Java程序与串口的通信实现及调试

怼烎@ 2022-04-08 14:30 540阅读 0赞

Java串行通信是数据传输处理和软硬件接口常用的知识，最=最近设计软件的过程中涉及到软硬件接口部分的知识，也就是中层Java程序向底层c语言发出指令，要求硬件层传感器测量数据并返回相应的数值，下面这篇博客实现了数据传递，也是我在csdn中见到为数不多可以直接运行并有效果的程序，基于以后会涉及到软硬件接口方面的文章，故而将文章转发并保存。

[https://blog.csdn.net/update\_java/article/details/46898937][https_blog.csdn.net_update_java_article_details_46898937]

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**

*  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。
 *  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）
 *  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**
 *  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。
 *  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。  
    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：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  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：  
    [在这里插入图片描述][Link 1]
 *  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。  
    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：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

\*\*

## \* 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] ； 安装完成之后；  
拷贝 RXTXcomm.jar 到 JAVA\_HOME\\jre\\lib\\ext目录中；  
拷贝 rxtxSerial.dll 到 JAVA\_HOME\\jre\\bin目录中；  
拷贝 rxtxParallel.dll 到 JAVA\_HOME\\jre\\bin目录中；  
JAVA\_HOME为jdk安装路径  
在运行代码之前，需要将RXTXcomm.jar导入到程序包中。

package comm;
    
    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>();
    
        @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()) {
            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;
            case SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE:// 当有可用数据时读取数据
                byte[] readBuffer = new byte[20];
                try {
                    int numBytes = -1;
                    while (inputStream.available() > 0) {
                        numBytes = inputStream.read(readBuffer);
    
                        if (numBytes > 0) {
                            msgQueue.add(new Date() + "真实收到的数据为：-----"
                                    + 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();
    
            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("COM4")) {
                        try {
                            // 打开串口名字为COM_4(名字任意),延迟为2毫秒
                            serialPort = (SerialPort) portId.open("COM_4", 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());
                    }
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            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 = "哈哈----你好";
                    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：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

**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。

[https_blog.csdn.net_update_java_article_details_46898937]: https://blog.csdn.net/update_java/article/details/46898937
[http_pan.baidu.com_s_1hqhGDbI]: http://pan.baidu.com/s/1hqhGDbI
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220404/d92c2442c4aa4f4daca8520a3d61ac1f.png
[Link 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20181218162435797.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[http_pan.baidu.com_s_1c0AVaXq]: http://pan.baidu.com/s/1c0AVaXq
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220404/aedf403994f846709ad5cf6a5986d881.png
[http_pan.baidu.com_s_1o6zLmTc]: http://pan.baidu.com/s/1o6zLmTc%EF%BC%89
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTc5MjE2Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220404/a2cd7fa7e3ec419eafd1a6513d8bbcc7.png