JAVA通信编程(一)——串口通讯

JAVA通信编程(一)——串口通讯

博主结合实际经验,决定总结下JAVA通讯编程的一些小知识,希望能给给位读者有些帮助。这里的JAVA通讯编程主要是指如何应用JAVA编写串口、TCP以及UDP的通讯程序。本片主要讲述的是串口通讯。

本人所知的java串口通讯可以采用两种方式实现:
1. 采用comm.jar这个包,这个是sun提供的串口包javacomm20-win32.zip,可以搜索去下载。
2. 采用RXTXComm.jar包。

这两个的串口编程方式类似,有许多类名也相似,这里采用的是RXTXComm.jar,具体原因可以去问度娘,我是先用了comm.jar后来换成了rxtxcomm.jar。

我采用的版本是:rxtx-2.1-7-bins-r2.zip.

通过目录可以看到RXTXcomm可以几种各种主流的操作系统,(不支持64位的windows系统)

不同的操作系统需要导入不同的库,可以参考里面的INSTALL文件,虽然是英文的,但是不难看懂,比如Windows操作系统下,将RXTXcomm.jar放入jre/lib/ext/下,将window的dll文件rxtxSerial.dll放入jre/bin下(linux的会有差异,可以参考INSTALL文件)。

虽然本文讲的是串口通讯,但是为了能够使我们的程序屏蔽底层差异,即上层应用只负责业务处理,底层的通讯不必管,通过一定的配置可以切换串口、tcp、udp进行通讯,这里我们的串口程序实现以公用接口:

package com.zzh.comm;

public interface CommBuff
{
public byte[] readBuff();
public void writeBuff(byte[] message);
public void open();
public void close();
public Object getInfo();
}

readBuff负责读数据,writeBuff负责写数据,open()做一些打开串口之类的事,close()做些资源关闭的工作,Object getInfo()预留接口,可以将一些状态通过这个接口传输出来,这个可以在TCP那篇博文中可以用到,具体是将TCP的Socket对象返送给上层应用。上层应用读取这个对象以便做相应的处理。

下面就是我们的串口通讯程序了:

package com.zzh.comm;

import gnu.io.CommPortIdentifier;
import gnu.io.NoSuchPortException;
import gnu.io.PortInUseException;
import gnu.io.SerialPort;
import gnu.io.SerialPortEvent;
import gnu.io.SerialPortEventListener;
import gnu.io.UnsupportedCommOperationException;

import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Map;
import java.util.TooManyListenersException;

import org.apache.log4j.Logger;

public class SerialImpl implements CommBuff, SerialPortEventListener
{
private CommPortIdentifier portId;
private SerialPort serialPort;
private InputStream inputStream;
private OutputStream outputStream;
private boolean isOpen = false;

private static byte[] recvBuff = new byte[4096];
private static int recvLen = 0;

private String appName;
private String portName;
private int rate;
private int dataBit;
private int stopBit;
private int parityInt;
private int timeout;
private int delay;

private Logger logger = Logger.getLogger(Object.class.getName());

private String fileName = "/serial.properties";
public SerialImpl()
{
Map<String,String> map = new ReadProperties().getPropertiesMap(fileName);

try
{
this.appName = map.get("appName");
this.portName = map.get("portName");
String rates = map.get("rate");
this.rate = Integer.parseInt(rates);
String dataBits = map.get("dataBit");
this.dataBit = Integer.parseInt(dataBits);
String stopBits = map.get("stopBit");
this.stopBit = Integer.parseInt(stopBits);
String parityInts = map.get("parityInt");
this.parityInt = Integer.parseInt(parityInts);
String timeouts = map.get("timeout");
this.timeout = Integer.parseInt(timeouts);
String delays = map.get("delay");
this.delay = Integer.parseInt(delays);
}
catch (Exception e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
}

public void listPort()
{
CommPortIdentifier cpid;
Enumeration<?> en = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
while(en.hasMoreElements())
{
cpid = (CommPortIdentifier)en.nextElement();
if(cpid.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL)
{
logger.info(cpid.getName());
}
}
}

public boolean isOpen()
{
return isOpen;
}

public void open()
{
if(isOpen)
{
close();
}
try
{
portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);
serialPort = (SerialPort) portId.open(appName,timeout);
inputStream = serialPort.getInputStream();
serialPort.addEventListener(this);
serialPort.notifyOnDataAvailable(true);
serialPort.setSerialPortParams(rate, dataBit, stopBit, parityInt);

isOpen = true;
}
catch (NoSuchPortException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
catch (PortInUseException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
catch (IOException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
catch (TooManyListenersException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
catch (UnsupportedCommOperationException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
}

public void close()
{
if(isOpen)
{
try
{
serialPort.notifyOnDataAvailable(false);
serialPort.removeEventListener();
inputStream.close();
serialPort.close();
isOpen = false;
}
catch(IOException ex)
{
logger.error(ex.getMessage());
}
}
}

private void checkPort()
{
if(portId==null)
{
throw new RuntimeException("no found serial port!");
}
if(serialPort == null)
{
throw new RuntimeException("serialPort object is failed!");
}
}

@Override
public synchronized void writeBuff(byte[] message)
{
checkPort();
try
{
outputStream = new BufferedOutputStream(serialPort.getOutputStream());
}
catch (IOException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}

try
{
outputStream.write(message);
logger.info("发送成功: "+CommUtil.bytesToHex(message));
}
catch (IOException e)
{
throw new RuntimeException("向端口发送信息出错: "+e.getMessage());
}
finally
{
try
{
outputStream.close();
}
catch(Exception e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
}

}

@Override
public synchronized byte[] readBuff()
{
checkPort();
byte[] ans = new byte[0];
if(recvLen > 0)
{
ans = new byte[recvLen];
System.arraycopy(recvBuff,0,ans,0,recvLen);
recvLen = 0;
}
return ans;
}

@Override
public synchronized void serialEvent(SerialPortEvent event)
{
try
{
Thread.sleep(delay);
}
catch (InterruptedException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}

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:
byte[] readBuffer = new byte[1024];
try
{
while(inputStream.available()>0)
{
int numBytes = inputStream.read(readBuffer);

if(recvLen + numBytes>4096)
{
throw new RuntimeException("接收缓存数组内容溢出");
}
else
{
logger.info("串口接收:"+CommUtil.bytesToHexWithLen(readBuffer,numBytes));
for(int i=0;i<numBytes;i++)
{
recvBuff[recvLen+i] = readBuffer[i];
}
recvLen = recvLen + numBytes;
}
}
}
catch(IOException e)
{
logger.error(e.getMessage());
}
break;
}
}

@Override
public Object getInfo()
{
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
}

构造函数里面是初始化一些串口参数,这些参数都在serial.properties中存放,至于如何读取java的properties文件,封装成

Map<String,String> map = new ReadProperties().getPropertiesMap(fileName);

这样方便的读取将在下一篇文章中简要说明。

可以看到这个串口程序实现了接口中的功能,并且实现了SerialPortEventListener这个接口的serialEvent方法。

serial.properties文件内容如下:

#serial para
#(随便配)
appName=DIAOZHATIAN
#串口名
portName=COM3
#波特率
rate=9600
#数据位
dataBit=8
#停止位
stopBit=1
#校验方式 (0:无校验 1:奇校验 2:偶校验)
parityInt=0
#(某些参数,不建议修改)
timeout=2000
#(某些参数,不建议修改)
delay=1000

上层应用需要开辟一个线程专门读取readBuff中的数据,否则上面串口程序中开辟的4k的recvBuff很快会被塞满。

举例:上层应用采用多线程双向队列进行存储接收到的数据private ConcurrentLinkedDeque deque = new ConcurrentLinkedDeque();

private class readThread implements Runnable
{
@Override
public void run()
{
while(true)
{
byte[] recvBuff = comm.readBuff();
if(recvBuff.length>0)
{
for(int i=0;i<recvBuff.length;i++)
{
deque.add(recvBuff[i]);
}
}
try
{
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}

然后在初始化的时候开启这个线程并设置成后台线程。

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(1);
Thread thread1 = new Thread(new readThread());
thread1.setDaemon(true);
pool.execute(thread1);

关于串口通讯,先写到这里。再下一篇先插播一下如何读取java的配置文件properties,然后继续讲述如何使用java进行tcp通讯。


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本文作者: 朱小厮

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