如何模拟 SerialPort 交互以进行测试？答案

【问题标题】：How can I simulate SerialPort interactions for testing?如何模拟 SerialPort 交互以进行测试？
【发布时间】：2011-08-03 22:34:44
【问题描述】：

我即将开始开发一个小型应用程序 (C#)，它通过串行端口与 PLC 和测试单元通信 - 这是我第一次涉足该领域。

本质上，我将向 PLC 发送一个信号以开始操作，然后我将等待来自测试单元（它将与 PLC 独立通信）的操作结果返回一个ASCII 字符串。

根据该字符串的内容，我可能想收听来自 PLC 的信号...

这对我来说是全新的，所以目前我只是在研究 System.IO.Ports.SerialPort；题外话：是否有第三方产品可以简化与串行端口的交互，或者内置类是否与您将获得的一样好？我考虑的是易用性，而不是更好的功能。

但是，硬件可用于开发和测试还需要几周时间，所以我想知道如何模拟与串行端口的通信，以便开始开发我的应用程序？强>

[我还不知道 PLC 和 PC 是如何通信的 - 我知道它将是二进制而不是文本，但目前我只知道这些。]

【问题讨论】：

在为我的 Arduino 编写一些应用程序时，我一直想知道这一点。据我所知，在串行端口上真正模拟数据的唯一方法是使用硬件环回设备（那里有自己制作的说明，而且并不难）。下面的界面答案是一个不错的选择。

标签： c# serial-port simulation

【解决方案1】：

非常古老，但对某些人可能仍然有用。无需依赖 COM 交互，只需使用 SerialPort.BaseStream 与端口进行通信。这使您可以简单地使用标准流接口进行通信，换句话说，无论您使用串行端口、TCP 连接还是文件流都无关紧要。非常适合模拟。

【讨论】：

【解决方案2】：

我过去曾使用com0com 取得过一些成功。

【讨论】：

+1 我实际上回去使用了它，它比我在下面建议的应用程序效果更好。无论出于何种原因，我在下面建议的应用似乎都会阻止对这些端口的所有调用。
注意：我将链接更改为实际项目页面而不是 com0com.sourceforge.net：该链接部分被 Eltima Software 的虚拟串行端口驱动程序“接管”。该软件没有任何问题，但我们不想引诱人们点击他们的下载链接而不是 com0com 的链接，而且它属于单独的答案。
附加说明：com0com 可以工作，但请阅读自述文件：在撰写本文时，在最近的 Windows 版本上安装将导致驱动程序无法加载，因为它缺少签名，因此您需要禁用“驱动程序签名强制” " 即相当于bcdedit.exe -set TESTSIGNING ON。使用风险自负。

【解决方案3】：

我已经使用 Microsoft SerialPort 类 (Sytem.IO.Ports) 的 Virtual Serial Port Driver 9.0 标准就这个主题写了一个article，当然可以使用任何其他通信端口工具。

在软件中，我创建了 2 个虚拟端口 COM1 和 COM2。

我使用 COM1 模拟为数据发送器。

我使用 COM2 接收从 COM1 发送的内容。

如果您正在开发嵌入式或物联网解决方案，这将很有帮助。

模拟器（在本例中为随机加速度计）

private static bool _continue;
private static SerialPort _serialPort;

public static void Main()
{
    var stringComparer = StringComparer.OrdinalIgnoreCase;
    var readThread = new Thread(Read);

    _serialPort = new SerialPort
    {
        PortName = "COM1",
        ReadTimeout = 500,
        WriteTimeout = 500
    };

    _serialPort.Open();
    _continue = true;
    readThread.Start();

    while (_continue)
    {
        var x = ValueGenerator();
        var y = ValueGenerator();
        var z = ValueGenerator();
        var message = $"x:{x};y:{y};z:{z}";

        if (stringComparer.Equals("quit", message))
        {
            _continue = false;
        }
        else
        {
            _serialPort.WriteLine(message);
            Thread.Sleep(200);
        }
    }

    readThread.Join();
    _serialPort.Close();
}

public static double ValueGenerator()
{
    const int range = 1;
    var random = new Random();
    return random.NextDouble() * range;
}

public static void Read()
{
    while (_continue)
    {
        try
        {
            var message = _serialPort.ReadLine();
            Console.WriteLine(message);
        }
        catch (TimeoutException) { }
    }
}

和我的数据接收器差不多

private static bool _continue;
private static SerialPort _serialPort;

public static void Main()
{
    var stringComparer = StringComparer.OrdinalIgnoreCase;
    var readThread = new Thread(Read);

    _serialPort = new SerialPort
    {
        PortName = "COM2",
        ReadTimeout = 500,
        WriteTimeout = 500
    };

    _serialPort.Open();
    _continue = true;
    readThread.Start();

    while (_continue)
    {
        var message = Console.ReadLine();

        if (stringComparer.Equals("quit", message))
        {
            _continue = false;
        }
        else
        {
            _serialPort.WriteLine(message);
        }
    }

    readThread.Join();
    _serialPort.Close();
}

public static void Read()
{
    while (_continue)
    {
        try
        {
            var message = _serialPort.ReadLine();
            Console.WriteLine(message);
        }
        catch (TimeoutException) { }
    }
}

免责声明：本指南链接指向我的个人网站。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果其他人仍在寻找体面的串行调试工具，还有另一种资源可以模拟 Windows 的串行端口。

32 位版本是免费的，看起来相当不错。它叫做Virtual Serial Ports Emulator。

【讨论】：

【解决方案5】：

在进行串行端口工作时，我发现有两个软件非常宝贵。

免费串口监视器

http://www.serial-port-monitor.com

尽管名字俗气，但实际上非常有用。请注意，如果您要拔下 USB 转串口转换器，您应该让它停止监听您的端口。否则它可能会崩溃（嗯......无限期地等待退出，这很烦人）。它不必将自己置于串行连接的中间来嗅探数据。它使用 Win32 API 监控 IO。

Franson 串口工具

http://franson.com/serialtools/

或者.. 任何环回软件。那里有很多。这允许您在软件中发送和接收数据。如果您最终从事任何 GPS 工作，Franson 也有一个不错的 GPS 模拟器，因此您不必一直坐在外面调试代码。

最后，如果您已经受够了内置的串行类及其可怕的缺点，那么您需要一个替代品，而直接使用 Win32 API 将需要很长时间。

CommStudio

我发现CommStudio 绝对坚如磐石。坦率地说，在花了 5 个月的时间研究和购买其他选项之后，它是唯一一款与可移动 USB 适配器完美配合的选项。当设备重新插入时，所有其他解决方案都会出现问题。您可以在此处下载他们的免费“Express”版本：http://www.componentsource.com/products/commstudio/downloads.html?rv=42917

【讨论】：

【解决方案6】：

我喜欢上面 David 的回答，但如果您希望进行集成测试并实际测试您的串行端口通信，我过去曾使用过称为 ViN 软虚拟串行电缆的应用程序基本上在您的机器上创建 2 个串行端口，它们通过以下方式连接一条虚拟电缆。

此外，如果您的开发机器上有串行端口，您可以使用它连接到另一台具有串行端口的机器，并编写一个基本上模拟 PLC 通信的应用程序。

我更喜欢结合使用 David 的方法和这种方法来确保正确的测试。

【讨论】：

我有其他机器可用，因此在其中一台机器上运行测试应用程序是完全可能的，这是我的后备位置。我也会查看 ViN 软件应用程序。谢谢

【解决方案7】：

抽象出接口后面的串行端口通信，以便您可以针对该接口编写应用程序，然后使用“假”实现进行测试。当您拥有真正的硬件后，您可以编写接口的“真实”实现并换掉假的。

例如，你会有一个界面

public interface ISerialComms
{
    void SendMessage(string message)
}

然后您会使用虚假实现针对该接口编写您的应用程序：

public class FakeSerialComms : ISerialComms
{
    public void SendMessage(string message)
    {
        //some implementation
    }
}

希望有帮助！

【讨论】：

我喜欢这个解决方案。对于集成测试，尽管我经常发现除非我在客户现场，否则我无法访问正在与之交互的设备。这在一定程度上限制了我有效进行集成测试的能力，除非我编写某种模拟器。
@Cole 当然，它在某些时候需要某种模拟器，但对于开始使用界面应该足够了。 @n8wrl 是的，当然，应该提到这一点！ :)
以前没有做过这样的事情，但很有意义......如果我能弄清楚该怎么做的话。