Net 平台SerialPort类内部实现探秘［转］

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，@http://www.cnblogs.com/sail/admin/file://./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），