嵌入式系統(tǒng)或傳感器網(wǎng)絡(luò)的很多應(yīng)用和測(cè)試都需要通過(guò)PC機(jī)與嵌入式設(shè)備或傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信 其中 最常用的接口就是RS 串口和并口(鑒于USB接口的復(fù)雜性以及不需要很大的數(shù)據(jù)傳輸量 USB接口用在這里還是顯得過(guò)于奢侈 況且目前除了SUN有一個(gè)支持USB的包之外 我還沒(méi)有看到其他直接支持USB的Java類庫(kù)) SUN的CommAPI分別提供了對(duì)常用的RS 串行端口和IEEE 并行端口通訊的支持 RS C(又稱EIA RS C 以下簡(jiǎn)稱RS )是在 年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng) 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn) RS 是一個(gè)全雙工的通訊協(xié)議 它可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的工作
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常見(jiàn)的Java串口包
目前 常見(jiàn)的Java串口包有SUN在 年發(fā)布的串口通信API m jar(Windows下) m jar(Linux/Solaris);IBM的串口通信API以及一個(gè)開(kāi)源的實(shí)現(xiàn) 鑒于在Windows下SUN的API比較常用以及IBM的實(shí)現(xiàn)和SUN的在API層面都是一樣的 那個(gè)開(kāi)源的實(shí)現(xiàn)又不像兩家大廠的產(chǎn)品那樣讓人放心 這里就只介紹SUN的串口通信API在Windows平臺(tái)下的使用
串口包的安裝(Windows下)
到SUN的網(wǎng)站下載javam win zip 包含的東西如下所示
按照其使用說(shuō)明(l)的說(shuō)法 要想使用串口包進(jìn)行串口通信 除了設(shè)置好環(huán)境變量之外 還要將win dll復(fù)制到 \bin目錄下;將m jar復(fù)制到 \lib;把m properties也同樣拷貝到 \lib目錄下 然而在真正運(yùn)行使用串口包的時(shí)候 僅作這些是不夠的 因?yàn)橥ǔ．?dāng)運(yùn)行 java MyApp 的時(shí)候 是由JRE下的虛擬機(jī)啟動(dòng)MyApp的 而我們只復(fù)制上述文件到JDK相應(yīng)目錄下 所以應(yīng)用程序?qū)?huì)提示找不到串口 解決這個(gè)問(wèn)題的方法很簡(jiǎn)單 我們只須將上面提到的文件放到JRE相應(yīng)的目錄下就可以了
值得注意的是 在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中使用串口API的時(shí)候 還會(huì)遇到其他更復(fù)雜問(wèn)題 有興趣的話 你可以查看CSDN社區(qū)中 關(guān)于網(wǎng)頁(yè)上Applet用javam 讀取客戶端串口的問(wèn)題 的帖子
串口API概覽
m CommPort
這是用于描述一個(gè)被底層系統(tǒng)支持的端口的抽象類 它包含一些高層的IO控制方法 這些方法對(duì)于所有不同的通訊端口來(lái)說(shuō)是通用的 SerialPort 和ParallelPort都是它的子類 前者用于控制串行端口而后者用于控這并口 二者對(duì)于各自底層的物理端口都有不同的控制方法 這里我們只關(guān)心SerialPort
m CommPortIdentifier
這個(gè)類主要用于對(duì)串口進(jìn)行管理和設(shè)置 是對(duì)串口進(jìn)行訪問(wèn)控制的核心類 主要包括以下方法
l 確定是否有可用的通信端口
l 為IO操作打開(kāi)通信端口
l 決定端口的所有權(quán)
l 處理端口所有權(quán)的爭(zhēng)用
l 管理端口所有權(quán)變化引發(fā)的事件(Event)
m SerialPort
這個(gè)類用于描述一個(gè)RS 串行通信端口的底層接口 它定義了串口通信所需的最小功能集 通過(guò)它 用戶可以直接對(duì)串口進(jìn)行讀 寫(xiě)及設(shè)置工作
串口API實(shí)例
大段的文字怎么也不如一個(gè)小例子來(lái)的清晰 下面我們就一起看一下串口包自帶的例子 SerialDemo中的一小段代碼來(lái)加深對(duì)串口API核心類的使用方法的認(rèn)識(shí)
列舉出本機(jī)所有可用串口
void?listPortChoices()?{ CommPortIdentifier?portId; Enumeration?en?=?CommPortIdentifier getPortIdentifiers(); //?iterate?through?the?ports while?(en hasMoreElements())?{ portId?=?(CommPortIdentifier)?en nextElement(); if?(portId getPortType()?==?CommPortIdentifier PORT_SERIAL)?{ System out println(portId getName()); } } portChoice select(parameters getPortName()); }
以上代碼可以列舉出當(dāng)前系統(tǒng)所有可用的串口名稱 我的機(jī)器上輸出的結(jié)果是 和
串口參數(shù)的配置
串口一般有如下參數(shù)可以在該串口打開(kāi)以前配置進(jìn)行配置
包括波特率 輸入/輸出流控制 數(shù)據(jù)位數(shù) 停止位和齊偶校驗(yàn)
SerialPort?sPort; try?{ sPort setSerialPortParams(BaudRate Databits Stopbits Parity); //設(shè)置輸入/輸出控制流 sPort setFlowControlMode(FlowControlIn?|?FlowControlOut); }?catch?(UnsupportedCommOperationException?e)?{}
串口的讀寫(xiě)
對(duì)串口讀寫(xiě)之前需要先打開(kāi)一個(gè)串口
CommPortIdentifier?portId?=?CommPortIdentifier getPortIdentifier(PortName); try?{ SerialPort?sPort?=?(SerialPort)?portId open( 串口所有者名稱 ?超時(shí)等待時(shí)間); }?catch?(PortInUseException?e)?{//如果端口被占用就拋出這個(gè)異常 throw?new?SerialConnectionException(e getMessage()); } //用于對(duì)串口寫(xiě)數(shù)據(jù) OutputStream?os?=?new?BufferedOutputStream(sPort getOutputStream()); os write(int?data); //用于從串口讀數(shù)據(jù) InputStream?is?=?new?BufferedInputStream(sPort getInputStream()); int?receivedData?=?is read();
讀出來(lái)的是int型 你可以把它轉(zhuǎn)換成需要的其他類型
這里要注意的是 由于Java語(yǔ)言沒(méi)有無(wú)符號(hào)類型 即所有的類型都是帶符號(hào)的 在由byte到int的時(shí)候應(yīng)該尤其注意 因?yàn)槿绻鸼yte的最高位是 則轉(zhuǎn)成int類型時(shí)將用 來(lái)占位 這樣 原本是 的byte類型的數(shù)變成int型就成了 這是很嚴(yán)重的問(wèn)題 應(yīng)該注意避免
串口通信的通用模式及其問(wèn)題
終于嘮叨完我最討厭的基礎(chǔ)知識(shí)了 下面開(kāi)始我們本次的重點(diǎn) 串口應(yīng)用的研究 由于向串口寫(xiě)數(shù)據(jù)很簡(jiǎn)單 所以這里我們只關(guān)注于從串口讀數(shù)據(jù)的情況 通常 串口通信應(yīng)用程序有兩種模式 一種是實(shí)現(xiàn)SerialPortEventListener接口 監(jiān)聽(tīng)各種串口事件并作相應(yīng)處理;另一種就是建立一個(gè)獨(dú)立的接收線程專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收 由于這兩種方法在某些情況下存在很嚴(yán)重的問(wèn)題(至于什么問(wèn)題這里先賣個(gè)關(guān)子J) 所以我的實(shí)現(xiàn)是采用第三種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題
事件監(jiān)聽(tīng)模型
現(xiàn)在我們來(lái)看看事件監(jiān)聽(tīng)模型是如何運(yùn)作的
l 首先需要在你的端口控制類(例如SManager)加上 implements SerialPortEventListener
l 在初始化時(shí)加入如下代碼
try?{ SerialPort?sPort addEventListener(SManager); }?catch?(TooManyListenersException?e)?{ sPort close(); throw?new?SerialConnectionException( too?many?listeners?added ); } sPort notifyOnDataAvailable(true);
l 覆寫(xiě)public void serialEvent(SerialPortEvent e)方法 在其中對(duì)如下事件進(jìn)行判斷
BI 通訊中斷
CD 載波檢測(cè)
CTS 清除發(fā)送
DATA_AVAILABLE 有數(shù)據(jù)到達(dá)
DSR 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好
FE 幀錯(cuò)誤
OE 溢位錯(cuò)誤
OUTPUT_BUFFER_EMPTY 輸出緩沖區(qū)已清空
PE 奇偶校驗(yàn)錯(cuò)
RI 振鈴指示
一般最常用的就是DATA_AVAILABLE 串口有數(shù)據(jù)到達(dá)事件 也就是說(shuō)當(dāng)串口有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí) 你可以在serialEvent中接收并處理所收到的數(shù)據(jù) 然而在我的實(shí)踐中 遇到了一個(gè)十分嚴(yán)重的問(wèn)題
首先描述一下我的實(shí)驗(yàn) 我的應(yīng)用程序需要接收傳感器節(jié)點(diǎn)從串口發(fā)回的查詢數(shù)據(jù) 并將結(jié)果以圖標(biāo)的形式顯示出來(lái) 串口設(shè)定的波特率是 川口每隔 毫秒返回一組數(shù)據(jù)(大約是 字節(jié)左右) 周期(即持續(xù)時(shí)間)為 秒 實(shí)測(cè)的時(shí)候在一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該返回 多個(gè)字節(jié) 而用事件監(jiān)聽(tīng)模型我最多只能收到不到 字節(jié) 不知道這些字節(jié)都跑哪里去了 也不清楚到底丟失的是那部分?jǐn)?shù)據(jù) 值得注意的是 這是我將serialEvent()中所有處理代碼都注掉 只剩下打印代碼所得的結(jié)果 數(shù)據(jù)丟失的如此嚴(yán)重是我所不能忍受的 于是我決定采用其他方法
串口讀數(shù)據(jù)的線程模型
這個(gè)模型顧名思義 就是將接收數(shù)據(jù)的操作寫(xiě)成一個(gè)線程的形式:
public?void?startReadingDataThread()?{ Thread?readDataProcess?=?new?Thread(new?Runnable()?{ public?void?run()?{ while?(newData?!=? )?{ try?{ newData?=?is read(); System out println(newData); //其他的處理過(guò)程 ……… }?catch?(IOException?ex)?{ System err println(ex); return; } } readDataProcess start(); }
在我的應(yīng)用程序中 我將收到的數(shù)據(jù)打包放到一個(gè)緩存中 然后啟動(dòng)另一個(gè)線程從緩存中獲取并處理數(shù)據(jù) 兩個(gè)線程以生產(chǎn)者—消費(fèi)者模式協(xié)同工作 數(shù)據(jù)的流向如下圖所示
這樣 我就圓滿解決了丟數(shù)據(jù)問(wèn)題 然而 沒(méi)高興多久我就又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)同樣嚴(yán)重的問(wèn)題 雖然這回不再丟數(shù)據(jù)了 可是原本一個(gè)周期( 秒)之后 傳感器節(jié)電已經(jīng)停止傳送數(shù)據(jù)了 但我的串口線程依然在努力的執(zhí)行讀串口操作 在控制臺(tái)也可以看見(jiàn)收到的數(shù)據(jù)仍在不斷的打印 原來(lái) 由于傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)過(guò)快 而我的接收線程處理不過(guò)來(lái) 所以InputStream就先把已到達(dá)卻還沒(méi)處理的字節(jié)緩存起來(lái) 于是就導(dǎo)致了明明傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)不再發(fā)數(shù)據(jù)了 而控制臺(tái)卻還能看見(jiàn)數(shù)據(jù)不斷打印這一奇怪的現(xiàn)象 唯一值得慶幸的是最后收到數(shù)據(jù)確實(shí)是 左右字節(jié) 沒(méi)出現(xiàn)丟失現(xiàn)象 然而當(dāng)處理完最后一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候已經(jīng)快 分半鐘了 這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于節(jié)點(diǎn)運(yùn)行周期 這一延遲對(duì)于一個(gè)實(shí)時(shí)的顯示系統(tǒng)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是災(zāi)難!
后來(lái)我想 是不是由于兩個(gè)線程之間的同步和通信導(dǎo)致了數(shù)據(jù)接收緩慢呢?于是我在接收線程的代碼中去掉了所有處理代碼 僅保留打印收到數(shù)據(jù)的語(yǔ)句 結(jié)果依然如故 看來(lái)并不是線程間的通信阻礙了數(shù)據(jù)的接收速度 而是用線程模型導(dǎo)致了對(duì)于發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送速率過(guò)快的情況下的數(shù)據(jù)接收延遲 這里申明一點(diǎn) 就是對(duì)于數(shù)據(jù)發(fā)送速率不是如此快的情況下前面者兩種模型應(yīng)該還是好用的 只是特殊情況還是應(yīng)該特殊處理
第三種方法
痛苦了許久(Boss天天催我L)之后 偶然的機(jī)會(huì) 我聽(tīng)說(shuō)TinyOS中(又是開(kāi)源的)有一部分是和我的應(yīng)用程序類似的串口通信部分 于是我下載了它的 x版的Java代碼部分 參考了它的處理方法 解決問(wèn)題的方法說(shuō)穿了其實(shí)很簡(jiǎn)單 就是從根源入手 根源不就是接收線程導(dǎo)致的嗎 那好 我就干脆取消接收線程和作為中介的共享緩存 而直接在處理線程中調(diào)用串口讀數(shù)據(jù)的方法來(lái)解決問(wèn)題(什么 為什么不把處理線程也一并取消? 都取消應(yīng)用程序界面不就鎖死了嗎?所以必須保留)于是程序變成了這樣
public?byte[]?getPack(){ while?(true)?{ //?PacketLength為數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 byte[]?msgPack?=?new?byte[PacketLength]; for(int?i?=? ;?i??PacketLength;?i++){ if(?(newData?=?is read())?!=? ){ msgPack[i]?=?(byte)?newData; System out println(msgPack[i]); } } return?msgPack; } }
在處理線程中調(diào)用這個(gè)方法返回所需要的數(shù)據(jù)序列并處理之 這樣不但沒(méi)有丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象行出現(xiàn) 也沒(méi)有數(shù)據(jù)接收延遲了 這里唯一需要注意的就是當(dāng)串口停止發(fā)送數(shù)據(jù)或沒(méi)有數(shù)據(jù)的時(shí)候is read()一直都返回 如果一旦在開(kāi)始接收數(shù)據(jù)的時(shí)候發(fā)現(xiàn) 就不要理它 繼續(xù)接收 直到收到真正的數(shù)據(jù)為止
結(jié)束語(yǔ)
lishixinzhi/Article/program/Java/hx/201311/26605
1.導(dǎo)入支持java串口通信的jar包：
在maven項(xiàng)目的pom.xml中添加RXTXcomm的依賴 或者 下載RXTXcomm.jar并導(dǎo)入到項(xiàng)目中。
支持Java串口通信操作的jar包，java點(diǎn)抗 m比較老，而且不支持64位系統(tǒng)，推薦使用Rxtx這個(gè)jar包（32位/64位均支持）。
注意：運(yùn)行過(guò)程中拋出 java.lang.UnsatisfiedLinkError 錯(cuò)誤或 gnu.io 下的類找不到時(shí)，將rxtx解壓包中的 rxtxParallel.dll，rxtxSerial.dll 這兩個(gè)文件復(fù)制到 C:\Windows\System32 目錄下可解決該錯(cuò)誤。
2.編寫(xiě)代碼操作串口：
串口必要參數(shù)類：包含連接串口所必須的參數(shù)，方便在調(diào)用串口時(shí)設(shè)置和傳遞串口參數(shù)。
我有，我之前就是做串口通信的，SerialPort
using system.io.port;
SerialPort port = new SerialPort();
string []portName = SerialPort.GetPortName();//獲取串口名數(shù)組
port.PortName = portName[0];
//在這里添加設(shè)置串口的一些屬性，例如波特率等等
if(!port.IsOpen)
{
try{
port.Open();
}catch(Exception e)
{
MessageBox.Show(e.Message);
}
}
界面部分我到時(shí)再發(fā)給你
方法如下：
新建eclipse工程，添加comm.jar或者RXTXcomm.jar包。因?yàn)閖avacomm20-win32.zip包里有樣例SimpleRead.java，可以通過(guò)這個(gè)例子測(cè)試串口是否正確。
接收數(shù)據(jù)正確后，根據(jù)傳送接收雙方的協(xié)議，采用CRC循環(huán)校驗(yàn)，根據(jù)傳輸?shù)囊环降男ｒ?yàn)函數(shù)判定是否是正確傳輸。
把正確結(jié)束的數(shù)據(jù)解析，查看自己指定的通訊規(guī)則，然后解析。
插入數(shù)據(jù)庫(kù)，jdbc插入。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，定時(shí)統(tǒng)計(jì)每小時(shí)，每天，每月，每年的平均值，采用quartz服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
建立web工程，采用hibernate3，spring3，dwr技術(shù)把數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示，圖表采用jfreechart，以及AJAX的運(yùn)用
java優(yōu)點(diǎn):
java是純面向?qū)ο缶幊痰恼Z(yǔ)言；
平臺(tái)無(wú)關(guān)性 （一次編譯，到處運(yùn)行；Write Once，Run Anywhere）；
java提供了許多內(nèi)置的類庫(kù)，通過(guò)這些類庫(kù)，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)人員的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)縮短了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間；
提供了對(duì)Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)的支持，例如，Applet，Servlet，和JSP可以用來(lái)開(kāi)發(fā)Web應(yīng)用程序，，Socket，RMI可以用來(lái)開(kāi)發(fā)分布式應(yīng)用程序的類庫(kù)；
去除了c++中難以理解，容易混淆的特性（如c++中的多繼承，頭文件，指針，結(jié)構(gòu)，單元，運(yùn)算符重載，虛擬基礎(chǔ)類，使得程序更加嚴(yán)謹(jǐn)，整潔。
重慶分公司
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