如何解决.NET SerialPort控件效率低下的问题？

2016-02-16 12:14:13 1.4k 阅读 AI 写同款 · GEO 优化AI 选题数据监测一键分发 ›

VS2008中MSComm串口控件添加与授权问题全解析串口通信是工业自动化、嵌入式系统和仪器控制领域的基础技术，它通过串行接口实现设备间的数据交换。其核心原理基于异步通信协议，通过配置波特率、数据位和停止位等参数确保数据传输的同步与可靠。在Windows平台开发中，ActiveX控件技术为快速实现串口通信提供了便利，其中MSComm控件封装了底层API，通过事件驱动模型简化了开发流程。然而，在Visual Studio 2008环境中，由于设计时授权机制的变更，开发者常遇到控件无法加载的问题。本文聚焦于MSComm控件的注册表授权修复和跨线程数据处理的工程实践阅读详情

以同样的频率从下位机接收数据，利用QT和.NET写的程序性能竟然差了10多倍。。

.NET程序是自己用C#写的，QT的程序是网上下载的串口助手。。具体事件如下

private void serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)  //接收中断事件

        {

            System.Threading.Thread.Sleep(100); //延时100ms，等待缓冲区被写入数据

            //this.Invoke是跨线程访问UI的方法

            this.Invoke((EventHandler)(delegate

            {

                //检验数据格式

                if (radioButton_disHEX.Checked)

                {

                    isDisHEX = true;

                    isDisASCII = false;

                }

                else if (radioButton_disASCII.Checked)

                {

                    isDisHEX = false;

                    isDisASCII = true;

                }



                if (isDisHEX == false || isDisASCII == true) //以ASCII方式处理数据

                {

                    richTextBox_Receive.SelectionColor = Color.Red;

                    richTextBox_Receive.AppendText( "<Recv>: " + serialPort.ReadLine() + "\r\n");//以ASCII方式显示数据

                }

                else                                        //以HEX方式处理数据

                {

                    Byte[] recvStr = new Byte[serialPort.BytesToRead];    //recvStr用于接收字节数据

                    float[] recvF = new float[serialPort.BytesToRead];

                    serialPort.Read(recvStr, 0, recvStr.Length);

                    string recvStrText = null;  //声明数组存储接收数据

                    for (int i = 0; i < recvStr.Length - 1; i++)

                    {

                        recvF[i] = Convert.ToSingle(recvStr[i]);

                        //recvStrText += ("0x" + recvStr[i].ToString("X2") + " ");

                    }

                    for (int i = 0; i < recvStr.Length - 1; i++)

                    {

                        recvStrText += (recvF[i].ToString() + " ");

                    }

                    richTextBox_Receive.SelectionColor = Color.Red;

                    richTextBox_Receive.AppendText( "<Recv>: " + recvStrText + "\r\n" );

                 }

                 serialPort.DiscardInBuffer();//清空缓冲区

             }

            ));

        }

网上搜罗到了若干关于.NET串口性能低下的讨论：
http://bbs.csdn.net/topics/370185093
http://www.amobbs.com/thread-5481189-2-1.html
大致的结论是.NET自带的这个控件本身有问题。。

我的目的是想用C#写一个上位机调试参数，对数据的实时性有一定的要求。
现在发现数据收发频率稍微高一点，CPU占用率就异常的高。想改善这一现状，有什么好的方法吗？
用封装好WinAPI的类库(比如JustinIO，但似乎功能有问题？)？还是用第三方串口控件(QT?)?多语言混合编程(py)？还是继续改进SP类的参数(似乎没啥用)？
而且有没有方法用C#调用QT的qtserialport.dll完成串口部分的收发？

...全文

C#上位机开发实战：VS兼容性、实时采集与Modbus断连修复上位机开发本质是工业现场软硬件协同的系统工程，核心在于理解Windows消息循环机制、.NET运行时兼容性边界及工业协议（如Modbus TCP）的底层时序约束。C#上位机卡顿并非单纯CPU性能问题，而是UI线程阻塞、串口数据解析抖动与TCP连接状态管理失配所致；VS版本升级常引发.NET Framework目标框架错配、VC++运行库缺失及SerialPort等API行为漂移。真实产线要求程序在Win7/低配工控机稳定运行，需锁定.NET Framework 4.5.2、规避ReadExisting陷阱、阅读详情

AlexYzhov

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ZTLDS李明 2019-04-17

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第一：延时要不得，c#接受结束有很多方法，如结束符之类的，你为什么要等待100毫秒？
第二：你只管接受，接收到之后开启个线程把数据丢出去处理
你学的什么面对对象啊，一大串数据处理写在事件里，开线程出去啊

wizzly 2016-02-16

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你用封装好的串口控件，里面还有100ms的等待，然后委托，回调一堆子代码，时间肯长。要写高效串口通讯，还是直接操作IO，自己动手写。

xian_wwq 2016-02-16

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撇开SerialPort本身效率低的问题不谈 lz的处理方式有几处是可以优化的 1.System.Threading.Thread.Sleep(100);可以根据真实场景进行调整 2.数据接收和数据解析处理建议分离，数据接收后，放入容器中，操作立即返回。后续解析及显示可以使用单独线程，也可以使用.net提供的线程池 3.lz看下string和stringbuilder的区别，大量使用string 的+操作对性能影响非常大的

七步777 2016-02-16

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哦看错了，原来是读。CPU占用率高，应该是程序带来的。 1.PC的串口接受缓冲区，好像是2K吧，你可以查一下，如果是来一个字节读一个，和来1000个读一次，效率不一样的。你可以将延迟再加长一点，但要保证接受数据没有溢出。CPU占用率会降一点 2.C#使用委托，反射的效率非常的低。你可以把这些去掉，先不在界面显示，直接打印出来。

cs1438250 2016-02-16

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串口调试助手，只是个助手。工程里不能像他那么用串口。打开了一直占着不行，工程里发送时候打开，接收完就关闭串口。一直开着，太占资源。

七步777 2016-02-16

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System.Threading.Thread.Sleep(100); 你首先就延时100ms了，1秒你才写10次。当然慢了。正确的做法是检查写缓冲区是否还有空间，有往里面继续写。

bdmh 2016-02-16

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你自己都延时了Sleep(100)，能不慢吗

以专业开发人员为伍 2016-02-16

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你可以这样想一个最简单的问题：本来你担心性能问题，但是有人让你使用 Sleep，这是什么居心？自己现有一个最基本的判断——绝对不可能写Sleep语句，这样把主要立场就走对了，那么“鬼”就少开始越来越少了。

以专业开发人员为伍 2016-02-16

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引用 13 楼 AlexYzhov 的回复:

大概明白了，是不是因为sleep会挂起线程阻塞计算？

阻塞你正常读取后续数据。

本拉灯 2016-02-16

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引用 13 楼 AlexYzhov 的回复:

[quote=引用 12 楼 wyd1520 的回复:]
 System.Threading.Thread.Sleep(10);                       //延时50ms，等待缓冲区被写入数据
 
            this.Invoke((EventHandler)(delegate
            {
                string recvStr = serialPort.ReadLine();    //recvStr用于接收字节数据
 
                string[] temp = new string[11] { "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0" };
                         temp = recvStr.Split('#');
 
                FrameAcquaint( temp, ref Statue);
 
                serialPort.DiscardInBuffer();                         //清空缓冲区
            }
            ));
这里的代码根本不应这样写， private void serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) //串口接收事件(等待重写) { 这里只能放不阻塞线程的代码 int len=serialPort. BytesToRead]; byte[] readbuf=new byte[len]; serialPort.Read(readbuf,0,len) buffer.Enqueue(readbuf) <---放到缓冲区里面去， } 然后自己再启另一线程从缓冲区里取数据接下来怎么干都成

大概明白了，是不是因为sleep会挂起线程阻塞计算？[/quote] Sleep就是阻塞呀，还有复杂的运算放在那方法里也会阻塞，所以要分开另一线程去处理就不会了。

AlexYzhov 2016-02-16

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引用 14 楼 sp1234 的回复:

至于其次的一些东西，虽然你可能现在根本搞不明白，我还是简单说一下思路：在 serialPort_DataReceived 过程中只要出现同步执行
                    Byte[] recvStr = new Byte[serialPort.BytesToRead];    //recvStr用于接收字节数据
                    int len = serialPort.Read(recvStr, 0, recvStr.Length);
的语句就行了，然后剩下的解析 recevStr 中 len 个长度的字节、业务处理（例如显示到界面上）都应该异步、子线程去执行。这样就及时释放了串口 I/O，可以立刻处理下一组消息，而不会阻塞你的底层设备。并且上述异步处理中只有“界面到显示”部分才需要 Control.BeginInvoke 语句（注册到主线程去执行），而消息解析和其它数据处理部分不需要在主线程执行，既不阻塞串口I/O也不阻塞主线程渲染。没有必要使用 float[ ] 时，不要滥用它。此时最多使用 int[ ] 就够了。如果频繁（循环）使用字符串拼接，那么你应该考虑 StringBuilder 来连接字符内容，而不是滥用拼接字符串。你的最后的“清空缓冲区”这里是多余的，而且可能也会造成数据丢失。好的应该是写的很少，多余写代码一定是不好的。

学习了

，多谢指教

以专业开发人员为伍 2016-02-16

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至于其次的一些东西，虽然你可能现在根本搞不明白，我还是简单说一下思路：在 serialPort_DataReceived 过程中只要出现同步执行

                    Byte[] recvStr = new Byte[serialPort.BytesToRead];    //recvStr用于接收字节数据
                    int len = serialPort.Read(recvStr, 0, recvStr.Length);

的语句就行了，然后剩下的解析 recevStr 中 len 个长度的字节、业务处理（例如显示到界面上）都应该异步、子线程去执行。这样就及时释放了串口 I/O，可以立刻处理下一组消息，而不会阻塞你的底层设备。并且上述异步处理中只有“界面到显示”部分才需要 Control.BeginInvoke 语句（注册到主线程去执行），而消息解析和其它数据处理部分不需要在主线程执行，既不阻塞串口I/O也不阻塞主线程渲染。没有必要使用 float[ ] 时，不要滥用它。此时最多使用 int[ ] 就够了。如果频繁（循环）使用字符串拼接，那么你应该考虑 StringBuilder 来连接字符内容，而不是滥用拼接字符串。你的最后的“清空缓冲区”这里是多余的，而且可能也会造成数据丢失。好的应该是写的很少，多余写代码一定是不好的。

AlexYzhov 2016-02-16

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引用 12 楼 wyd1520 的回复:

 System.Threading.Thread.Sleep(10);                       //延时50ms，等待缓冲区被写入数据
 
            this.Invoke((EventHandler)(delegate
            {
                string recvStr = serialPort.ReadLine();    //recvStr用于接收字节数据
 
                string[] temp = new string[11] { "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0" };
                         temp = recvStr.Split('#');
 
                FrameAcquaint( temp, ref Statue);
 
                serialPort.DiscardInBuffer();                         //清空缓冲区
            }
            ));
这里的代码根本不应这样写， private void serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) //串口接收事件(等待重写) { 这里只能放不阻塞线程的代码 int len=serialPort. BytesToRead]; byte[] readbuf=new byte[len]; serialPort.Read(readbuf,0,len) buffer.Enqueue(readbuf) <---放到缓冲区里面去， } 然后自己再启另一线程从缓冲区里取数据接下来怎么干都成

大概明白了，是不是因为sleep会挂起线程阻塞计算？

本拉灯 2016-02-16

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 System.Threading.Thread.Sleep(10);                       //延时50ms，等待缓冲区被写入数据
 
            this.Invoke((EventHandler)(delegate
            {
                string recvStr = serialPort.ReadLine();    //recvStr用于接收字节数据
 
                string[] temp = new string[11] { "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0" };
                         temp = recvStr.Split('#');
 
                FrameAcquaint( temp, ref Statue);
 
                serialPort.DiscardInBuffer();                         //清空缓冲区
            }
            ));

这里的代码根本不应这样写， private void serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) //串口接收事件(等待重写) { 这里只能放不阻塞线程的代码 int len=serialPort. BytesToRead]; byte[] readbuf=new byte[len]; serialPort.Read(readbuf,0,len) buffer.Enqueue(readbuf) <---放到缓冲区里面去， } 然后自己再启另一线程从缓冲区里取数据接下来怎么干都成

AlexYzhov 2016-02-16

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引用 9 楼 wyd1520 的回复:

无力土槽 SerialPort说：代码写的烂，怪我咯。。。

还请高人指点？


        private void serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)  //串口接收事件(等待重写)
        {
            System.Threading.Thread.Sleep(10);                       //延时50ms，等待缓冲区被写入数据

            string recvStr = serialPort.ReadLine();    //recvStr用于接收字节数据

            string[] temp = new string[11] { "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0" };

            temp = recvStr.Split('#');

            FrameAcquaint(temp, ref Statue);

            serialPort.DiscardInBuffer();                         //清空缓冲区
            }


        private void serialPort_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)  //串口接收事件(等待重写)
        {
            System.Threading.Thread.Sleep(10);                       //延时50ms，等待缓冲区被写入数据

            this.Invoke((EventHandler)(delegate
            {
                string recvStr = serialPort.ReadLine();    //recvStr用于接收字节数据

                string[] temp = new string[11] { "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0", "0" };
                         temp = recvStr.Split('#');

                FrameAcquaint( temp, ref Statue);

                serialPort.DiscardInBuffer();                         //清空缓冲区
            }
            ));
      }


            //设置超时读取时间
            serialPort.ReadTimeout = -1;

            //缓冲区有数据时（即触发接收时间）
            serialPort.ReceivedBytesThreshold = 100;

            serialPort.ReadBufferSize = 4096;

这样写的委托和非委托方式性能在我PC上没有多少差距，FrameAcquaint只是10个数据的赋值操作。而且SP类性能低下似乎在网上有很多讨论，不是一家之言。我主要的问题是，有没有不通过SP类写串口的方法？除了用WinAPI类库，可不可以在.NET下用QT的dll写？或者有没有其他的高性能串口库？

以专业开发人员为伍 2016-02-16

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首先无论如何，那些什么“延迟、Sleep”的做法，本身就是瞎掰的，I/O 操作性能丧失当然是这种鬼弄出来的。假设你根本不能保证数据处理的准确（例如你胡乱在并发程序中使用共享变量，造成了数据状态混乱），那么也不要听信一些谣言来是用什么 Sleep。这个延迟时间“配置为”多长时间才能正确？配置1个小时好不好？显然即使设置为0也是多余的，你应该实际的问题。想写好程序的第一步，一定要删除 Sleep 语句！

本拉灯 2016-02-16

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无力土槽 SerialPort说：代码写的烂，怪我咯。。。

AlexYzhov 2016-02-16

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引用 5 楼 cs1438250 的回复:

串口调试助手，只是个助手。工程里不能像他那么用串口。打开了一直占着不行，工程里发送时候打开，接收完就关闭串口。一直开着，太占资源。

我想做的是个在线调试器，目的就是不断地回传下位机数据到PC上，方便侦测和调参绘制界面的资源占用其实不高，如果数据不走串口，自行生成随机数，然后再刷控件的话资源占用率也只有3%左右但是一旦数据通过串口传输，资源占用率就会多10倍

AlexYzhov 2016-02-16

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现在的问题不是读取数据的速度不够，是CPU资源占用过多，其实我的程序是另一个，但是方法和这个串口助手大同小异。。以这个为例子是为了控制变量，以相同的频率接收数据。 sleep和readbuffer我试着调试过，收发过程也尽力优化了一些，但还是换汤不换药，对性能只有不超过5%资源占用率的影响。在我应用的程序上资源占用还是25%左右。和QT一共只有个位数的占用来说性能差距还是太大了。

如何解决.NET SerialPort控件效率低下的问题？

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