使用后台线程不断从串口读取数据

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提问于 2025-04-16 07:00

因为串口通信是异步的，所以在我进行与RS 232设备通信的项目时，我很早就意识到需要一个后台线程不断地读取端口接收到的数据。现在，我使用的是IronPython（.NET 4.0），这让我可以使用.NET内置的非常方便的SerialPort类。这样我就可以写出像这样的代码：

self.port = System.IO.Ports.SerialPort('COM1', 9600, System.IO.Ports.Parity.None, 8, System.IO.Ports.StopBits.One)
self.port.Open()
reading = self.port.ReadExisting() #grabs all bytes currently sitting in the input buffer

这看起来很简单。但正如我提到的，我想要不断检查这个端口，看看有没有新数据到达。理想情况下，我希望操作系统能在有数据等待时直接“告诉”我。没想到，我的愿望得到了满足，确实有一个DataReceived事件可以使用！

self.port.DataReceived += self.OnDataReceived

def OnDataReceived(self, sender, event):
    reading = self.port.ReadExisting()
    ...

可惜这个事件并不靠谱，因为这个事件并不能保证每次接收到字节时都会被触发！

DataReceived事件并不能保证每接收到一个字节就会被触发。

所以我又回到了写监听线程的路上。我很快就用一个BackgroundWorker实现了这个，它不断调用port.ReadExisting()。这个方法会读取到来的字节，当它看到行结束符（\r\n）时，就把读取到的内容放入一个linebuffer中。然后我程序的其他部分会查看linebuffer，看看有没有完整的行可以使用。

这明显是一个经典的生产者-消费者问题。生产者是BackgroundWorker，它把完整的行放入linebuffer中。而消费者是一些代码，它尽可能快地从linebuffer中取出这些行。

不过，消费者的效率有点低。现在它不断检查linebuffer，每次都失望地发现里面是空的；不过偶尔也能找到一行等待处理。有什么好的办法可以优化这个，让消费者只在有行可用时才被唤醒吗？这样消费者就不会一直在访问linebuffer，这可能会引发一些并发问题。

另外，如果有更简单或更好的方法来不断读取串口数据，我也很乐意听听建议！

事件驱动数据接收串口通信并发问题后台线程 rs232 生产者消费者 SerialPort类

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这里有一些VB代码，表达了我对这个问题的看法：

Dim rcvQ As New Queue(Of Byte()) 'a queue of buffers
Dim rcvQLock As New Object

Private Sub SerialPort1_DataReceived(ByVal sender As System.Object, _
                                     ByVal e As System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs) _
                                 Handles SerialPort1.DataReceived

    'an approach
    Do While SerialPort1.IsOpen AndAlso SerialPort1.BytesToRead <> 0
        'what if the number of bytes available changes at ANY point?
        Dim bytsToRead As Integer = SerialPort1.BytesToRead
        Dim buf(bytsToRead - 1) As Byte

        bytsToRead = SerialPort1.Read(buf, 0, bytsToRead)

        'place the buffer in a queue that can be processed somewhere else
        Threading.Monitor.Enter(rcvQLock)
        rcvQ.Enqueue(buf)
        Threading.Monitor.Exit(rcvQLock)

    Loop

End Sub

值得一提的是，和这段代码非常相似的代码已经能够以接近1Mbps的速度处理串口数据。

回答于 2025-04-16 由 Python大师

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其实你不需要一直有个线程在那转圈圈去检查串口。

我建议你使用 SerialPort.BaseStream.BeginRead(...) 这个方法。这个方法比在 SerialPort 类里用事件要好得多。调用 BeginRead 后，它会立刻返回，并注册一个异步回调，这个回调会在读取完成后被调用。在这个回调方法里，你再调用 EndRead，这样就能得到读取到的字节数，并存放在你提供的缓冲区里。BaseStream（也就是 SerialStream）是从 Stream 继承来的，遵循 .Net Streams 的一般模式，这样用起来非常方便。

不过要记住，是 .Net 的线程来调用这个回调，所以你需要快速处理数据，或者把比较复杂的工作交给你自己创建的线程去做。我强烈建议你看看下面的链接，特别是备注部分。

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.io.stream.beginread.aspx

回答于 2025-04-16 由 Python大师

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我不明白为什么你不能使用 DataReceived 这个事件。正如文档所说的：

DataReceived 事件并不能保证每收到一个字节就会触发一次。你可以用 BytesToRead 属性来判断缓冲区里还有多少数据可以读取。

这就是说，你不能指望每收到一个字节数据就会有一个单独的事件被触发。你可能需要先检查一下端口上是否有多个字节可以读取，这可以通过 BytesToRead 属性来实现，然后再读取相应数量的字节。

回答于 2025-04-16 由 Python大师

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