.Net 平台SerialPort类内部实现探秘
这段时间用Moxa DA660（WinCE5.0平台）测试16口同时下发数据，发现由于该硬件设备的CPU主频仅有260M赫兹，大于10口同时下发数据就会造成发送延迟，导致下发失败。前次用.net的SerialPort类实现了一个PPC红外口读写数据的小程序（其实就是串口操作），发现该程序在接收大量的数据时，很容易发生崩溃，并且该错误信息，程序本身无法捕捉（用EVC开发的程序就没有这种情况），所以就有了一探SerialPort类的冲动。
用.Net Reflector工具（该工具在《程序员》杂志4月刊有介绍）很容易就可以看到微软.net框架集SerialPort的实现源码，下面从构造函数开始谈起（注：精简框架下的system.dll反射后竟然看不到相关代码，看来微软对精简集进行了加密，只能看非精简框架集的system.dll，其实现我想应该差不太多，但是Wince平台仅能实现同步读写）。
1、通信参数的默认值
this.baudRate = 9600; //波特率
this.dataBits = 8; //数据位
this.stopBits = StopBits.One; //停止位
this.portName = "COM1";//串口号
this.readTimeout = -1; //读超时
this.writeTimeout = -1; //写超时
this.receivedBytesThreshold = 1; //触发事件前接收缓冲区的数据个数
this.parityReplace = 0x3f; //数据校验失败，该数据的替换字符
this.newLine = "/n"; //换行符
this.readBufferSize = 4096; //读缓冲区大小
this.writeBufferSize = 2048; //写缓冲区大小
2、看看微软的代码如何枚举本机串口号（也是通过注册表方式）
public static string[] GetPortNames()
{
RegistryKey localMachine = null;
RegistryKey key2 = null;
string[] textArray = null;
//这里有个断言，判断该注册表项是否存在
new RegistryPermission(RegistryPermissionAccess.Read, @"HKEY_LOCAL_MACHINE/HARDWARE/DEVICEMAP/SERIALCOMM").Assert();
try
{
localMachine = Registry.LocalMachine;
key2 = localMachine.OpenSubKey(@"HARDWARE/DEVICEMAP/SERIALCOMM", false);
if (key2 != null)
{
string[] valueNames = key2.GetValueNames();
textArray = new string[valueNames.Length];
for (int i = 0; i < valueNames.Length; i++)
{
textArray[i] = (string) key2.GetValue(valueNames[i]);
}
}
}
finally
{
if (localMachine != null)
{
localMachine.Close();
}
if (key2 != null)
{
key2.Close();
}
CodeAccessPermission.RevertAssert();
}
if (textArray == null)
{
textArray = new string[0];
}
return textArray;
}
3、核心读代码
//如果在超时时间内没有获取指定的数据个数就会抛出异常，这种设计方式我不大习惯，如果超时直接返回-1或0即可，没有必要抛出异常。
private int InternalRead(char[] buffer, int offset, int count, int timeout, bool countMultiByteCharsAsOne)
{
if (count == 0)
{
return 0;
}
int tickCount = Environment.TickCount;
int additionalByteLength = this.internalSerialStream.BytesToRead;
this.MaybeResizeBuffer(additionalByteLength);
//用到了流的串口读写，看来还需要继续跟踪
this.readLen += this.internalSerialStream.Read(this.inBuffer, this.readLen, additionalByteLength);
if (this.decoder.GetCharCount(this.inBuffer, this.readPos, this.CachedBytesToRead) > 0)
{
return this.ReadBufferIntoChars(buffer, offset, count, countMultiByteCharsAsOne);
}
if (timeout == 0)
{
throw new TimeoutException();
}
int maxByteCount = this.Encoding.GetMaxByteCount(count);
while (true)
{
this.MaybeResizeBuffer(maxByteCount);
this.readLen += this.internalSerialStream.Read(this.inBuffer, this.readLen, maxByteCount);
int num4 = this.ReadBufferIntoChars(buffer, offset, count, countMultiByteCharsAsOne);
//只要获取了数据，就返回数据接收的个数
if (num4 > 0)
{
return num4;
}
//这里可以看出timeout设为-1的用意了
if ((timeout != -1) && ((timeout - (Environment.TickCount - tickCount)) <= 0))
{
throw new TimeoutException();
}
}
}
4、其实核心串口操作是
SerialStream类，这个类的下一层就是相关的API函数了
//注意：相关API的底层封装在
UnsafeNativeMethods类中，这个类其实就是API相关的罗列。
看该函数的构造函数中的代码：
SafeFileHandle hFile = UnsafeNativeMethods.CreateFile(@"//./" + portName, -1073741824, 0, IntPtr.Zero, 3, dwFlagsAndAttributes, IntPtr.Zero);
注意串口文件名为
@"//./" + portName，
@//./表示串口超过9的函数就必须添加该字符串，否则打开串口失败（<10的加与不加一样），但是在操作Moxa的设备时，很奇怪串口名称必须为：
"$device//COM"
+ PortNo.ToString() + "/0"（从这里明白了，为什么当初我把串口名称设为
@“
//./
COM"
+ PortNo.ToString()+
”
:”也一样失败了，因为它已经预先添加了）。
if (readTimeout == 0)
{
this.commTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
this.commTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
this.commTimeouts.ReadIntervalTimeout = -1;
}
else if (readTimeout == -1)
{
this.commTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = -2;
this.commTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = -1;
this.commTimeouts.ReadIntervalTimeout = -1;
}
else
{
this.commTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = readTimeout;
this.commTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = -1;
this.commTimeouts.ReadIntervalTimeout = -1;
}
从以上代码可以看出，它的超时仅仅是总超时时间，不能设置单个字节之间的超时时间。
这是读操作中的一段代码：
int num = 0;
if (this.isAsync)
{
IAsyncResult asyncResult = this.BeginReadCore(array, offset, count, null, null);
num = this.EndRead(asyncResult);
}
Else //对我们来说，仅关心同步操作即可
{
int hr;
num = this.ReadFileNative(array, offset, count, null, out hr);
if (num == -1)
{
InternalResources.WinIOError();
}
}
if (num == 0)
{
throw new TimeoutException();
}
这是读写操作的函数，看给直接用API读没有什么区别：
fixed (byte* numRef = bytes)//用到了指针
{
if (this.isAsync)
{
num = UnsafeNativeMethods.ReadFile(this._handle, numRef + offset, count, IntPtr.Zero, overlapped);
}
else
{
num = UnsafeNativeMethods.ReadFile(this._handle, numRef + offset, count, out numBytesRead, IntPtr.Zero);
}
}
注：写代码与上面的类似
从以上代码可以粗浅的看出（SerialPort类->SerialStream类->UnsafeNativeMethods类->API函数），采用SerialPort读写串口是很繁琐的，并且效率较低，有时间可以根据这写代码写一个紧凑有效的串口读写类（有兴趣的朋友也可以实现，到时候可别忘了发给我一份：）。