การเขียนโปรแกรมประยุกต์ C# ติดต่อกับ Serial Port Computer

การเขียนโปรแกรมประยุกต์ C# ติดต่อกับ Serial Port Computer

    เดิมที่ในตอนนนี้ ผมจะเขียนเรื่องการเขียนโค๊ด C# เพื่อติดต่อกับ Serial Port Computer แต่ ผมกลับลืมไปว่า ควรจะบอกเรื่องรูปแบบข้อมูล (Protocol) ที่จะเขียนติดต่อกันระหว่าง Computer กับ ไมโครคอนโทรลเลอร์ เพราะถ้าไม่ตกลงกันก่อนทั้งสองฝั่ง ก็จะไม่สามารถที่จะออกแบบโปรแกรมที่ติดต่อกันได้ เพราะไม่รู้จะเขียน รับส่งกันแบบไหน เอาเป็นว่า ผมขอกล่าวเรื่องรูปแบบการติดต่อกันไว้ตรงนี้เลยหล่ะกัน (ย้อนกลับไปอ่าน ตอนที่ 1 หากยังไม่ได้อ่าน) 

    รูปแบบการสื่อสาร หรือที่เรียกว่า โปรโตคอล นั้น ถ้าจะยกตัวอย่างง่ายๆ นั้น ก็เหมือนการที่เราต่างชาติต่างภาษา แต่ ต้องการสื่อสารกันให้เข้าใจ เราก็ต้องมีการกำหนดรูปแบบการสื่อสารให้สามารถเข้าใจได้ทั้งสองฝ่ายนั่นเอง เช่น เราคนไทย ต้องการคุยกับคนจีน หากฝ่ายใดฝ่ายหนึ่ง ไม่ยอมที่จะหัดพูดภาษาของอีกฝ่ายหนึ่ง ก็ต้องสื่อสารกันด้วยภาษากลาง เช่น ภาษาอังกฤษ ในทำนองเดียวกัน หากคอนโทรลเลอร์ต้องการจะสื่อสารให้เข้าใจ ในสิ่งที่คอมพิวเตอร์ส่งออกมา ก็ต้องมีการตกลงกันก่อน ในที่นี้ เราจะใช้สัญญลักษณ์ ตัวอักษรเป็นตัวบ่งบอก รูปแบบของภาษาที่จะสื่อสารกัน 

รูปแสดงหน้าตาของฟอร์ม และ ชื่อ control ที่จะำนำไปกำหนดใน code

ในส่วนของการติดต่อสื่อสารกับ Serial Port นั้น เราจะติดต่อสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์แบบ Asynchronous ถ้าจะอธิบายสั้นๆ ก็คือ การสื่อสารแบบไม่ต้องอาศัยสัญญาณนาฬิกาในการกำหนดจังหวะการสื่อสาร (สังเกตที่สายข้อมูล เราจะไม่มีสายสัญญาณเส้นใด ที่เป็นสาย Clock เลย มีเพียง Rx,Tx และ Gnd เท่านั้น) ดังนั้น มันจึงต้องมีส่วนของ Baud rate, Parity bit, Stop bit เข้ามาเกี่ยวข้อง เพื่อเป็นตัวที่จะใช้แปลงข้อมูลที่ได้รับมา พูดง่ายๆ ก็คือ ต่างฝ่าย ต่างนำข้อมูลไปแปลตีความหมายเอาเอง โดยอาศัยว่าข้อมูลที่ถูกส่งออกมา มีรูปแบบเหมือนกันทั้งสองฝั่ง มี buad rate , parity bit , stop bit เหมือนกัน ในที่นี้ ผมขอ fix ค่าเหล่านี้ ไปในโค๊ดเลย เพื่อไม่ให้โค๊ดใหญ่เกินไป ซึ่งทั้งฝ่ายโปรแกรมบน PC และโปรแกรมบน MCU จะต้องกำหนดค่าเหล่านี้ให้ตรงกัน ข้อมูลที่รับมา จึงจะสามารถตีความหมายได้ 

    เรามาส่วนหลักๆ ในโค๊ด C# กันครับ เริ่มจากเราต้อง using System.IO.Ports; เพื่อจะสร้างออปเจค serial port จาก class SerialPort เมื่อเราได้ using เข้ามาแล้ว เราจึงสามารถทีจะสร้างออปเจคได้ 

serial = new SerialPort(comportComboBox.SelectedItem.ToString(), 9600, Parity.None, 8, StopBits.One);

จะเห็นว่า ผมรับค่า comport name จาก comportComboBox.SelectedItem.ToString() ส่วน baud rate ผมกำหดค่าลงไปใน code เลย ในที่นี้คือ 9600 และให้ parity bit เป็น None ให้ Data bit มีความยาว 8 บิต และ มี stop bit เท่ากับ 1  ค่าเหล่านี้จะต้องตรงกันทั้งโปรแกรมที่เขียนด้วย C# และโปรแกรมที่เขียนให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ (จะกล่าวถึงทีหลัง) 

เราทำการเพิ่ม event handler ให้กับออปเจค เพื่อจะแยกโค๊ดไปเขียนการรับค่าทาง serial port 

 serial.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(serial_DataReceived); // พิมพ์ serial.DataReceived += แล้่วกด Tab 2 ครั้ง โปรแกรม Visual C# ide เขาจะสร้าง method serial_DataReceived  ให้อัตโนมัติ 

ใน method serial_DataReceived เราเพิ่มโค๊ดจัดการสตริืงที่อยู่ใน buffer ของ serial port พึงระลึกไว้เสมอว่า สุดท้ายแล้ว ข้อมูลที่รับมา โปรแกรมจะมองเห็นเป็นข้อมูลที่อยู่ในรูป string ติดกันยาวพรึด แล้วแต่ว่า มีข้อมูลมาค้างอยู่เยอะเท่าไหร่ ทางฝั่ง MCU ก็เหมือนกัน ทางนั้นก็มองเห็นข้อมูลเป็น string เหมือนกัน 

void serial_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)

        {

            string d = serial.ReadLine();

            int intBegin = d.IndexOf("#");

            int intEnd = d.IndexOf("*");

            int length = intEnd - (intBegin+1);

            char[] ch = { ','};

            raw = d;

            data = d.Substring(intBegin + 1, length).Split(ch);

            this.BeginInvoke(new updateAnalogLabel(updateLabel)); 

        }

ใน serial_DataReceived() นี้ ผมทำตามเงื่อนไขที่ได้ตกลงกันไว้ก่อนหน้านี้ ก็คือ ทาง MCU จะส่งข้อมูลกลับมาที่ PC ในรูปแบบ #ADC1,ADC2,ADC3* ดังนั้นผมก็ทำการหาตำแหน่งข้อมูลเริ่มต้นและสิ้นสุดก่อน จากนั้น ก็ทำการแยกข้อมูลที่เหลือ (ADC1,ADC2,ADC3) ด้วยการแยกข้อมูลออกด้วยตัวแยก comma นำข้อมูลไปเก็บใน ตัวแปร array ที่ชื่อ data

ส่วนการอัพเดทตัวเลขที่ได้รับมาไปที่ control ต่างๆบนฟอร์มนั้น เราต้องอาศัย delegate พังก์ชั่นจัดการในส่วนนี้ เพราะในระหว่างที่รับข้อมูลอยู๋นั้น มันไม่มีส่วนไหนของโปรแกรมไปอัพเดทข้อมูลบนฟอร์มเลย เราจึงต้องพึง delegate เพื่อทำ callback ฟังก์ชั่น

private delegate void updateAnalogLabel();

        private void updateLabel()

        {

            analog1Label.Text = data[0];

            analog2Label.Text = data[1];

            analog3Label.Text = data[2];

            serialRecieveTextBox.AppendText(raw);

        }

สังเกตใน serial_DataReceived() มีการเรียก updateAnalogLabel()

ในส่วนของการส่งข้อมูลออกจากโปรแกรมไปทาง serial port ที่เราได้ตกลงกันไว้คือ โปรแกรม C# จะทำการส่งสถานะการกดปุ่มบนฟอร์ม เพื่อไปบอกให้ MCU ขับหลอด LED  ซึ่งรูปแบบข้อมูลเรากำหนดไว้ดังนี้ #Button1,Button2,Button3* ซึ่งในส่วนของการส่งข้อมูลออก เราก็แค่ ดักจับ event ที่กดปุ่มแล้วก็เรียกฟังก์ชั่น serial.writer() เรามาดูโค๊ดการส่งข้อมูลออก serial port กันครับ

private void sendStateButton()

        {

            string s = "#" + Convert.ToInt32(stateButton1).ToString() + "," + Convert.ToInt32(stateButton2).ToString() + "," + Convert.ToInt32(stateButton3).ToString() + "*";

            if (serial != null)

            {

                if (serial.IsOpen)

                {

                    serial.Write(s);

                }

            }

        }

อย่ากที่บอกครับ ข้อมูลที่วิ่งเข้าออก serial port มันเป็นแค่สตริง เพราะฉะนั้น ผมจึงต้องทำการแปลงให้ข้อมูลให้เป็นสตริงก่อน แล้วนำมาต่อๆ กัน ให้เป็นข้อมูลยาวๆ แล้วก็เขียนออกไปที่ serial port 

ที่เหลือก็ไม่มีอะไรมากแล้วครับ อยู่ที่ลูกเล่นที่เราจะใส่ไปให้โปรแกรมเราดูดีซะมากกว่า ลองโหลดโค๊ดไปศึกษากันดูครับ ผมอัพไว้ที่ dropbox แล้ว https://www.dropbox.com/s/lks6vd7ulg1phw3/easySerial2013.zip?dl=0

ใน ตอนที่ 3 เราจะมาดูแนวคิดการสร้างโค๊ดทางฝั่ง MCU พอจัดการกับข้อมูลที่ได้รับจาก C# และการส่งข้อมูลออกมาทางช่อง USART ของมันครับ 

อ้างอิง : SerialPort Class http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.io.ports.serialport.aspx

            Delegates Tutorial http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa288459(v=vs.71).aspx