Java程序与串口的通信实现及调试

Shirleykwan 2018-02-01 8942

编程实验

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描述

串行接口是一种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU的器件。一般完成这种功能的电路，我们称为串行接口电路。

Java是一门面向对象编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。Java语言作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程。

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（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：

串口通信

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：

串口通信

至此，创建虚拟串口的工作就全部完成了。

下载串口调试软件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：

串口通信

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）；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：

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;

}

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java程序与串口通信调试

程序调试截图：

串口通信

总结

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）。

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。

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