C# SerialPort 使用详解

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2026年6月4日 10:30 本文热度 109

前言

在工业控制、物联网、嵌入式开发等领域，串口通信（Serial Port Communication）是连接串行设备（如条码扫描器、GPS接收器等）与计算机的重要手段。C# 提供了内置的 SerialPort 类，简化了串口开发的流程。本文将详细介绍如何在C#中使用SerialPort类进行串口通信。

一、什么是 SerialPort？

1. 定义

System.IO.Ports.SerialPort 类（简称 SerialPort）是 .NET 框架中用于串口通信的核心类，它提供了对串行端口的访问，允许我们进行数据的读写、配置串口参数以及处理事件等操作。

2. 串行通信简介

串口通信（Serial Communication）是通过单条数据线按顺序传输数据的通信方式，具有接线简单、成本低廉的特点。在工业控制、物联网设备、传感器等领域广泛应用，波特率范围常见为 $9600$ 到 $115200$ 。

在工业自动化、嵌入式系统开发等场景中，串口通信（Serial Communication）仍是硬件交互的核心技术之一。
串行通信是一种数据按位顺序传输的通信方式，常用于连接各种串行设备。
C# 通过 System.IO.Ports.SerialPort 类为开发者提供了简洁高效的串口操作接口，支持参数配置、数据读写及事件处理等功能。

3. `SerialPort`核心功能

端口配置参数：波特率、数据位、校验位、停止位等。
数据读写操作：同步或异步发送/接收数据。
事件驱动通信：通过 DataReceived 事件实时响应数据到达。

4. 典型应用场景

工业设备通信
传感器数据采集
嵌入式系统交互

二、常用的属性和方法

1. 常用属性

属性名	类型/说明
PortName	`string` 串口名称（如 `COM1`、`COM3`）。
BaudRate	`int` 波特率，表示数据传输速率。常用的有`9600`、`19200`、`38400`、`57600`以及`115200`等
Parity	`Parity` 奇偶校验类型如 `None`无奇偶校验、`Even`偶检验、`Odd`奇检验。
DataBits	`int` 数据位数。常见数据位为8位，如需要特别设置，还可设置位5位，6位，7位
StopBits	`StopBits` 停止位数如 `None` 不使用停止位`One` 1个停止位、`Two`2个停止位、`OnePointFive`1.5个停止位）。
Handshake	`Handshake` 握手协议（如 `None`、`RequestToSend`、`XOnXOff`）。
Encoding	`Encoding` 数据编码方式（如 `Encoding.UTF8`）。
ReadTimeout	`int` 读取操作超时时间（毫秒），默认为 `InfiniteTimeout`。
WriteTimeout	`int` 写入操作超时时间（毫秒），默认为 `InfiniteTimeout`。
IsOpen	`bool` 表示串口是否已打开。
NewLine	`string` 定义行结束符（如 `"\r\n"`），用于 `ReadLine()` 和 `WriteLine()`。
DtrEnable	`bool` 控制数据终端就绪（DTR）信号状态。
RtsEnable	`bool` 控制请求发送（RTS）信号状态。
ReceivedBytesThreshold	`int` 触发 `DataReceived` 事件的最小字节数。

2. 常用方法

方法名	说明
Open()	打开串口。
Close()	关闭已打开的串口。
Read(byte[] buffer, int offset, int count)	从串口读取指定字节数到缓冲区。
ReadByte()	读取单个字节（返回 `int`，范围 `0-255`，失败返回 `-1`）。
ReadLine()	读取一行数据，直到遇到 `NewLine` 定义的结束符。
ReadExisting()	读取接收缓冲区中所有可用数据（不阻塞）。
Write(string text)	写入字符串到串口（自动按 `Encoding` 编码）。
Write(byte[] buffer, int offset, int count)	写入字节数组到串口。
DiscardInBuffer()	清空输入缓冲区中的数据。
DiscardOutBuffer()	清空输出缓冲区中的数据。

3. 常用事件

事件名	说明
DataReceived	当接收到数据且字节数达到 `ReceivedBytesThreshold` 时触发。
ErrorReceived	当串口发生错误（如奇偶校验错误）时触发。

4. 其他重要属性（扩展）

属性名	类型/说明
BytesToRead	`int` 接收缓冲区中已接收的字节数。
BytesToWrite	`int` 输出缓冲区中待发送的字节数。
ReadBufferSize	`int` 设置输入缓冲区大小（默认 `4096`）。
WriteBufferSize	`int` 设置输出缓冲区大小（默认 `2048`）。

三、SerialPort 基础

1. 添加命名空间引用

在使用SerialPort类之前，需要先添加对System.IO.Ports命名空间的引用：

using System.IO.Ports;

2. 初始化与参数配置

串口通信的核心是正确配置参数，确保与硬件设备匹配，否则通信失败。

1）方式1：构造函数

using System.IO.Ports;
// 创建对象并指定端口名称（如COM3）
SerialPort serialPort = new SerialPort("COM3", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One);

2）方式2：属性配置

// 可选：手动设置参数（适用于动态配置）
SerialPort serialPort = new SerialPort();
serialPort.PortName = "COM3";       // 端口号
serialPort.BaudRate = 9600;         // 波特率
serialPort.Parity = Parity.None;    // 校验位
serialPort.DataBits = 8;            // 数据位
serialPort.StopBits = StopBits.One; // 停止位

3. 打开与关闭串口

1）打开串口

在进行数据传输之前，需要打开串行端口：

serialPort.Open(); // 打开串口

优化一下：加上try catch 做异常处理

try 
{
    if (!serialPort.IsOpen)
    {
        serialPort.Open();
        Console.WriteLine("端口已打开");
    }
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"打开失败：{ex.Message}");
}

2）关闭串口

数据传输完成后，应及时关闭串行端口。务必在程序退出前调用Close

serialPort.Close(); // 关闭端口

优化一下：加上try catch 做异常处理

try 
{
    if (serialPort.IsOpen)
    {
        // 关闭端口
        serialPort.Close();
        Console.WriteLine("端口已关闭");
        
        // 销毁serialPort对象
		serialPort.Dispose();
    }
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"关闭失败：{ex.Message}");
}

4. 读取和写入数据

1）写入数据

▶ 写入字符串数据

使用Write()方法：将指定的字符串写入串行端口。
使用WriteLine方法：将指定的字符串和 SerialPort.NewLine 值写入串行端口。

serialPort.Write("Hello, Serial!");
// 自动添加换行符：发送字符串并添加换行符（WriteLine）
serialPort.WriteLine("Hello, Serial Port!");

▶ 写入字节流（字节数组）数据

// 发送字节数组
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("Test Data");
serialPort.Write(data, 0, data.Length);
byte[] data = { 0x01, 0xFF, 0xAB }; // 十六进制数据
serialPort.Write(data, 0, data.Length); // 发送字节

2）读取数据

可以通过Read()、ReadLine()等方法从串口读取数据。

// 读取指定字节数
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = serialPort.Read(buffer, 0, buffer.Length);
string received = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);
// 读取一行数据（依赖 NewLine 配置）
string line = serialPort.ReadLine();

5. 处理数据接收事件

通过 DataReceived 事件实时接收串口数据。当有数据到达时，DataReceived事件会被触发。可以通过注册该事件来实时处理接收到的数据：

1）使用方式1

// 注册 DataReceived 事件
serialPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(DataReceivedHandler);
private void DataReceivedHandler(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
    SerialPort sp = (SerialPort)sender;
    string received = sp.ReadExisting(); // 读取所有可用数据
    Console.WriteLine($"Received: {received}");
}

2）使用方式2

serialPort.DataReceived += SerialPort_DataReceived;
private void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
   		//首先实例化一个字节数组
        // 字节数组的大小：通过BytesToRead 属性，获取得到缓冲区中数据的字节数
       	byte[] buffer = new byte[serialPort.BytesToRead];
		//再通过 Read() 方法 读取缓存区内全部数据，并将数据写入字节数组中
       	serialPort.Read(buffer, 0, buffer.Length);
       	
       	// 解码
       	string received = Encoding.ASCII.GetString(buffer); 
       	Console.WriteLine(received);
}

3）使用方式3

serialPort.DataReceived += (sender, e) => 
{
    if (e.EventType == SerialData.Chars)
    {
        byte[] buffer = new byte[serialPort.BytesToRead];
        serialPort.Read(buffer, 0, buffer.Length);
        string data = Encoding.ASCII.GetString(buffer);
        Console.WriteLine($"收到数据：{data}");
    }
};

以上三种方式，基本原理一致，只是部分的读取数据方式和事件定义的方式稍有不同而已。

6. 完整示例

示例1：简单示例

using System;
using System.IO.Ports;
using System.Windows.Forms;
public class SerialPortDemo
{
	//配置并创建SerialPort实例
    private SerialPort sp = new SerialPort("COM1", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One);
    public void Start()
    {
        try
        {
        	// 注册数据接收事件
            sp.DataReceived += DataReceivedHandler;
			
			// 打开串口
            sp.Open();
			//写入数据
            sp.WriteLine("Start Communication");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            MessageBox.Show($"初始化失败：{ex.Message}");
        }
    }
	
	// 接收数据
    private void DataReceivedHandler(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
    {
    	// 读取数据
        string data = sp.ReadExisting();
        Console.WriteLine($"实时数据：{data}");
    }
	// 关闭端口
    public void Stop() => sp.Close();
}

示例2：WinForm 示例

以下是一个完整的示例，展示如何在C#中使用SerialPort类进行串口通信。

using System;
using System.IO.Ports;
using System.Windows.Forms;
namespace SerialPortExample
{
    public partial class MainForm : Form
    {
        private SerialPort serialPort;
        public MainForm()
        {
            InitializeComponent();
            InitializeSerialPort();
        }
        private void InitializeSerialPort()
        {
            serialPort = new SerialPort();
            serialPort.PortName = "COM1";
            serialPort.BaudRate = 9600;
            serialPort.Parity = Parity.None;
            serialPort.DataBits = 8;
            serialPort.StopBits = StopBits.One;
            serialPort.Handshake = Handshake.None;
            serialPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(SerialPort_DataReceived);
        }
        private void btnOpen_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                if (!serialPort.IsOpen)
                {
                    serialPort.Open();
                    MessageBox.Show("串口已打开");
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show("打开串口时出错: " + ex.Message);
            }
        }
        private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (serialPort.IsOpen)
            {
                string message = txtSend.Text;
                serialPort.WriteLine(message);
                txtReceive.AppendText("发送: " + message + Environment.NewLine);
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("请先打开串口");
            }
        }
        private void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            SerialPort sp = (SerialPort)sender;
            string indata = sp.ReadExisting();
            this.Invoke(new Action(() =>
            {
                txtReceive.AppendText("接收: " + indata);
            }));
        }
        private void btnClose_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (serialPort.IsOpen)
            {
                serialPort.Close();
                MessageBox.Show("串口已关闭");
            }
        }
    }
}

示例3：扫码枪数据接收

SerialPort port = new("COM3", 115200, Parity.None, 8, StopBits.One);
port.DataReceived += (s, e) => 
{
    byte[] barcode = new byte[port.BytesToRead];
    port.Read(barcode, 0, barcode.Length);
    // 解析扫码枪数据（通常以回车结尾）
    if (barcode.Last() == 0x0D) 
    {
        string code = Encoding.ASCII.GetString(barcode);
        ProcessBarcode(code);
    }
};

四、SerialPort 进阶

1. 高级参数配置

1）配置超时时间

防止长时间阻塞（单位：毫秒）。

// 设置读取超时为 1000ms
serialPort.ReadTimeout = 1000;
// 设置写入超时
serialPort.WriteTimeout = 500;

2）缓冲区设置

ReceivedBytesThreshold：指定触发 DataReceived 事件的字节阈值，即触发 DataReceived 事件的最小字节数。

serialPort.ReceivedBytesThreshold = 2;	//默认值 为 1

3）其余参数配置

sp.Encoding = Encoding.ASCII; 	// 编码格式
sp.NewLine = "\r\n";       		// 换行符定义

2. 获取所有可用 COM 端口

可以通过SerialPort.GetPortNames()方法获取系统中所有可用的串行端口名称：

// 获取所有可用 COM 端口
string[] ports = SerialPort.GetPortNames();
foreach (var port in ports)
{
    Console.WriteLine(port);
}

3. ErrorReceived事件

当串行通信中发生错误（如帧错误/缓冲区溢出）时，ErrorReceived事件会被触发：

serialPort.ErrorReceived += new SerialErrorReceivedEventHandler(serialPort_ErrorReceived);
private static void serialPort_ErrorReceived(object sender, SerialErrorReceivedEventArgs e)
{
    if ((e.EventType & SerialError.Frame) == SerialError.Frame)
    {
        Console.WriteLine("Frame error detected.");
    }
    if ((e.EventType & SerialError.Overrun) == SerialError.Overrun)
    {
        Console.WriteLine("Overrun error detected.");
    }
    if ((e.EventType & SerialError.RXParity) == SerialError.RXParity)
    {
        Console.WriteLine("Parity error detected.");
    }
}

sp.ErrorReceived += (sender, e) => 
{
    Console.WriteLine($"错误类型：{e.EventType}");
};

4. 异常处理

使用try-catch块捕获和处理可能的异常，确保程序的稳定性：

try
{
    serialPort.Open();
    serialPort.WriteLine("Hello, Serial Port!");
    serialPort.Close();
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
}

// 常见异常类型
try 
{
    // 串口操作代码
}
catch (UnauthorizedAccessException ex)
{
    Console.WriteLine("端口访问被拒绝");
}
catch (TimeoutException ex) 
{
    Console.WriteLine("操作超时");
}
catch (IOException ex)
{
    Console.WriteLine("I/O错误");
}

5. 跨线程处理

为了能够实时响应串口接收到的数据，可以使用DataReceived事件。需要注意的是，该事件在单独的线程中触发，若要更新UI控件，涉及到跨线程，需要使用Invoke方法。

private void SerialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
   SerialPort sp = (SerialPort)sender;
   string received = sp.ReadExisting();
    // 数据接收后，通过委托更新UI（假设在 WinForms 中更新TextBox）
    this.Invoke(new Action(() =>
    {
        textBox.Text += received ;
    }));
}

6. 多线程处理

推荐使用生产者-消费者模式：

BlockingCollection<string> dataQueue = new BlockingCollection<string>();
// 生产者线程
void DataReceivedHandler(...)
{
    dataQueue.Add(receivedData);
}
// 消费者线程
Task.Run(() => 
{
    foreach (var data in dataQueue.GetConsumingEnumerable())
    {
        // 处理数据
    }
});

五、常见问题与注意事项

1. 注意事项

参数一致性：确保双方设备的波特率、数据位、停止位、校验位一致。
权限问题：在访问串口时，需要确保程序有相应的权限，否则可能会抛出异常。
线程安全：在DataReceived事件中处理数据时，由于它是在单独的线程中触发的，若要更新UI控件，必须使用Invoke方法来确保线程安全
异常处理：使用 try-catch 处理 Open()、Read()、Write() 可能抛出的异常。
缓冲区管理：通过 DiscardInBuffer 和 DiscardOutBuffer 清空缓冲区，避免数据残留。
- 避免重复打开同一端口，关闭前调用 sp.DiscardInBuffer() 清空缓存。
硬件流控制
在高速传输场景中启用 Handshake.RequestToSend，避免数据丢失。

2. 常见问题

端口无法打开
- 检查设备是否占用（如其他程序已连接）
- 确认串口号是否正确（虚拟串口可能动态变化）
- 异常处理：try...catch(IOException)捕获端口不存在错误
数据接收不完整
- 使用BytesToRead确保读取全部缓存数据
- 添加延迟（如Thread.Sleep(50)）等待完整帧
- 硬件延迟：部分设备发送数据有间隔，需调整时序
数据乱码
- 发送/接收端波特率必须一致，否则数据乱码。
字符编码问题
- 若接收中文字符乱码，需设置：
- serialPort.Encoding = Encoding.GetEncoding("GB2312")。
- 或 serialPort.Encoding = Encoding.UTF8;

六、扩展

1. 跨平台方案（RJCP.SerialPortStream）

对于需要跨平台（Linux/macOS）的场景，推荐使用 RJCP.SerialPortStream 库（通过 NuGet 安装 RJCP.SerialPortStream）：

using RJCP.IO.Ports;
SerialPortStream serialPort = new SerialPortStream("COM3");
serialPort.BaudRate = 9600;
serialPort.Open();
// 事件处理与读写方式与 SerialPort 类似
serialPort.DataReceived += (sender, e) => 
{
    byte[] data = new byte[serialPort.BytesToRead];
    serialPort.Read(data, 0, data.Length);
    Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(data));
};

2. 编码

使用串口通信的时候，会涉及到数据的编码格式，如果我们使用ASCII编码格式，但是接收的时候采用的是其他的编码格式，可能就会导致数据解析错误，因此在一些特定场景下我们需要规定好发送和接收数据的编码格式，这个时候就需要用到System.Text.Encoding 类中的编码解码的功能。
详见：C# System.Text.Encoding 使用详解

3. 清空缓冲区的方法

关于 DiscardInBuffer / DiscardOutBuffer 的使用，详见：C# SerialPort 类中清空缓存区的方法。

4. Handshake 设置

常用握手协议：

Handshake.None：无握手。
Handshake.RequestToSend：RTS/CTS（请求发送/清除发送）。
Handshake.XOnXOff：软件流控制（XON/XOFF 字符）。

serialPort.Handshake = Handshake.RequestToSend;

详见：C# SerialPort 类中 Handshake 属性的作用

转自https://blog.csdn.net/qq_39847278/article/details/146395034

该文章在 2026/6/4 11:26:08 编辑过

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