C# SerialPort - 混合具有不同波特率的端口时出现问题

Question

我想通过串行接口连接两个设备，但它们的连接不兼容。为了解决这个问题，我将它们连接到我的 PC，并且正在开发一个 C# 程序，该程序将 COM 端口 X 上的流量路由到 COM 端口 Y，反之亦然。

该程序连接到两个 COM 端口。在数据接收事件处理程序中，我读入传入数据并将其写入另一个 COM 端口。为此，我有以下代码：

    private void HandleDataReceived(SerialPort inPort, SerialPort outPort)
    {
        byte[] data = new byte[1];

        while (inPort.BytesToRead > 0)
        {
            // Read the data
            data[0] = (byte)inPort.ReadByte();

            // Write the data
            if (outPort.IsOpen)
            {
                outPort.Write(data, 0, 1);
            }
        }
    }

只要传出 COM 端口以比传入 COM 端口更高的波特率运行，该代码就可以正常工作。如果传入的 COM 端口比传出的 COM 端口快，我就会开始丢失数据。我必须像这样更正代码：

    private void HandleDataReceived(SerialPort inPort, SerialPort outPort)
    {
        byte[] data = new byte[1];

        while (inPort.BytesToRead > 0)
        {
            // Read the data
            data[0] = (byte)inPort.ReadByte();

            // Write the data
            if (outPort.IsOpen)
            {
                outPort.Write(data, 0, 1);
                while (outPort.BytesToWrite > 0);  //<-- Change to fix problem
            }
        }
    }

我不明白为什么我需要该修复。我是 C# 新手（这是我的第一个程序），所以我想知道是否缺少一些东西。 SerialPort 默认为 2048 字节写入缓冲区，而我的命令不到 10 个字节。写缓冲区应该能够缓冲数据，直到可以将其写入较慢的 COM 端口。

总之，我在 COM X 上接收数据并将数据写入 COM Y。COM X 的连接波特率比 COM Y 更快。为什么写入缓冲区中的缓冲不处理这种差异？为什么我似乎需要等待写入缓冲区耗尽以避免丢失数据？

谢谢！

* 更新*

如前所述，此代码很容易遇到大量和/或快速传入数据传输的溢出情况。我应该写更多关于我的数据流的内容。我期待< 10 Hz 时的 10 字节命令（小于 10 字节响应）。此外，我发现第一个命令失败。

因此，虽然我知道这段代码无法扩展并且不是最佳的，但我想知道为什么 2-4K 读/写缓冲区甚至无法处理第一个命令。我想知道写入单个字节数据或事件处理程序中是否存在我不理解的错误。谢谢。

* 更新 *

这是失败的示例：

假设我的命令是四个字节：0x01 0x02 0x3 0x4。 COM X 上的设备发送命令。我可以看到 C# 程序接收四个字节并将它们发送到 COM Y 上的设备。COM Y 上的设备接收两个字节：0x01 0x03。我知道 COM Y 上的设备是可靠的，所以我想知道这两个字节是如何删除的。

顺便问一下，有人可以告诉我是否最好只用评论回复答案，或者我是否应该继续编辑原始问题？哪个更有帮助？

Answer 1

你试图做的事情相当于从消防水带里喝水。您依靠接收缓冲区来存储水，当有人不关闭水龙头时，它不会持续很长时间。通过您的解决方法，您可以确保接收缓冲区将静静地溢出，您可能没有实现 ErrorReceived 事件。

为了做到这一点，您必须告诉输入设备在缓冲区已满时停止发送。通过设置握手属性来做到这一点。首先将其设置为 Handshake.RequestToSend。接下来使用 XOnXOff。是否正确使用握手信号取决于设备。

使用 Read() 方法可以提高效率。

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好吧，不是消防水带。我只能想到另一种可能性。早期 UART 芯片设计的一个常见问题是片上接收缓冲区只能存储一个字节。这需要中断服务例程在下一个字节到达之前读取该字节。如果 ISR 不够快，芯片就会进入 SerialError.Overrun 状态，并且字节将无法挽回地丢失。

此问题的解决方法是人为地在每个传输的字节之间添加延迟，从而为设备中的 ISR 有更多时间来读取字节。这就是您的解决方法代码的作用，作为副作用。

这不是一个很好的解释，现代芯片设计有一个至少 8 字节深的 FIFO 缓冲区。如果这确实有道理，那么当您降低波特率时，您应该会看到问题消失。另外，使用 Read() 而不是 ReadByte() 会使问题变得更糟，因为 Write() 调用现在可以一次传输多个字节，从而消除了字符间延迟。需要明确的是，我说的是输出设备。

Answer 2

您应该确保 outPort.WriteBufferSize 大于您期望发送的最大缓冲区。此外，在循环中调用 ReadByte 和 WriteByte 通常会很慢。如果您将处理程序更改为以下内容：

int NumBytes = 20; //or whatever makes sense
byte[] data = new byte[NumBytes];

while (inPort.BytesToRead > 0)
{
    // Read as much data as possible at once
    count = inPort.Read(data, 0, min(NumBytes, inPort.BytesToRead));

    // Write the data
    if (outPort.IsOpen)
    {
        outPort.Write(data, 0, count);
    }
}

这将减少开销，这应该会有所帮助。然后，写入缓冲区将（希望）按照您的预期处理时序。