【Java上位机】（一）串口通信

一、串口通信简介

在开发嵌入式系统时常需要PC与单片机通信，其中串口通信最为常用。常见的串行接口有RS-232、USB等。USB的复杂性在简单的通信中显得过于奢侈，所以由美国电子工业协会（EIA）在1970年联合贝尔及众多计算机厂家共同制定的用于串行通信的标准RS-232被广泛用于单片机与PC通信，RS-232是一个全双工的通讯协议，它可以同时进行数据接收和发送的工作。

1 常见的Java串口通信包

Sun公司曾推出过comm2.0.jar和comm3.0.jar。但是由于其不支持64位系统，以及长时间没有更新，所以现在常用RXTX串口通信包。它不仅支持64位多平台系统，而且其API与comm。

2 RXTX串口通信包的安装

下载串口通信包RXTX。•复制 rxtxParallel.dll 到 c:/Program Files/Java/jre1.6.0_01/bin/•复制 rxtxSerial.dll 到 c:/Program Files/Java/jre1.6.0_01/bin/•复制 RXTXcomm.jar 到 c:/Program Files/Java/jre1.6.0_01/lib/ext/

二、串口API方法及属性概览

接口：

CommDriver可负载设备（the loadable device）驱动程序接口的一部分CommPortOwnershipListener传递各种通讯端口的所有权事件ParallelPortEventListener传递并行端口事件SerialPortEventListener传递串行端口事件

类：

CommPort通讯端口CommPortIdentifier通讯端口管理ParallelPort并行通讯端口ParallelPortEvent并行端口事件SerialPortRS-232串行通讯端口SerialPortEvent 串行端口事件

异常类：

NoSuchPortException当驱动程序不能找到指定端口时抛出PortInUseException当碰到指定端口正在使用中时抛出UnsupportedCommOperationException驱动程序不允许指定操作时抛出

类的详细介绍：

CommPortIdentifier类

这个类主要用于对通信端口进行管理和设置，是对端口进行访问控制的核心类，主要包括以下方法：

addPortName(String,int, CommDriver) 添加端口名到端口列表里addPortOwnershipListener(CommPortOwnershipListener)添加端口拥有的监听器removePortOwnershipListener(CommPortOwnershipListener)移除端口拥有的监听器getCurrentOwner()获取当前占有端口的对象或应用程序 getName()获取端口名称 getPortIdentifier(CommPort)获取指定打开的端口的CommPortIdentifier类型对象getPortIdentifier(String)获取以参数命名的端口的CommPortIdentifier类型对象getPortIdentifiers()获取系统中的端口列表 getPortType()获取端口的类型 isCurrentlyOwned()判断当前端口是否被占用 open(FileDescriptor)用文件描述的类型打开端口 open(String,int) 打开端口，两个参数：程序名称，延迟时间(毫秒数)

SerialPort类

这个类用于描述一个RS-232串行通信端口的底层接口，它定义了串口通信所需的最小功能集。通过它，用户可以直接对串口进行读、写及设置工作。

SerialPort类中关于串口参数的静态成员变量说明:

DATABITS_5 数据位为5DATABITS_6 数据位为6DATABITS_7 数据位为7 DATABITS_8 数据位为8 PARITY_NONE 空格检验 PARITY_ODD 奇检验 PARITY_EVEN 偶检验 PARITY_MARK 标记检验 PARITY_SPACE 无检验 STOPBITS_1 停止位为1 STOPBITS_2 停止位为2 STOPBITS_1_5 停止位为1.5

SerialPort类中关于串口参数的方法说明:

getBaudRate()得到波特率 getParity()得到检验类型 getDataBits()得到数据位数 getStopBits()得到停止位数 setSerialPortParams(int,int, int, int) 设置串口参数依次为(波特率,数据位,停止位,奇偶检验)

SerialPort类中关于事件的静态成员变量说明：

BI Break interrupt 通讯中断FE Framing error 帧错误CD Carrier detect 载波侦听OE Overrun error 溢位错误CTS Clear to send 清除发送PE Parity error 奇偶检验错误 DSR Data set ready 数据设备准备好RI Ring indicator 响铃侦测 DATA_AVAILABLE 串口中的可用数据OUTPUT_BUFFER_EMPTY 输出缓冲区已清空

SerialPort类中关于事件的方法说明：

isCD()是否有载波 isCTS()是否清除以传送isDSR()数据是否备妥 isDTR()是否数据端备妥isRI()是否响铃侦测isRTS()是否要求传送 addEventListener(SerialPortEventListener)向SerialPort对象中添加串口事件监听器removeEventListener()移除SerialPort对象中的串口事件监听器  notifyOnBreakInterrupt(boolean)设置中断事件true有效,false无效notifyOnCarrierDetect(boolean)设置载波监听事件true有效,false无效notifyOnCTS(boolean)设置清除发送事件true有效,false无效  notifyOnDataAvailable(boolean)设置串口有数据的事件true有效,false无效notifyOnDSR(boolean)设置数据备妥事件true有效,false无效  notifyOnFramingError(boolean)设置发生错误事件true有效,false无效notifyOnOutputEmpty(boolean)设置发送缓冲区为空事件true有效,false无效notifyOnParityError(boolean)设置发生奇偶检验错误事件true有效,false无效notifyOnRingIndicator(boolean)设置响铃侦测事件true有效,false无效getEventType()得到发生的事件类型返回值为int型 sendBreak(int)设置中断过程的时间，参数为毫秒值 setRTS(boolean)设置或清除RTS位 setDTR(boolean)设置或清除DTR位 

SerialPort中的其他常用方法说明：

close()关闭串口getOutputStream()得到OutputStream类型的输出流  getInputStream()得到InputStream类型的输入流

三、样例代码

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.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.util.Enumeration;import java.util.Timer;import java.util.TimerTask;import java.util.TooManyListenersException;import javax.print.attribute.standard.PrinterMessageFromOperator;import com.sun.glass.ui.TouchInputSupport;public class SerialRead implements SerialPortEventListener{    protected static CommPortIdentifier portid = null;  //通讯端口标识符    protected static SerialPort comPort = null;         //串行端口    protected int BAUD = 9600;  //波特率    protected int DATABITS = SerialPort.DATABITS_8;;  //数据位    protected int STOPBITS = SerialPort.STOPBITS_1;  //停止位    protected int PARITY = SerialPort.PARITY_NONE;  //奇偶检验    private static OutputStream oStream;    //输出流    private static InputStream iStream;     //输入流    /**     * 读取所有串口名字     */     private 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());             }         }     }     /**      * 设置串口号      */     private void setSerialPortNumber(String port) {         try {             portid = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(port);             if(portid.isCurrentlyOwned()){                 System.out.println("端口在使用");             }else{                 comPort = (SerialPort) portid.open(this.getClass().getName(), 1000);             }         } catch (PortInUseException e) {             System.out.println("端口被占用");             e.printStackTrace();         } catch (NoSuchPortException e) {             System.out.println("端口不存在");             e.printStackTrace();         }         try {            iStream = comPort.getInputStream(); //从COM1获取数据            oStream = comPort.getOutputStream();         } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();        }        try {            comPort.addEventListener(this);       //给当前串口增加一个监听器            comPort.notifyOnDataAvailable(true);  //当有数据是通知        } catch (TooManyListenersException e) {            e.printStackTrace();        }        try {            //设置串口参数依次为(波特率,数据位,停止位,奇偶检验)            comPort.setSerialPortParams(this.BAUD, this.DATABITS, this.STOPBITS, this.PARITY);        } catch (UnsupportedCommOperationException e) {            System.out.println("端口操作命令不支持");            e.printStackTrace();        }        try {            //# testData            String testData = "1";            oStream.write(testData.getBytes());           // iStream.close();           // comPort.close();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }     }    @Override    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,并且给串口返回数据                try {                    StringBuilder buf = new StringBuilder(128);                    while(iStream.available() > 0) {                        System.out.println("接收数据："+((byte) iStream.read()));                    }                } catch (IOException e) {                }                break;        }    }}

四、总结

在编写单片机端的时候，发送指令之后要加一个延时，等待底层数据传输完后再读取，否则数据会不完整。

Java在串口通信上位机中并不常用，但因其跨平台的通用性，在一些工程应用中也有Java的一席之地。

　　由于Sun没有为Linux提供JavaComm的参考实现，人们为java和linux开发了RxTx。后来RxTx被移植到了其他平台。最新版本的RxTx已知可运行在100种以上平台，包括Linux,Windows, Mac OS, Solaris 和其他操作系统。 RxTx可以独立于JavaComm API使用，也可以作为所谓的JavaCommAPI服务者。如果采用后者还需要一个称为JCL的封装包。JCL和RxTx通常与Linux/Java发行版打包在一起，或者JCL完全与代码集成在一起。所以，在一个个地下载他们之前，看一看Linux发行版的CD是值得的。

　　由于Sun对JavaComm的有限的支持和不适当的文档，放弃JavaCommAPI，转而直接使用RxTx而不是通过JCL封装包似乎成为了一种趋势。然而RxTx的文档是很稀少的。特别是RxTx开发者喜欢将他们的版本和包内容弄得一团糟（例如使用或未使用集成的JCL）。从1.5版本开始，RxTx包含了公共JavaComm类的替代类。由于法律原因，他们没有在java.comm包中，而是在gnu.io包下。然而现存的两个版本的打包内容有很大差别。

　　·RxTx 2.1　　这个版本的RxTx包含了一个完整的代替java.comm的gnu.io包。它应该源自于RxTx 1.5，这是支持gnu.io的起始版本。

　　·RxTx 2.0， 为了能在JavaComm通用版本下有不同的提供者，不同于JavaComm包下的那个。然而，如果你只想用gnu.io替换包，那么你只需要将一个JavaComm应用转换成RxTx应用。

　　使用RxTx 2.0作为JavaComm接口的实现将应用移植到RxTx 2.1环境上 上面的第一项在前面已经解释，第二项也相当简单。对于需要将JavaComm应用移植到RxTx 2.1上来的人，只需要将应用源代码中所有对“java.comm”包的引用换成“gnu.io”包，如果原始的JavaComm应用编写恰当，这里就没有其他的事情需要去做。

　　在Unix平台上，RxTx2.1甚至提供了工具“contrib/ChangePackage.sh”去在源代码树形结构中执行全局的替换，这样的替换在其他的平台很容易使用支持重构功能的IDE（集成开发环境）来完成。