C#串口单例 + 端口复用

一台电脑只有1个物理 COM 口,如果在两个地方（主程序 + 子页面）都写了 new SerialPort("COM1")

• 结果：

  • 谁先 Open()，谁就占坑成功；

  • 后一个再 Open() 会报 "端口已被占用"。

• 于是出现"程序 A 连上了，程序 B 就连不上"的尴尬。

单例 + 端口复用

1️⃣ 单例（Singleton）

• 整个进程里只 new 一次 SerialPort。

• 任何地方都用 同一个对象 → 不会重复占用端口。

• 代码里用 Lazy<T> 或 static 变量即可：

• csharp

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  private static readonly Lazy<Powersupple_AE0> _lazy =
      new(() => new Powersupple_AE0());
  public static Powersupple_AE0 Instance => _lazy.Value;

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  2️⃣ 端口复用（Port Reuse）

• 虽然只有一个串口对象，但 端口号可能想换（COM1→ COM2）。

• 复用逻辑：

  • 端口相同 → 直接返回已打开的串口；

  • 端口不同 → 先关闭旧串口，再 new 一个指向新端口。

• csharp

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  public void Open(string portName = "COM1", byte address = 1)
  {
      lock (this)
      {
          if (_serial?.IsOpen == true && _serial.PortName == portName)
              return;                // ✅ 端口没变，直接复用
  
          _serial?.Close();          // ❌ 端口变了或没开，先关
          _serial?.Dispose();
  
          _serial = new SerialPort(portName, 4800, ...);
          _serial.Open();
          _serial.WriteLine("...");
      }
  }

"单例"保证整个进程只 new 一次串口，"端口复用"保证即使换端口，也只保留一个活的连接。

// 第一次：真正打开
Powersupple_AE800.Instance.Open("COM25", 1);

// 第二次：直接复用
Powersupple_AE800.Instance.SetVoltage(12);

// 换端口：先关旧再开新
Powersupple_AE800.Instance.Open("COM26", 1);

在多个线程里共用同一个串口单例时

核心只有一句话："串口不是线程安全的，必须串行化访问。"

1. 所有读写必须加锁（最简单也最安全）

所有 SendCommand / Open / Close 都用它包裹即可：

private readonly object _lock = new object();

public void SetVoltage(double v)
{
    lock (_lock)
    {
        SendCommand($"命令");
    }
}

UI 线程、后台线程、定时器线程......无论谁调 ，都走同一把锁，绝不会交叉写入。

2. 不要跨线程直接访问 SerialPort 成员

错误示例

Task.Run(() => ae800.serialPort.WriteLine("xxx"));   // 可能和 UI 线程冲突

正确做法

Task.Run(() => Powersupple_AE800.Instance.SetVoltage(12));

3. 读写超时设置要合理

serialPort.ReadTimeout  = 2000;   // 至少 1~2 秒，避免线程饿死
serialPort.WriteTimeout = 1000;

4. 避免"长事务"阻塞其他线程

• 如果一次发送/接收需要几百毫秒，

  用 Task.Run(() => ae0.ReadVoltage()) 包一层，
  但锁仍留在单例内部，不会破坏线程安全。

简单模板

public void SafeRead()
{
    double v = 0;
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>
    {
        lock (Powersupple_AE0.Instance)
        {
            v = Powersupple_AE0.Instance.ReadVoltage();
        }
        BeginInvoke(() => lblVoltage.Text = $"{命令} V");
    });
}

总结：加同一把锁 + 不要直接碰 SerialPort + 合理超时