Win10 IoT C#开发 3 - UART 串口通信

Windows 10 IoT Core 是微软针对物联网市场的一个重要产品，既可以开发设备UI与用户交互式操作，又可以控制GPIO等接口，使得原来嵌入式繁琐的开发变得简单。通过Remote Debug功能可以进行断点追踪调试。C#语言本身也有很好的用户基础，相信Win10 IoT 不远的将来会火起来。
上个月帮朋友解决了关于Win10 IoT 的一些技术问题，当前也有很多公司在尝试采用Win10 IoT进行开发，可能也会遇到这些问题，相关文档现在还非常少，这里写出来供大家参考。
因为要做一个Java Web与Restful的自宿主框架和其他一大堆事情，这篇文章也拖了半个月，框架刚刚完成，以后可以摆脱Tomcat这些HttpServer了，现在静下来把这篇文章写完。
Win10 IoT的安装部署过程后面我会写文章进行补充，下面直接介绍串口通信的开发过程。
1.连接设备

首先将 Raspberry Pi 2 与传感器连接。GND，5V 对接，TX与RX交叉连接。



Raspberry Pi 2 GPIO 接口



传感器与设备连接

2.启动设备
将Raspberry连接到局域网并启动。打开 Windows IoT Core Watcher 查看设备的工作状态。包含名称，mac地址，ip地址，当前在线等信息。



3.创建项目
打开VS2015创建项目，在C#分类下选择Windows IoT Core 模板。



4.配置权限
Package.appxmanifest文件的节点中加入读取网络与串口通讯的权限，这步很像Android的uses-permission。

<Capabilities>
<Capability Name="internetClient" />
<Capability Name="internetClientServer" />
<Capability Name="privateNetworkClientServer" />
<DeviceCapability Name="serialcommunication">
<Device Id="any">
<Function Type="name:serialPort" />
</Device>
</DeviceCapability>
</Capabilities>

5.模块代码
创建UART的串口设备并设置参数。

string aqsFilter = SerialDevice.GetDeviceSelector("UART0");
DeviceInformationCollection dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(aqsFilter);
//获取串口设备
_derialPort = await SerialDevice.FromIdAsync(dis[0].Id);
//串口设备是否获取成功
if (null != _derialPort)
{
_derialPort.ReadTimeout = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);//超时
_derialPort.BaudRate = 9600;//波特率
_derialPort.Parity = SerialParity.None;//校验检查
_derialPort.StopBits = SerialStopBitCount.One;//停止位
_derialPort.DataBits = 8;//数据位
_derialPort.Handshake = SerialHandshake.None;//握手方式
//设置读取输入流
_dataReader = new DataReader(_derialPort.InputStream);
}

读取串口数据

Task<UInt32> loadAsyncTask;
_dataReader.InputStreamOptions = InputStreamOptions.Partial;
//读取数据
loadAsyncTask = _dataReader.LoadAsync(_readBufferLength).AsTask();
uint bytesRead = await loadAsyncTask;
//判断获取数据长度
if (bytesRead > 0)
{
//转换十六进制数据
string res = LoadData(bytesRead);
SendMsg(res);
}

StringBuilder str_builder = new StringBuilder();
//转换缓冲区数据为16进制
while (_dataReader.UnconsumedBufferLength > 0)
{
str_builder.Append(_dataReader.ReadByte().ToString("x2"));
}

推送数据

HttpClient httpClient = new HttpClient();
httpClient.GetAsync(new Uri(string.Format("http://192.168.1.9:8099/{0}", res)));

6.调试代码
在另外一台电脑(ip:192.168.1.9)上先用Nodejs创建了一个http的监听服务模拟服务器，监听8099端口上设备发送过来的串口数据，并打印到Console里。



在VS2015的工具栏中选择Remote Machine进行调试，IP地址输入设备对应地址，可以在Windows IoT Core Watcher中查看到。点击运行后会自动部署到设备上。





7.运行结果
代码部署完成后开始执行任务，Output窗口打印获取到的串口数据。



Nodejs模拟的服务器打印接收到的推送数据。从打印结果上可以看到发送和接收到的数据一致。



与传感器的数据协议约定一致。



完整代码：

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Windows.ApplicationModel.Background;
using Windows.Devices.Enumeration;
using Windows.Devices.SerialCommunication;
using Windows.Storage.Streams;
using Windows.Web.Http;

namespace CloudTechIot3
{
//http://www.cnblogs.com/cloudtech
//librastarwing@hotmail.com
public sealed class StartupTask : IBackgroundTask
{
#region Fileds

private DataReader _dataReader;
private SerialDevice _derialPort;
//缓冲区大小
private uint _readBufferLength = 10;

#endregion

#region Main Method

public async void Run(IBackgroundTaskInstance taskInstance)
{

await Listen();
Close();
}

#endregion

#region Private Methods

//监听串口
private async Task Listen()
{
try
{
string aqsFilter = SerialDevice.GetDeviceSelector("UART0");
DeviceInformationCollection dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(aqsFilter);
//获取串口设备
_derialPort = await SerialDevice.FromIdAsync(dis[0].Id);
//串口设备是否获取成功
if (null != _derialPort)
{
_derialPort.ReadTimeout = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);//超时
_derialPort.BaudRate = 9600;//波特率
_derialPort.Parity = SerialParity.None;//校验检查
_derialPort.StopBits = SerialStopBitCount.One;//停止位
_derialPort.DataBits = 8;//数据位
_derialPort.Handshake = SerialHandshake.None;//握手方式
//设置读取输入流
_dataReader = new DataReader(_derialPort.InputStream);
//循环读取数据
while (true)
{
await ReadAsync();
}
}
else
{
//TODO
}
}
catch (Exception ex)
{
//TODO
}
finally
{
Close();
}
}

//异步读取数据
private async Task ReadAsync()
{
Task<UInt32> loadAsyncTask;
_dataReader.InputStreamOptions = InputStreamOptions.Partial;
//读取数据
loadAsyncTask = _dataReader.LoadAsync(_readBufferLength).AsTask();
Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(2.1)).Wait();
uint bytesRead = await loadAsyncTask;
//判断获取数据长度
if (bytesRead > 0)
{
//转换十六进制数据
string res = LoadData(bytesRead);
SendMsg(res);
}
else
{
//TODO
}
}

//输出结果
private void SendMsg(string res)
{
//打印
Debug.WriteLine(res);
//推送到服务器
HttpClient httpClient = new HttpClient();
httpClient.GetAsync(new Uri(string.Format("http://192.168.1.9:8099/{0}", res)));
}

//转换数据
private string LoadData(uint bytesRead)
{
StringBuilder str_builder = new StringBuilder();
//转换缓冲区数据为16进制
while (_dataReader.UnconsumedBufferLength > 0)
{
str_builder.Append(_dataReader.ReadByte().ToString("x2"));
}
return str_builder.ToString().ToUpper();
}

//释放资源
private void Close()
{
if (null != _dataReader)
{
_dataReader.DetachStream();
}
if (null != _derialPort)
{
_derialPort.Dispose();
}
}

#endregion
}
}

到这里整个数据读取发送的过程就完成了，如果对代码有优化的建议，欢迎留言或发邮件给我(librastarwing@hotmail.com)。
也可以加我的微信号查看以前的文章。