C# SerialPort 类中 Handshake 属性的作用

总目录

前言

在 C# 的 SerialPort 类中，Handshake 属性用于指定串口通信中的 流量控制（Flow Control） 方案，以协调发送方和接收方的数据传输速率，防止数据溢出或丢失。

一、Handshake 属性基本信息

1. 作用

C# 中 SerialPort.Handshake 属性的核心作用是通过硬件或软件流控制协议，管理串口通信中的数据流，防止缓冲区溢出并确保数据传输的可靠性。

System.IO.Ports.SerialPort 类中的 Handshake 属性用于设置串行通信中的握手协议。握手协议是一种控制数据传输的机制，确保数据能够正确、有序地在两个设备之间传输。

2. 适用场景

在高速或不可靠的通信中（如长距离、高波特率），流量控制能显著提高数据传输的可靠性。

典型应用场景：

工业控制设备 ：使用 RequestToSend 协议，通过硬件信号确保实时控制指令的可靠传输（如 CNC 机床控制）。
嵌入式系统调试 ：在开发阶段使用 XOnXOff，通过软件控制动态调整日志传输速率，避免调试信息淹没接收端。
多设备级联通信 ：在 RS-485 网络中，通过 RequestToSendXOnXOff 混合协议协调多个设备的通信优先级。

二、Handshake 的枚举值详解

1. 概览

Handshake 属性是一个枚举类型，System.IO.Ports.Handshake，它定义了以下几种握手方式：

枚举值	说明
`None`	不使用流量控制，发送方持续发送数据，接收方需自行处理缓冲区。
`RequestToSend`	硬件流控（RTS/CTS）：通过 RTS（请求发送）和 CTS（清除发送）信号控制。
`XOnXOff`	软件流控：通过特殊控制字符（`XOn` 和 `XOff`）暂停/恢复数据传输。
`RequestToSendXOnXOff`	同时启用硬件（RTS/CTS）和软件（XOn/XOff）流控。

2. 枚举值详解

1）None（默认值）

不使用任何握手协议。
这种情况下，数据传输完全依赖于双方的同步和缓冲区管理，适用于简单的单向通信或已知接收方处理速度足够快的场景。例如，向 LED 显示屏发送固定指令时可能不需要握手协议。

2）RequestToSend（硬件流控制）

使用硬件握手（RTS/CTS 流控制）。
发送方和接收方通过 RTS和 CTS硬件信号线来控制数据流。
- 当接收方无法处理更多数据时，它会通过 CTS 信号告诉发送方暂停发送；
- 当接收方准备好接收更多数据时，它会通过 CTS 信号告诉发送方恢复发送。
- 常用于工业设备（硬件支持 RTS/CTS 信号的设备，如工业设备、PLC 等）等高可靠性场景。

RTS（Request To Send）：发送方通过此信号告知接收方准备发送数据。

CTS（Clear To Send）：接收方通过此信号允许发送方发送数据。

3）XOnXOff（软件流控制）

使用软件握手（XON/XOFF 流控制）。
发送方和接收方通过发送特定的控制字符（XON 和 XOFF）来控制数据流。
- 当接收方无法处理更多数据时，它会发送 XOFF 字符来告诉发送方暂停发送；
- 当接收方准备好接收更多数据时，它会发送 XON 字符来告诉发送方恢复发送。
- 适合无法使用硬件信号线的场景，如硬件不支持 RTS/CTS 的情况下，需要通过软件协议控制流量。

4）RequestToSendXOnXOff（混合模式）

同时使用硬件和软件握手。这提供了更高级别的流控制，但需要设备支持这两种握手方式。
结合了 RTS/CTS 硬件握手和 XON/XOFF 软件握手。这种组合方式提供了更全面的错误检测和流量控制机制
适用于对数据传输可靠性要求较高或复杂通信的场景，如电磁干扰较大的场景。但需注意协议冲突问题。

当设备同时支持硬件和软件流控时，可使用混合模式Handshake.RequestToSendXOnXOff，但需确保双方设备配置一致。

5）握手协议选择建议

握手协议的选择取决于设备之间的兼容性和通信需求。例如，如果设备支持硬件握手，通常建议使用 RequestToSend 或 RequestToSendXOnXOff，因为它们提供了更可靠的流控制。如果设备不支持硬件握手，那么 XOnXOff 是一个可行的选择。如果通信量很小，或者设备之间能够保证数据传输的可靠性，可以考虑使用 None。

6）扩展：缓冲区管理的实现原理

自动暂停与恢复 ：

当接收缓冲区达到 ReadBufferSize - 1024 字节时，系统通过握手协议自动暂停发送方数据传输；当缓冲区降至 1024 字节以下时恢复。此机制可避免因接收方处理速度不足导致的数据丢失。
硬件信号与缓冲区联动 ：

若使用 RequestToSend，RtsEnable 属性需设为 true。此时，CtsHolding 属性会实时反映 CTS 线路状态，开发者可通过此属性动态监控通信状态。

3. 配置与使用

配置示例

csharp 复制代码

SerialPort sp = new SerialPort("COM3", 9600);
// 配置硬件流控（RTS/CTS）
sp.Handshake = Handshake.RequestToSend;

// 配置软件流控（XOn/XOff）
sp.Handshake = Handshake.XOnXOff;

// 配置不使用流控
sp.Handshake = Handshake.None;

在实际的串口通信项目中，正确设置 Handshake 属性可以有效避免数据丢失和错误。例如，在与工业设备或传感器通信时，由于数据传输量较大且对实时性要求较高，选择合适的握手协议能够确保数据的准确传输和处理。

csharp 复制代码

using System.IO.Ports;

SerialPort serialPort = new SerialPort
{
    PortName = "COM1",
    BaudRate = 9600,
    Parity = Parity.None,
    DataBits = 8,
    StopBits = StopBits.One,
    Handshake = Handshake.RequestToSend // 设置握手协议为 RTS/CTS
};

通过合理地运用 Handshake 属性，我们可以在 C# 的串口通信中实现更加稳定和可靠的数据传输。

三、注意事项

设备兼容性 ：
- 必须确保双方设备支持相同的流控方式。例如，若设备仅支持硬件流控，则 Handshake.RequestToSend 是唯一选择。
- 若配置错误（如设备不支持 RTS/CTS 但强制使用），可能导致通信失败。
- 使用硬件流控制时需确保物理线路（如 RTS/CTS）已正确连接，否则可能导致通信阻塞。
缓冲区管理 ：
- 当 Handshake = None 时，需确保接收缓冲区足够大（通过 ReadBufferSize 设置），或及时读取数据，避免溢出。
编码兼容性 ：
- 若使用 XOnXOff，需确保通信双方使用相同的字符编码（如 Encoding.ASCII），否则特殊控制字符可能被错误解析。
典型配置 ：
- 工业设备 ：通常使用 RequestToSend（硬件流控）。
- 简单传感器 ：若波特率较低且数据量小，可不使用流控（None）。

结语

回到目录页：C# 上位机知识汇总

希望以上内容可以帮助到大家，如文中有不对之处，还请批评指正。