经常使用后台线程从串行端口读取

Question

由于串口通信是异步的，我在项目的早期就意识到，涉及到与RS 232设备的通信，我必须有一个后台线程不断地读取接收到的数据的端口。现在，我使用的是IronPython (.NET 4.0)，因此我可以访问内置于.NET中的光滑的SerialPort类。

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

很简单。但是，正如我所提到的，我想在新数据到达时不断检查这个端口。理想情况下，无论何时有数据等待，我都会让操作系统告诉我。谁知道，我的祈祷已经得到了回应，有一个DataReceived事件提供！

self.port.DataReceived += self.OnDataReceived

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

可惜这是一文不值的，因为不一定会引发此事件！

对于接收到的每个字节，都不能保证引发DataReceived事件。

那么，回到编写侦听器线程。我用一个只会一次又一次地调用BackgroundWorker的port.ReadExisting()来完成这个任务。当它看到一行结束(\r\n)时，它会将读取的内容放置到linebuffer中。然后，我的程序的其他部分查看linebuffer，看看是否有任何完整的行等待使用。

显然，这是一个经典的producer-consumer问题。生产者是BackgroundWorker，将完整的行放入linebuffer中。使用者是一些尽可能快地从linebuffer中消耗这些行的代码。

然而，消费者的效率有点低。现在，他不断地检查linebuffer，每次都感到失望，发现它是空的；尽管偶尔会有一条排队等待在里面。优化这一点的最佳方法是什么，这样消费者只有在有可用行时才会醒来？这样，消费者就不会不断地访问linebuffer，这可能会带来一些并发问题。

此外，如果有一种更简单/更好的方式不断地从串口读取，我是开放的建议！

Answer 1

我不明白为什么不能使用DataReceived事件。就像医生说的那样

对于接收到的每个字节，都不能保证引发DataReceived事件。使用BytesToRead属性确定缓冲区中要读取的数据数量。

这就是说，不能保证每个数据字节都会有一个单独的事件。您可能需要使用BytesToRead属性检查和查看端口上是否有多个可用字节，并读取相应的字节数。

Answer 2

没有必要有一个旋转线程来轮询串口。

我建议使用SerialPort.BaseStream.BeginRead(.)方法。它比尝试在SerialPort类中使用事件要好得多。对BeginRead的调用立即返回，并注册一个异步回调，该回调在读取完成后被调用。在回调方法中，调用EndRead并返回读取到所提供缓冲区的字节数。BaseStream(SerialStream)继承了.Net流并遵循.Net流的一般模式，这是非常有用的。

但是重要的是要记住，调用回调的是.Net线程，所以您需要快速处理数据，或者将任何繁重的工作传递给您自己的线程。我强烈建议阅读以下链接，特别是备注部分。

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

Answer 3

下面是一些VB代码，它们表达了我对应该如何做到这一点的看法：

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

值得注意的是，与此非常相似的代码以接近1 1Mbps的速度处理了串口数据。