Java程序与串口的通信实现及调试

今天药忘吃喽~ 2022-03-12 13:11 429阅读 0赞

>  **前段时间用到了串口通信，本计划写点串口通信的相关文章的，后来因为时间的原因没有完成，下面这篇文章给出了详细的攻略，就转载过来，以便后期继续学习，文章后面有两个链接，对于串口通信给出了详细的介绍，后面有时间的话找有个关于串口通信的小项目，继续学习。                                  @尚拙  愿我此生不负，愿我终将成人。**

[串口通信的基本知识][Link 1]

下面为大家介绍一下小编最近一个项目中，牵扯到与串口通信部分的实现及调试。

## 串口通信原理 ##

1.  串口通信指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
2.  串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议（不要与通用串行总线Universal SerialBus或者USB混淆）
3.  典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是比特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配
4.  RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准、RS-422（EIA RS-422-AStandard）是Apple的Macintosh计算机的串口连接标准。RS-485（EIA-485标准）是RS-422的改进。

## 在一台电脑完成串口通信及调试所需的准备工作 ##

由于笔记本或台式机上基本上都没有成对的串口提供给我们调试使用，我们就需要下载虚拟串口软件来实现串口调试。

1.  下载虚拟串口软件[http://pan.baidu.com/s/1hqhGDbI][http_pan.baidu.com_s_1hqhGDbI]（这里提供的还是比较好用）。下载安装完成后先不要急着运行，把压缩包中的vspdctl.dll文件复制到安装目录下如：我的目录为–>D:\\SoftWareInstall\\Virtual Serial Port Driver 7.2 替换原有文件即可成功激活。
2.  打开软件添加虚拟串口，一般都是成对添加的（添加COM3、COM4）后如图所示：![这里写图片描述][20150715203801442]
3.  添加完成后到设备管理器中查看，发现多了两个虚拟串口如图：![这里写图片描述][20150715205305285]至此，创建虚拟串口的工作就全部完成了。
4.  下载串口调试软件[http://pan.baidu.com/s/1c0AVaXq][http_pan.baidu.com_s_1c0AVaXq]这里提供的是比较老的调试软件了，但还是比较好用的哦。直接解压点击打开就ok了。
5.  可以直接先打开两个调试窗口，分别用来表示COM3和COM4串口。两个串口的参数一定要设置的一样才可以正常的收发数据。（若调试可以正常收发数据后，可以关掉一个调试器，而用java程序代替）如图：![这里写图片描述][20150715205246852]

## java程序代码编写 ##

这一部分将是我们的重点，要与串口通信首先要在项目添加RXTXcomm.jar包（放在项目中的lib目录下，并添加到build Path中）（win64位下载地址：[http://pan.baidu.com/s/1o6zLmTc][http_pan.baidu.com_s_1o6zLmTc]）；另外，还需要将解压后的rxtxParallel.dll和rxtxSerial.dll两个文件放在%JAVA\_HOME%/jre/bin目录下,这样该包才能被正常的加载和调用。

程序代码解析：

/*RxtxAPI 的核心是抽象的CommPort类(用于描述一个被底层系统支持的端口的抽象类，它包含一些高层的IO控制方法，
     * CommPort,这是用于描写叙述一个被底层系统支持的port的抽象类。它包括一些高层的IO控制方法，这些方法对于全部不同的通讯port来说是通用的。 
     * 两个子类，SerialPort类和ParallePort类。其中，SerialPort类是用于串口通信的类,通过它，用户能够直接对串口进行读、写及设置工作。，ParallePort类是用于并行口通信的类。
     * CommPort类还提供了常规的通信模式和方法，例如:getInputStream( )方法和getOutputStream( )方法，专用于与端口上的设备进行通信。
     * CommPortIdentifier，这个类主要用于对串口进行管理和设置，是对串口进行訪问控制的核心类。主要包含下面方法
     *     确定是否有可用的通信port
     *   为IO操作打开通信port
     *   决定port的全部权
     *   处理port全部权的争用
     *   管理port全部权变化引发的事件（Event）
     *  
     */
    
    /*使用javax.comm进行串口通信大概分为以下几个步骤： 
        1、选择一个可利用串口如COM1，得到一个CommPortIdentifier类。 
        2、设置初始化参数（波特率、数据位、停止位、校验位），利用CommPortIdentifier.open()方法得到一个SerialPort。 
        3、利用SerialPort.getOutputStream得到串口输出流，向串口写入数据。 
        4、利用SerialPort.addEventListener(SerialPortEventListener listener)为串口添加监听事件，
        当串口返回数据时，在SerialPortEventListener监听器的public void serialEvent(SerialPortEvent arg0)方法中，通过SerialPort.getInputStream得到串口输入流来读取响应数据。 
    
     
     */
    
    import java.io.*;
    import java.util.*;
    import java.util.concurrent.BlockingQueue;
    import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
    import gnu.io.*;
    
    public class ContinueRead extends Thread implements SerialPortEventListener { // SerialPortEventListener
        
    	
    	// 监听器,我的理解是独立开辟一个线程监听串口数据
        static CommPortIdentifier portId; // 串口通信管理类
        static Enumeration<?> portList; // 有效连接上的端口的枚举
        InputStream inputStream; // 从串口来的输入流
        static OutputStream outputStream;// 向串口输出的流
        static SerialPort serialPort; // 串口的引用
        // 堵塞队列用来存放读到的数据
        private BlockingQueue<String> msgQueue = new LinkedBlockingQueue<String>();
        static String portnum;
        String portname;
        
        @Override
        /**
         * SerialPort EventListene 的方法,持续监听端口上是否有数据流
         */
        public void serialEvent(SerialPortEvent event) {//
    
            switch (event.getEventType()) {
            //对以下内容进行判断并操作
            /*
             BI -通讯中断
        　         　 CD -载波检测
        　   　       CTS -清除发送
                   　　DATA_AVAILABLE -有数据到达
        　         　DSR -数据设备准备好
        　         　FE -帧错误
        　         　OE -溢位错误
        　　          OUTPUT_BUFFER_EMPTY -输出缓冲区已清空
        　           　PE -奇偶校验错
             RI -　振铃指示
            */
            //switch多个，if单个
            case SerialPortEvent.BI:
            case SerialPortEvent.OE:
            case SerialPortEvent.FE:
            case SerialPortEvent.PE:
            case SerialPortEvent.CD:
            case SerialPortEvent.CTS:
            case SerialPortEvent.DSR:
            case SerialPortEvent.RI:
            case SerialPortEvent.OUTPUT_BUFFER_EMPTY:
                break;
             // 当有可用数据时读取数据，串口有数据到达事件。也就是说当串口有数据到达时，你能够在serialEvent中接收并处理所收到的数据。
    
            case SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE: 
            	byte[] readBuffer = new byte[20];
                try {
                    int numBytes = -1;
                    while (inputStream.available() > 0) {
                        numBytes = inputStream.read(readBuffer);
    
                        if (numBytes > 0) {
                            msgQueue.add( new String(readBuffer));
                            readBuffer = new byte[20];// 重新构造缓冲对象，否则有可能会影响接下来接收的数据
                        } else {
                            msgQueue.add("额------没有读到数据");
                        }
                    }
                } catch (IOException e) {
                }
                break;
            }
        }
    
        /**
         * 
         * 通过程序打开COM4串口，设置监听器以及相关的参数
         * 
         * @return 返回1 表示端口打开成功，返回 0表示端口打开失败
         */
        public int startComPort() {
            // 通过串口通信管理类获得当前连接上的串口列表
            portList = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
                Enumeration<CommPortIdentifier> em = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
              while (em.hasMoreElements()) {
                     portname = em.nextElement().getName();
                    System.out.println(portname);
                   }
            
            while (portList.hasMoreElements()) {
    
                // 获取相应串口对象
                portId = (CommPortIdentifier) portList.nextElement();
    
                System.out.println("设备类型：--->" + portId.getPortType());
                System.out.println("设备名称：---->" + portId.getName());
                // 判断端口类型是否为串口
                if (portId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
                    // 判断如果COM4串口存在，就打开该串口
                    if (portId.getName().equals(portname)) {
                        try {
                            // 打开串口名字为COM_4(名字任意),延迟为2毫秒
                            serialPort = (SerialPort) portId.open(portname, 2000);
    
                        } catch (PortInUseException e) {
                            e.printStackTrace();
                            return 0;
                        }
                        // 设置当前串口的输入输出流
                        try {
                            inputStream = serialPort.getInputStream();
                            outputStream = serialPort.getOutputStream();
                        } catch (IOException e) {
                            e.printStackTrace();
                            return 0;
                        }
                        // 给当前串口添加一个监听器
                        try {
                            serialPort.addEventListener(this);
                        } catch (TooManyListenersException e) {
                            e.printStackTrace();
                            return 0;
                        }
                        // 设置监听器生效，即：当有数据时通知
                        serialPort.notifyOnDataAvailable(true);
    
                        // 设置串口的一些读写参数
                        try {
                            // 比特率、数据位、停止位、奇偶校验位
                            serialPort.setSerialPortParams(9600,
                                    SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1,
                                    SerialPort.PARITY_NONE);
                        } catch (UnsupportedCommOperationException e) {
                            e.printStackTrace();
                            return 0;
                        }
    
                        return 1;
                    }
                }
            }
            return 0;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            // TODO Auto-generated method stub
            try {
                System.out.println("--------------任务处理线程运行了--------------");
                while (true) {
                    // 如果堵塞队列中存在数据就将其输出
                    if (msgQueue.size() > 0) {
                        System.out.println(msgQueue.take());
                         portnum = msgQueue.take();
    	                   //将一个字符串转化为数字,从端口传输过来的数为字符串
    	                   System.out.println(portnum);
                        
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public static  String getPortnum() {
    		// TODO 自动生成的方法存根
    		return   portnum;
    	}
        public static void main(String[] args) {
        	 System.out.println(portnum);
        	 
        	 
            ContinueRead cRead = new ContinueRead();
            int i = cRead.startComPort();
            if (i == 1) {
                // 启动线程来处理收到的数据
                cRead.start();
                try {
                    String st = "A";
                    System.out.println("发出字节数：" + st.getBytes("gbk"    ).length);
                    outputStream.write(st.getBytes("gbk"), 0,
                           st.getBytes("gbk").length);
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            } else {
                return;
            }
            
            
        }
    }

java程序与串口通信调试

程序调试截图：![这里写图片描述][20150715210853524]

## 总结 ##

1.  串口通信在很多地方都要用到，特别是嵌入式开发、短信模块开发以及为各种硬件产品定制软件等都需要用到。其中最经常用的通信协议为RS-232通信协议，要想成为真正的串口通信开发高手就需要全面的了解串口的通信协议（本人还是菜鸟一枚。。。希望高手指点）。
2.  串口通信的另一个重点在于接收到数据后，如何判断数据的类型以及有效数据的提取等，这些都需要根据相应的协议进行代码编写。

[使用Java实现串口通信][Java]

[使用Java实现串口通信（二）][Java 1]

[Link 1]: https://blog.csdn.net/huwei2003/article/details/36418471
[http_pan.baidu.com_s_1hqhGDbI]: http://pan.baidu.com/s/1hqhGDbI
[20150715203801442]: /images/20220312/27081004fa164bbd8a158cc976287b30.png
[20150715205305285]: /images/20220312/4116604b17544c5dbee9f11ba91f9686.png
[http_pan.baidu.com_s_1c0AVaXq]: http://pan.baidu.com/s/1c0AVaXq
[20150715205246852]: /images/20220312/8184602c970e48619638134678e8e95d.png
[http_pan.baidu.com_s_1o6zLmTc]: http://pan.baidu.com/s/1o6zLmTc
[20150715210853524]: /images/20220312/d64226df41364e70b8331be7cc8a4d74.png
[Java]: https://blog.csdn.net/kong_gu_you_lan/article/details/52302075
[Java 1]: https://blog.csdn.net/kong_gu_you_lan/article/details/80589859#commentBox