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開源類庫，它提供了Windows、Linux等不同操作系統下的串口和並口通信實現，遵循GNU LGPL協議。看起來不錯，寫個例子試試。
准備運行環境
下載RXTX
RXTX下載地址是：http://fizzed.com/oss/rxtx-for-java
筆者操作系統是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件，可以在計算機模擬串口，方便開發和測試。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端口，如下圖所示：
創建項目
創建serialPort項目，如下圖所示：
源代碼地址：https://github.com/wu-boy/serialPort.git
文中所用軟件工具等資料下載：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，方便開發和測試，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 數據位
* @param stopBits 停止位
* @param parity 校驗位
* @return 串口對象
*/
public static SerialPort open(String portName, Integer baudRate, Integer dataBits,
Integer stopBits, Integer parity) {
SerialPort result = null;
try {
// 通過端口名識別端口
CommPortIdentifier identifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);
// 打開端口，並給端口名字和一個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;
// 設置一下串口的波特率等參數
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;
}
/**
* 串口增加數據可用監聽器
* @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));
// 設置當有數據到達時喚醒監聽接收線程
serialPort.notifyOnDataAvailable(Boolean.TRUE);
// 設置當通信中斷時喚醒中斷線程
serialPort.notifyOnBreakInterrupt(Boolean.TRUE);
} catch (TooManyListenersException e) {
log.error("串口{}增加數據可用監聽器錯誤", serialPort.getName(), e);
}
}
/**
* 從串口讀取數據
* @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個字節，可根據實際需求修改
byte[] readBuffer = new byte[1];
while (inputStream.available() > 0) {
inputStream.read(readBuffer);
result = ArrayUtil.addAll(result, readBuffer);
}
} catch (IOException e) {
log.error("串口{}讀取數據錯誤", serialPort.getName(), e);
} finally {
IoUtil.close(inputStream);
}
return result;
}
/**
* 往串口發送數據
* @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{}發送數據錯誤", 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());
}
}
/**
* 查詢可用端口
* @return 串口名List
*/
public static List<String> listPortName() {
List<String> result = new ArrayList<>();
// 獲得當前所有可用端口
Enumeration<CommPortIdentifier> serialPorts = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
if(serialPorts == null){
return result;
}
// 將可用端口名添加到List並返回該List
while (serialPorts.hasMoreElements()) {
result.add(serialPorts.nextElement().getName());
}
return result;
}
}
測試代碼
測試代碼如下，先不要着急運行，下一步打開串口調試助手協助測試。
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);
// 監聽串口讀取數據
SerialPortUtils.addListener(serialPort, () -> {
byte[] data = SerialPortUtils.read(serialPort);
System.out.println(HexUtil.encodeHexStr(data));
});
// 往串口發送數據
byte[] data = {1, 2, 3};
SerialPortUtils.write(serialPort, data);
/*// 關閉串口
Thread.sleep(2000);
SerialPortUtils.close(serialPort);*/
// 測試可用端口
//SerialPortUtils.listPortName().forEach(o -> System.out.println(o));
}
}
串口調試助手
UartAssist是一款很好用的串口調試助手，先運行串口調試助手，接收設置和發送設置都選擇HEX，串口號選擇COM2->COM1（測試代碼使用的COM1），其他默認，點擊打開串口，然后運行測試代碼SerialPortTest，效果如下圖所示：
運行測試代碼后，串口調試助手顯示收到01 02 03，然后串口調試助手點擊發送，idea控制台也會顯示收到11223344556677，說明COM1和COM2串口互相發送和接收數據成功。
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，用來緩沖數據並處理數據。《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，需要自己寫代碼實現，推薦使用Netty的緩沖區ByteBuf，功能強大。
參考資料
