【Arduino+C#串口上位机】10min教你编写C#上位机控制arduino板载LED

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昨天有一个学弟找我帮忙写个程序，任务是编写一个串口上位机控制Arduino板载LED，已经焦头烂额了好久，无从下手，本来想几句话就能说清楚如何做，但是麻雀虽小，五脏俱全，包含了Arduino、串口、C#编程，写篇文章详细的讲述一下该如何做~

1.任务需求

编写一个电脑上位机控制Arduino板载LED。

2.明确任务需求

拿到这个任务，首先要确定一些不确定的因素（非常重要，不然，产品经理和攻城狮的故事，你懂得~）。比如在这个任务中只是说编写一个电脑上位机，具体的问题没有说明：

• 没有说明上位机使用什么原因编写；
• 没有说明上位机与Arduino开发板使用什么方式进行通信；

那么，接下来就是根据自己的水平和实际情况来确定这两个问题：

• 关于编程语言：我会C#，Qt，Matlab，都可以编写，但是此处不需要跨平台，没有大量数据分析，所以选择使用C#，可以最快完成；
• 关于通信方式：电脑和Arduino之间可以使用串口、USB、网络通信，此处没有硬性要求，当然选择串口是最简单的；
• 关于通信协议：这个是为了练手，肯定是越简单越好，上位机发送’o’，Arduino收到后打开LED，上位机发送’f’，Arduino收到后关闭LED。

3.实现思路

确定了任务需求后，在做嵌入式产品的时候讲究的是慢，稳，一步一步的来实现：

• ① 编写Arduino程序让LED以1s的间隔闪烁；
• ② 加入串口发送数据功能，使用Arduino自带串口监视器测试；
• ③ 加入串口接收功能，使用Arduino自带串口监视器测试；
• ④ 硬件程序搞定，编写上位机利用串口发送数据；

4.硬件程序

4.1.LED闪烁

int led = 13;

void setup() {                
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);               // wait for a second
}

编译：


烧写：

这个时候即可成功到板载LED闪烁。

4.2.加入串口发送功能

首先初始化串口，设置波特率为115200：

Serial.begin(115200);

然后打印输出提示信息：

Serial.println("please select 'o' or 'f' to control led:");

程序更改为如下：

int led = 13;

void setup() {                
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(led, OUTPUT);  
  digitalWrite(led, LOW);
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("please select 'o' or 'f' to control led:");   
}

void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);               // wait for a second
}

编译烧写，然后打开Arduino IDE自带的串口监视器：

4.3.加入串口接收功能

之前明确任务需求的时候，确定的协议是：

• 当接收到字符'o'的时候打开led；
• 当接收到字符'f'的时候关闭led；

所以应该先定义一个字符变量：

char led_recv_status = 0;

当串口接收到一个数据的时候就进入判断：

 if(Serial.available()>0)
 {

 }

判断之前先要从缓存区读取刚刚接收的一个字节数据：

 led_recv_status  = Serial.read();

然后开始判断：

	if(led_recv_status  == 'o')
     {
      	digitalWrite(led, HIGH); //led on
      	Serial.println("led on");
     }
     else if(led_recv_status  == 'f')
     {
       	digitalWrite(led, LOW); //led off
        Serial.println("led off");
     }
     

整体代码如下：

/**
 * @ brief  serial control led
 * @ author mculover666
 * @ date   2019/3/16
*/
int led = 13;
char led_recv_status  = 0;
void setup()
{
   pinMode(led,OUTPUT);
   digitalWrite(led, LOW);
   Serial.begin(115200);
   Serial.println("please select 'o' or 'f' to control led:");
}
void loop()
{
  if(Serial.available()>0)
  {
    led_recv_status  = Serial.read();
    if(led_recv_status  == 'o')
     {
      	digitalWrite(led, HIGH); //led on
      	Serial.println("led on");
     }
     else if(led_recv_status  == 'f')
     {
       	digitalWrite(led, LOW); //led off
        Serial.println("led off");
     }
  }
}

编译、烧写、打开串口监视器，此时可以看到板载LED是熄灭状态，串口提示信息也已输出：


首先测试发送字符'o'：

Arduino开发板收到后先打开LED，然后输出提示信息：


然后再测试发送字符'f'：

可以看到LED熄灭，串口输出用户提示信息：

5.编写上位机

注：我使用的是VS2017。

5.1.新建工程

5.2.绘制界面

这里为了简单，只提供用户选择串口和波特率。

注意要将串口组件添加进去：


按Ctrl+F5运行一下看看效果：

5.3.编写后台程序

5.3.1.添加串口及串口设置

IDE会自动跳转到窗体的加载函数：

在这个函数中我们编写一些初始化界面的代码，比如添加波特率选项，自动搜索可用串口：

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //添加波特率列表
            string[] baud = { "9600", "115200"};
            comboBox2.Items.AddRange(baud);

            //设置选项默认值
            comboBox2.Text = "115200";

            //获取电脑当前可用串口并添加到选项列表中
            comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());

        }

运行一下看看效果：

5.3.2.打开/关闭串口

双击按钮会自动跳转到回调函数：

在这个函数中我们设置串口的一些属性，然后选择打开或者关闭串口：

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                //将可能产生异常的代码放置在try块中
                //根据当前串口属性来判断是否打开
                if (serialPort1.IsOpen)
                {
                    //串口已经处于打开状态
                    serialPort1.Close();    //关闭串口
                    button1.Text = "打开串口";
                    comboBox1.Enabled = true;
                    comboBox2.Enabled = true;
                }
                else
                {
                    //串口已经处于关闭状态，则设置好串口属性后打开
                    comboBox1.Enabled = false;
                    comboBox2.Enabled = false;
                    serialPort1.PortName = comboBox1.Text;
                    serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox2.Text);
                    serialPort1.DataBits = 8;
                    serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;
                    serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;
                    serialPort1.Open();     //打开串口
                    button1.Text = "关闭串口";
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //捕获可能发生的异常并进行处理

                //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用
                serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort();
                //刷新COM口选项
                comboBox1.Items.Clear();
                comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());
                //响铃并显示异常给用户
                System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                button1.Text = "打开串口";
                button1.BackColor = Color.ForestGreen;
                MessageBox.Show(ex.Message);
                comboBox1.Enabled = true;
                comboBox2.Enabled = true;
            }
        }

然后再来运行看看效果：

5.3.3.打开LED

同样，双击打开回调函数：

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                //首先判断串口是否开启
                if (serialPort1.IsOpen)
                {
                    //串口处于开启状态，将发送区文本发送
                   //以ASCII模式发送
                   serialPort1.Write("o");
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                serialPort1.Close();
                //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用
                serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort();
                //刷新COM口选项
                comboBox1.Items.Clear();
                comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());
                //响铃并显示异常给用户
                System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                button1.Text = "打开串口";
                button1.BackColor = Color.ForestGreen;
                MessageBox.Show(ex.Message);
                comboBox1.Enabled = true;
                comboBox2.Enabled = true;
            }
        }

5.3.4.关闭LED

同样：

        private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                //首先判断串口是否开启
                if (serialPort1.IsOpen)
                {
                    //串口处于开启状态，将发送区文本发送
                    //以ASCII模式发送
                    serialPort1.Write("f");
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                serialPort1.Close();
                //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用
                serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort();
                //刷新COM口选项
                comboBox1.Items.Clear();
                comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());
                //响铃并显示异常给用户
                System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                button1.Text = "打开串口";
                button1.BackColor = Color.ForestGreen;
                MessageBox.Show(ex.Message);
                comboBox1.Enabled = true;
                comboBox2.Enabled = true;
            }
        }

完成，运行来看看效果：