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串口是设备和上位机通信的常用接口，UDP则是网络通信常用的通信协议，通过将串口设备上传的指令，用UDP发送出去，或者将UDP传来的指令转发给串口设备，就可以实现设备的远程控制。所以，串口和UDP之间的相互转换是非常有意义的。
如果不熟悉C#串口以及UDP通信的相关内容，可以参考这两篇博客：C#串口通信 C# UDP通信
本项目会用到基于Task的并发编程，如果不了解，可以参照这篇：Task详解
框架准备
尽管希望做一个转发工具，但如果自身不会发送的话，那还得再用其他软件进行测试，所以这个转发工具，理应具备串口和UDP协议的全部功能，这一点也要在界面上体现出来。
新建一个WPF项目，名字是portUDP，然后开始布局，结果如下
其中，串口设置中包含波特率、数据位、停止位和奇偶校验等信息，由于不常更换，所以隐藏起来。
串口只需要一个，但UDP通信需要设置本机和目标的IP地址与端口。自动转发单选框选中后，会自动将接收到的串口数据转给UDP，并且UDP收到的数据也会转给串口。
窗口尺寸为320 × 640 320\times640320×640，外部采用一个DockPanel，并对常用控件进行基本的外观设置
<DockPanel.Resources>
<Style TargetType="TextBox">
<Setter Property="VerticalAlignment" Value="Center"/>
<Setter Property="Margin" Value="2"/>
</Style>
<Style TargetType="TextBlock">
<Setter Property="VerticalAlignment" Value="Center"/>
<Setter Property="HorizontalAlignment" Value="Center"/>
</Style>
<Style TargetType="ComboBox">
<Setter Property="VerticalAlignment" Value="Center"/>
<Setter Property="Margin" Value="2"/>
</Style>
<Style TargetType="Button">
<Setter Property="VerticalAlignment" Value="Center"/>
<Setter Property="Margin" Value="2"/>
</Style>
<Style TargetType="CheckBox">
<Setter Property="VerticalAlignment" Value="Center"/>
<Setter Property="HorizontalAlignment" Value="Center"/>
<Setter Property="Margin" Value="2"/>
</Style>
</DockPanel.Resources>
左侧控制面板被写在一个StackPanel中，最上面是一个Expander，里面包含串口设置的相关信息
<Expander Header="串口设置">
<UniformGrid Columns="2" Visibility="Visible">
<TextBlock Text="波特率"/>
<ComboBox x:Name="cbBaud"/>
<TextBlock Text="数据位"/>
<ComboBox x:Name="cbDataBit"/>
<TextBlock Text="停止位"/>
<ComboBox x:Name="cbStopBit"/>
<TextBlock Text="校验位"/>
<ComboBox x:Name="cbParity"/>
</UniformGrid>
</Expander>
然后是一个GroupBox，用于进行基本设置，其中两个按钮需要在连接后更改内容，所以设了个名字。
<UniformGrid Columns="2">
<ComboBox x:Name="cbPorts" Margin="2"/>
<Button x:Name="btnPort" Content="连接串口"/>
<TextBox x:Name="txtSrcIP" Text="127.0.0.1"/>
<TextBox x:Name="txtSrcPort" Text="91"/>
<TextBox x:Name="txtDstIP" Text="127.0.0.1"/>
<TextBox x:Name="txtDstPort" Text="91"/>
<CheckBox Content="自动转发" IsChecked="True"/>
<Button x:Name="btnUDP" Content="创建服务"/>
</UniformGrid>
最后是发送文本框与发送按钮等，内容如下
<TextBox x:Name="txtSend" TextWrapping="Wrap" Height="70"/>
<UniformGrid Columns="3">
<CheckBox Content="Hex" IsChecked="False"/>
<Button Content="串口发送"/>
<Button Content="UDP发送"/>
<CheckBox Content="时间"/>
<Button Content="清空日志"/>
<Button Content="保存日志"/>
</UniformGrid>
左侧控制界面布局完成后，是右侧的接收区域，内容如下
<GroupBox Header="日志信息">
<TextBox x:Name="txtInfo" Height="270"/>
</GroupBox>
初始化
由于.Net6.0不内置串口库，所以需要额外下载，点击菜单栏工具->NuGet包管理器->管理解决方案的NuGet包，点击浏览选项卡，搜索Ports，选择System.IO.Ports，安装。
在对用户界面进行最简单的布局后，可以在C#代码中，对一些ComboBox做进一步的设置。
public void initComContent()
{
// 串口号
cbPorts.ItemsSource = SerialPort.GetPortNames();
cbPorts.SelectedIndex = 0;
// 波特率
cbBaud.ItemsSource = new int[] { 9600, 19200, 38400, 115200 };
cbBaud.SelectedIndex = 3;
// 数据位
cbDataBit.ItemsSource = Enumerable.Range(1, 8);
cbDataBit.SelectedIndex = 7;
// 校验位
cbParity.ItemsSource = Enum.GetNames(typeof(Parity));
cbParity.SelectedIndex = 0;
//停止位
cbStopBit.ItemsSource = Enum.GetNames(typeof(StopBits));
cbStopBit.SelectedIndex = 1;
}
这样，在打开软件之后，串口设置如下
串口设置
接下来设置串口，在xml编辑界面，将btnPort后面添加Click="btnPort_Click"后，按下F12，IDE会自动创建对应的函数。
<Button x:Name="btnPort" Content="连接串口" Click="btnPort_Click"/>
在写串口开关按钮的控制指令之前，先新建一个全局的串口对象，然后写btnPort_Click内容
SerialPort sp;
private void btnPort_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
if (btnPort.Content.ToString() == "打开串口")
{
string name = cbPorts.SelectedItem.ToString();
try
{
sp = new SerialPort(name,
(int)cbBaud.SelectedItem,
(Parity)cbParity.SelectedIndex,
(int)cbDataBit.SelectedItem,
(StopBits)cbStopBit.SelectedIndex);
sp.Open();
sp.DataReceived += Sp_DataReceived;
txtInfo.AppendText($"串口{name}打开成功");
}
catch(Exception ex)
{
txtInfo.AppendText($"串口{name}打开失败，原因是{ex}");
}
}
else
{
try
{
sp.Close();
initComContent();
}
catch (Exception ex)
{
txtInfo.AppendText($"串口关闭失败，原因是{ex}");
}
}
btnPort.Content = sp.IsOpen ? "关闭串口" : "打开串口";
}
其中sp.DataReceived += Sp_DataReceived;新增一个委托，用于规范串口接收到数据后的行为。
UDP设置
和串口设置相同，UDP也需要新建用于UDP通信的全局变量，包括本机节点、目标节点以及UDP服务。
UdpClient udp;
IPEndPoint ptSrc;
IPEndPoint ptDst;
然后设置创建服务按钮后，其逻辑与串口是相似的，都是在创建或关闭服务时，用try-catch语句以找到错误。
private void btnUDP_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
if (btnUDP.Content.ToString() == "创建服务")
{
try
{
ptSrc = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(txtSrcIP.Text), int.Parse(txtSrcPort.Text));
ptDst = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(txtDstIP.Text), int.Parse(txtDstPort.Text));
udp = new UdpClient(ptSrc);
txtInfo.AppendText("成功创建服务");
btnUDP.Content = "关闭服务";
}catch(Exception ex)
{
txtInfo.AppendText($"服务创建失败，原因为{ex}\n");
}
}
else
{
try
{
udp.Close();
btnUDP.Content = "创建服务";
}
catch(Exception ex)
{
txtInfo.AppendText($"服务关闭失败，原因为{ex}");
}
}
}
发送设置
首先是串口发送，在xaml文件中，为串口发送按钮挂载一个Click动作，其内容即为串口发送功能
<Button Content="串口发送" Click="btnPortSend_Click"/>
private void btnPortSend_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
var data = Encoding.UTF8.GetBytes(txtSend.Text);
txtInfo.AppendText($"串口发送{txtSend.Text}\n");
sp.Write(data, 0, data.Length);
}
然后是UDP发送，其改装过程也大同小异
<Button Content="UDP发送" Click="btnUDPSend_Click"/>
private void btnUDPSend_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
var data = Encoding.UTF8.GetBytes(txtSend.Text);
txtInfo.AppendText($"UDP发送{txtSend.Text}\n");
udp.Send(data, data.Length, ptDst); //将内容发给ptDst
}
转发设置
转发是本软件的核心功能，但其前提是接收到数据。所以，先来充实创建串口时就已经提到的Sp_DataReceived函数
private void Sp_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
byte[] data = new byte[sp.BytesToRead];
sp.Read(data, 0, data.Length);//从串口读取数据
Dispatcher.Invoke(() => spReceived(data));
}
private void spReceived(byte[] data)
{
string info = Encoding.UTF8.GetString(data);
txtInfo.AppendText("串口接收数据：{info}");
if ((bool)chkTransmit.IsChecked)
{
try
{
udp.Send(data, data.Length, ptDst); //将内容发给ptDst
txtInfo.AppendText($"UDP转发：{info}");
}
catch (Exception ex)
{
txtInfo.AppendText($"UDP转发失败，原因为{ex}\nd");
}
}
}
然后创建UPD接收和转发函数
private void udpReceiving(CancellationToken token)
{
while (! token.IsCancellationRequested)
{
var data = udp.Receive(ref ptDst);
Dispatcher.Invoke(() => udpReceived(data));
}
}
private void udpReceived(byte[] data)
{
string info = Encoding.UTF8.GetString(data);
txtInfo.AppendText("UDP接收数据：{info}");
if ((bool)chkTransmit.IsChecked)
{
try
{
sp.Write(data, 0, data.Length);
txtInfo.AppendText($"串口转发{info}\n");
}
catch (Exception ex)
{
txtInfo.AppendText($"串口转发失败，原因为{ex}");
}
}
}
其中，udpReceiving里面是一个死循环，表示一直等待UDP信息的到来，这个函数作为一个Task的创建时机，自然是在UDP服务创建之时，
//...
txtInfo.AppendText("成功创建服务");
//这是一个全局变量
cts = new CancellationTokenSource();
Task.Run(() => udpReceiving(cts.Token), cts.Token);
测试
至此，一个串口-UDP转发工具便算完成了，尽管界面上还有几个功能没有实现，比如Hex以及时间的单选框等，但这些均为锦上添花。
下面做一下基础的测试，效果如下
