytes = new byte[(hexString.Length + 1) / 2];

try

{

for (i = 0; i < (hexString.Length - 1) / 2; i++)

{

returnBytes[i] = Convert.ToByte(hexString.Substring(i * 2, 2), 16);

}

returnBytes[returnBytes.Length - 1] = Convert.ToByte(hexString.Substring(hexString.Length - 1, 1).PadLeft(2, '0'), 16);

}

catch

{

MessageBox.Show("含有非16进制字符", "提示");

return null;

}

return returnBytes;

}

else

{

byte[] returnBytes = new byte[(hexString.Length) / 2];

try

{

for (i = 0; i < returnBytes.Length; i++)

{

returnBytes[i] = Convert.ToByte(hexString.Substring(i * 2, 2), 16);

}

}

catch

{

MessageBox.Show("含有非16进制字符", "提示");

return null;

}

return returnBytes;

}

}

添加选择发送ASCII、HEX、发送新行控件程序

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

String Str = textBox2.Text.ToString();//获取发送文本框里面的数据

try

{

if (Str.Length > 0)

{

if (radioButton3.Checked)

{

serialPort1.Write(Str);//串口发送数据

textBox1.AppendText("发→" + Str + "\r\n");

}

else if (radioButton4.Checked)

{

byte[] byt = strToToHexByte(Str);

serialPort1.Write(byt, 0, byt.Length);

string hexString = BitConverter.ToString(byt).Replace("-", " ");

textBox1.AppendText("发→" + hexString + Environment.NewLine);

}

}

}

catch (Exception) { }

}

测试效果如下图

9.添加串口状态栏显示、接收字节个数和发送字节个数，添加控件label，并修改文本默认内容

定义接收和发送字节个数变量

<code>private long receive_count = 0, send_count = 0;//接收字节数

在接收数据函数加水接收字节个数程序

<code>private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)

{

int len = serialPort1.BytesToRead;//获取可以读取的字节数

byte[] buff = new byte[len];//创建缓存数据数组

receive_count += len;

serialPort1.Read(buff, 0, len);//把数据读取到buff数组

Invoke((new Action(() => //C# 3.0以后代替委托的新方法

{

current_time = System.DateTime.Now;

if(radioButton2.Checked)

{

if (checkBox1.Checked)

{

textBox1.AppendText("[" + current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss") + "]收→" + byteToHexStr(buff) + "\r\n");//对话框追加显示数据

}

else

{

textBox1.AppendText(byteToHexStr(buff) + "\r\n");

}

}

else if(radioButton1.Checked)

{

if(checkBox1.Checked)

{

textBox1.AppendText("[" + current_time.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss") + "]收→" + Encoding.Default.GetString(buff));

}

else

{

textBox1.AppendText(Encoding.Default.GetString(buff));

}

}

label6.Text = "Rx:" + receive_count.ToString() + "Bytes";

})));

}

 在发送函数添加发送字节个数显示程序

<code>private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

String Str = textBox2.Text.ToString();//获取发送文本框里面的数据

send_count += Str.Length;

try

{

if (Str.Length > 0)

{

if(radioButton3.Checked)

{

serialPort1.Write(Str);//串口发送数据

textBox1.AppendText("发→" + Str + "\r\n");

}

else if (radioButton4.Checked)

{

byte[] byt = strToToHexByte(Str);

serialPort1.Write(byt, 0, byt.Length);

string hexString = BitConverter.ToString(byt).Replace("-", " ");

textBox1.AppendText("发→" + hexString + Environment.NewLine);

}

label7.Text = "Tx:" + send_count.ToString() + "Bytes";

}

}

catch (Exception) { }

}

测试效果如下图

10.添加定时发送功能（定时控件）

双击自动发送控件checkBox3，添加定时函数，首先获取控件numericUpDown1设置的时间数据（单位ms）

<code>private void checkBox3_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)

{

if (checkBox3.Checked)

{

if(flag == 1)

{

//自动发送功能选中,开始自动发送

numericUpDown1.Enabled = false; //失能时间选择

timer1.Interval = (int)numericUpDown1.Value; //定时器赋初值

timer1.Start(); //启动定时器

label8.Text = "串口已打开" + " 自动发送中...";

label8.ForeColor = Color.Red; // 设置文本颜色为红色

}

else

{

checkBox3.Checked = false;

MessageBox.Show("未打开串口!");

}

}

else

{

//自动发送功能未选中,停止自动发送

numericUpDown1.Enabled = true; //使能时间选择

timer1.Stop(); //停止定时器

if(flag == 0)

{

label8.Text = "串口未打开";

}

else

{

label8.Text = "串口已打开";

}

label8.ForeColor = SystemColors.ControlText;

}

}

双击定时器控件，调用发送数据函数

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

//定时时间到

button2_Click(button2, new EventArgs()); //调用发送按钮回调函数

}

测试效果如下图

11.清空按键添加清空接收和发送字节个数

<code>private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

{

textBox1.Clear();

receive_count = 0;

send_count = 0;

label6.Text = "Rx:" + receive_count.ToString() + "Bytes";

label7.Text = "Tx:" + send_count.ToString() + "Bytes";

}

五、开发总结

首先是开发这个工具，会帮助我们对C#上位机开发流程进一步熟悉，其次就是让我们可以深入了解串口通信的原理、常见问题和解决方案，实践数据解析与处理和锻炼问题排查与调试能力等等。