.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 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（"$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：）。

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