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Java串口編程例子

2021-01-02 06:20:57 後端開發

最近筆者接觸到串口編程,網上搜了些資料,順便整理一下,網上都在推薦使用Java RXTX開源類別庫,它提供了Windows、Linux等不同作業系統下的串口和并口通信實作,遵循GNU LGPL協議,看起來不錯,寫個例子試試,

準備運行環境

下載RXTX

RXTX下載地址是:http://fizzed.com/oss/rxtx-for-java
筆者作業系統是Windows10,下載對應版本的壓縮包,解壓后復制RXTXcomm.jar到D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext目錄下;復制rxtxParallel.dll和rxtxSerial.dll到D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\bin目錄下,

注意:安裝jdk時可能也順便裝了jre,需要復制到jdk的jre目錄下,

下載Virtual Serial Port Driver

Virtual Serial Port Driver是一款非常好用的虛擬串口模擬軟體,可以在計算機模擬串口,方便開發和測驗,安裝后打開界面如下:

可以看到右側默認出現COM1和COM2的串口,點擊Add pair就可以創建這兩個串口了,打開計算機管理,可以看到本機多了這兩個埠,如下圖所示:

創建專案

創建serialPort專案,如下圖所示:

源代碼地址:https://github.com/wu-boy/serialPort.git
文中所用軟體工具等資料下載:https://download.csdn.net/download/wu_boy/14003992

串口工具類

現在可以寫一個串口工具類,方便開發和測驗,代碼如下:

public class SerialPortUtils {

    private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(SerialPortUtils.class);

    /**
     * 打卡串口
     * @param portName 串口名
     * @param baudRate 波特率
     * @param dataBits 資料位
     * @param stopBits 停止位
     * @param parity 校驗位
     * @return 串口物件
     */
    public static SerialPort open(String portName, Integer baudRate, Integer dataBits,
                                      Integer stopBits, Integer parity) {
        SerialPort result = null;
        try {
            // 通過埠名識別埠
            CommPortIdentifier identifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);
            // 打開埠,并給埠名字和一個timeout(打開操作的超時時間)
            CommPort commPort = identifier.open(portName, 2000);
            // 判斷是不是串口
            if (commPort instanceof SerialPort) {
                result = (SerialPort) commPort;
                // 設定一下串口的波特率等引數
                result.setSerialPortParams(baudRate, dataBits, stopBits, parity);
                log.info("打開串口{}成功", portName);
            }else{
                log.info("{}不是串口", portName);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("打開串口{}錯誤", portName, e);
        }
        return result;
    }

    /**
     * 串口增加資料可用監聽器
     * @param serialPort
     * @param listener
     */
    public static void addListener(SerialPort serialPort, DataAvailableListener listener) {
        if(serialPort == null){
            return;
        }
        try {
            // 給串口添加監聽器
            serialPort.addEventListener(new SerialPortListener(listener));
            // 設定當有資料到達時喚醒監聽接收執行緒
            serialPort.notifyOnDataAvailable(Boolean.TRUE);
            // 設定當通信中斷時喚醒中斷執行緒
            serialPort.notifyOnBreakInterrupt(Boolean.TRUE);
        } catch (TooManyListenersException e) {
            log.error("串口{}增加資料可用監聽器錯誤", serialPort.getName(), e);
        }
    }

    /**
     * 從串口讀取資料
     * @param serialPort
     * @return
     */
    public static byte[] read(SerialPort serialPort) {
        byte[] result = {};
        if(serialPort == null){
            return result;
        }
        InputStream inputStream = null;
        try {
            inputStream = serialPort.getInputStream();

            // 緩沖區大小為1個位元組,可根據實際需求修改
            byte[] readBuffer = new byte[7];

            int bytesNum = inputStream.read(readBuffer);
            while (bytesNum > 0) {
                result = ArrayUtil.addAll(result, readBuffer);
                bytesNum = inputStream.read(readBuffer);
            }
        } catch (IOException e) {
            log.error("串口{}讀取資料錯誤", serialPort.getName(), e);
        } finally {
            IoUtil.close(inputStream);
        }
        return result;
    }

    /**
     * 往串口發送資料
     * @param serialPort
     * @param data
     */
    public static void write(SerialPort serialPort, byte[] data) {
        if(serialPort == null){
            return;
        }
        OutputStream outputStream = null;
        try {
            outputStream = serialPort.getOutputStream();
            outputStream.write(data);
            outputStream.flush();
        } catch (Exception e) {
            log.error("串口{}發送資料錯誤", serialPort.getName(), e);
        } finally {
            IoUtil.close(outputStream);
        }
    }

    /**
     * 關閉串口
     * @param serialPort
     */
    public static void close(SerialPort serialPort) {
        if (serialPort != null) {
            serialPort.close();
            log.warn("串口{}關閉", serialPort.getName());
        }
    }

    /**
     * 查詢可用埠
     * @return 串口名List
     */
    public static List<String> listPortName() {
        List<String> result = new ArrayList<>();

        // 獲得當前所有可用埠
        Enumeration<CommPortIdentifier> serialPorts = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
        if(serialPorts == null){
            return result;
        }

        // 將可用埠名添加到List并回傳該List
        while (serialPorts.hasMoreElements()) {
            result.add(serialPorts.nextElement().getName());
        }
        return result;
    }
}

測驗代碼

測驗代碼如下,先不要著急運行,下一步打開串口除錯助手協助測驗,

public class SerialPortTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        // 打開串口
        SerialPort serialPort = SerialPortUtils.open("COM1", 9600, SerialPort.DATABITS_8,
                SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE);

        // 監聽串口讀取資料
        SerialPortUtils.addListener(serialPort, () -> {
            byte[] data = https://www.cnblogs.com/bgcx/p/SerialPortUtils.read(serialPort);
            System.out.println(HexUtil.encodeHexStr(data));
        });

        // 往串口發送資料
        byte[] data = {1, 2, 3};
        SerialPortUtils.write(serialPort, data);

        /*// 關閉串口
        Thread.sleep(2000);
        SerialPortUtils.close(serialPort);*/

        // 測驗可用埠
        //SerialPortUtils.listPortName().forEach(o -> System.out.println(o));
    }
}

串口除錯助手

UartAssist是一款很好用的串口除錯助手,先運行串口除錯助手,接收設定和發送設定都選擇HEX,串口號選擇COM2->COM1(測驗代碼使用的COM1),其他默認,點擊打開串口,然后運行測驗代碼SerialPortTest,效果如下圖所示:

運行測驗代碼后,串口除錯助手顯示收到01 02 03,然后串口除錯助手點擊發送,idea控制臺也會顯示收到11223344556677,說明COM1和COM2串口互相發送和接收資料成功,

粘包/拆包的解決方案

在實際應用中,有些功能復雜的串口通信可能會發生粘包/拆包的情況,這時可以自建一個緩沖區,用來緩沖資料并處理資料,《Netty權威指南第2版》中,有TCP粘包/拆包問題的解決之道,原理可供參考,需要自己寫代碼實作,推薦使用Netty的緩沖區ByteBuf,功能強大,

參考資料

1、使用Java實作串口通信(二)
2、Java串口編程

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/243466.html

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