串口客户端
定义
TouchSocket.SerialPortsdotnet add package TouchSocket.SerialPorts一、说明
SerialPortClient是TouchSocket框架提供的高性能串口通信客户端组件，专为.NET平台串口通信场景而设计。它提供了一套完整的串口操作解决方案，涵盖了串口连接建立、数据收发、协议解析、连接管理等全生命周期功能。
1.1 核心能力
- 全生命周期管理：完整支持串口连接、数据传输、异常处理、连接断开等各个环节
- 高效数据处理：内置内存池机制，减少GC压力，提升数据处理性能
- 灵活适配器系统：预置多种数据适配器，一键解决分包、粘包、协议解析等常见问题
- 事件驱动架构：基于委托和插件的AOP设计，每个操作步骤都可进行拦截和扩展
- 异步编程支持：全面支持async/await异步模式，提供同步和异步发送接收API
1.2 适用场景
SerialPortClient特别适用于以下应用场景：
- 工业自动化：PLC通信、传感器数据采集、设备控制等
- 物联网设备：串口设备数据采集、远程监控、设备管理
- 测试测量：仪器仪表通信、数据记录、自动化测试
- 嵌入式通信：单片机通信、开发板调试、产品测试
二、核心特性
2.1 🚀 高性能设计
- 内存池优化：采用高效内存池机制，显著降低GC压力，提升数据处理效率
- 零拷贝传输：优化数据流转路径，减少不必要的内存拷贝操作
- 异步优先：全面拥抱异步编程模式，避免线程阻塞，提升系统并发能力
2.2 🔧 灵活易用
- 即插即用：简洁的API设计，几行代码即可完成串口通信功能
- 配置丰富：支持波特率、数据位、停止位、校验位等全面串口参数配置
- 适配器生态：内置多种数据适配器，支持自定义协议解析
2.3 🛡️ 可靠稳定
- 异常容错：完善的异常处理机制，确保通信稳定性
- 连接管理：智能连接状态监控，支持自动重连等高级功能
- 数据完整性：内置数据校验和完整性保护机制
2.4 🔌 插件化扩展
- AOP支持：基于插件的面向切面编程，可在任何环节注入自定义逻辑
- 事件驱动：丰富的事件回调，满足各种业务场景需求
- 高度解耦：模块化设计，各组件职责清晰，易于维护和扩展
三、应用场景
3.1 🏭 工业自动化领域
- PLC通信：支持Modbus RTU、自定义工业协议的设备通信
- 传感器采集：温度、压力、流量等各类传感器数据实时采集
- 设备控制：电机控制、阀门操作、设备状态监控
- 生产线集成：MES系统集成、生产数据采集、质量追溯
3.2 🌐 物联网与智能硬件
- 边缘计算网关：物联网设备数据汇聚、协议转换、云端对接
- 智能仪表：电表、水表、气表等智能计量设备通信
- 环境监测：空气质量、水质监测、噪音检测等环境数据采集
- 农业物联网：土壤监测、温室控制、智能灌溉系统
3.3 🔬 测试测量应用
- 仪器仪表通信：示波器、万用表、频谱分析仪等测试设备集成
- 自动化测试：产品功能测试、老化测试、性能验证
- 数据记录：长期数据监控、趋势分析、报告生成
- 标定校准：设备标定、参数调整、精度验证
3.4 💻 嵌入式开发支持
- 单片机调试：STM32、Arduino等开发板程序调试
- 固件升级：设备固件远程更新、版本管理
- 参数配置：设备参数远程配置、状态查询
- 协议开发：自定义通信协议开发、测试验证
3.5 🎯 跨平台兼容性
- Windows平台：完整支持.NET Framework/.NET Core/.NET 5+
- Linux平台：支持各种Linux发行版的串口设备访问
- 嵌入式Linux：树莓派、工控机等嵌入式设备部署
- 容器化部署：支持Docker容器化部署和微服务架构
四、配置选项
4.1 串口通信参数的核心配置
主要参数：
| 参数名 | 类型 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|---|
PortName | string | "COM1" | 串口名称（Windows：COM1-COM256，Linux：/dev/ttyS0等） |
BaudRate | int | 9600 | 波特率（支持1200-921600及自定义值） |
DataBits | int | 8 | 数据位数（通常为5-8位） |
Parity | Parity | None | 校验位（None/Odd/Even/Mark/Space） |
StopBits | StopBits | One | 停止位（One/Two/OnePointFive） |
Handshake | Handshake | None | 流控制（None/XOnXOff/RTS/RTSXOnXOff） |
配置示例：
4.2 适配器配置
适配器配置及使用详情请看：单线程流式数据适配器
五、支持插件
| 插件方法 | 功能 |
|---|---|
| ISerialConnectingPlugin | 在串口连接之前触发。 |
| ISerialConnectedPlugin | 同意连接，且成功启动接收后触发 |
| ISerialClosingPlugin | 当客户端主动调用Close时触发 |
| ISerialClosedPlugin | 当客户端断开连接后触发 |
| ISerialReceivingPlugin | 在收到原始数据时触发，所有的数据均在ByteBlock里面。 |
| ISerialReceivedPlugin | 在收到适配器数据时触发，根据适配器类型，数据可能在ByteBlock或者IRequestInfo里面。 |
| ISerialSendingPlugin | 当即将发送数据时，调用该方法在适配器之后，接下来即会发送数据。 |
六、创建SerialPortClient
6.1 简单创建
简单的处理逻辑可通过Connecting、Connected、Received等委托直接实现。
代码如下：
上述示例中使用了PeriodPackageAdapter适配器，具体作用是确保把100ms内收到数据，作为一个包解析，在实际使用时，可以根据业务情况自由修改时间值。详情： 单线程流式数据适配器
6.2 继承实现
一般继承实现的话，可以从SerialPortClientBase继承。
七、接收数据
在串口中，接收数据的方式有很多种。多种方式可以组合使用。
7.1 Received委托处理
当使用SerialPortClient创建客户端时，内部已经定义好了一个外置委托Received，可以通过该委托直接接收数据。
7.2 ReadAsync异步读取
在使用串口时，可能更需要在当前代码上下文读取的情况。所以此处提供了异步读取方法。
receiver在被Create之后，其优先级最高，即：Received委托和插件都不再被调用。
7.3 插件处理
按照TouchSocket的设计理念，使用插件处理数据，是一项非常简单，且高度解耦的方式。步骤如下：
创建串口使用插件接收数据
使用串口接收插件
八、发送数据
8.1 发送
SerialPortClient已经内置了多种发送方法，直接调用就可以发送。
框架不仅内置了SendAsync字节的发送，也扩展了字符串等常见数据的发送。而且还包括了TrySend等不会抛出异常的发送方法。
九、请求-响应模式通信
在使用串口时，有时需要一种请求-响应模式通信组件，专门用于处理需要等待回复的串口通信场景。它实现了发送数据后等待特定响应的同步通信模式，特别适用于命令-应答类型的串口协议。
9.2 应用场景
- 设备查询：发送查询命令，等待设备状态或参数回复
- 指令确认：发送控制指令，等待设备执行确认响应
- 数据请求：请求特定数据，等待完整数据包返回
- 握手通信：协议握手过程中的请求确认机制
9.3 基本用法
详情请看：等待响应组件