Java 프로그램과 직렬 포트 간의 통신 구현 및 디버깅

다음은 직렬 포트 통신 부분의 구현 및 디버깅이 포함된 편집자의 최신 프로젝트를 소개합니다.

직렬 통신 원리

직렬 통신은 바이트 단위로 바이트를 주고받는 직렬 포트를 말합니다. 바이트별 병렬 통신보다 속도는 느리지만 직렬 포트는 한 회선에서 데이터를 보내고 다른 회선에서 데이터를 수신할 수 있습니다.

직렬 포트는 컴퓨터에서 매우 일반적인 장치 통신 프로토콜입니다(범용 직렬 버스 또는 USB와 혼동하지 마세요).

일반적으로 직렬 포트는 ASCII 코드 문자 전송에 사용됩니다. 통신은 (1) 접지, (2) 전송, (3) 수신의 3개 와이어를 사용하여 수행됩니다. 직렬 통신은 비동기식이므로 포트는 한 회선에서 데이터를 보내고 다른 회선에서 데이터를 수신할 수 있습니다. 다른 회선은 핸드쉐이킹에 사용되지만 필수는 아닙니다. 직렬 통신의 가장 중요한 매개변수는 비트 전송률, 데이터 비트, 정지 비트 및 패리티입니다. 두 포트가 통신하려면 이 매개변수가 일치해야 합니다.

RS-232(ANSI/EIA-232 표준)는 IBM-PC 및 호환 장치의 직렬 연결 표준이며, RS-422(EIA RS-422-AStandard) Apple의 Macintosh 컴퓨터용 직렬 포트 연결 표준입니다. RS-485(EIA-485 표준)는 RS-422를 개선한 것입니다.

직렬 통신 및 디버깅에 필요한 준비 작업을 컴퓨터에서 완료

노트북이나 데스크톱에는 기본적으로 디버깅에 사용할 쌍으로 연결된 직렬 포트가 없으므로 가상 직렬 포트 디버깅을 구현하는 직렬 포트 소프트웨어입니다.

가상 직렬 포트 소프트웨어 http://pan.baidu.com/s/1hqhGDbI를 다운로드하세요(여기서 제공되는 소프트웨어는 비교적 사용하기 쉽습니다). 다운로드 및 설치가 완료되면 서두르지 말고 압축된 패키지의 vspdctl.dll 파일을 다음과 같은 설치 디렉터리에 복사하세요. 내 디렉터리는 –>D:SoftWareInstallVirtual Serial Port Driver 7.2입니다. 파일을 제출하고 성공적으로 활성화하세요.

가상 직렬 포트를 추가하려면 소프트웨어를 엽니다. 일반적으로 그림과 같이 쌍으로 추가됩니다(COM3, COM4 추가).

다음 추가가 완료되면 장치 관리자에서 확인하고 그림과 같이 두 개의 가상 직렬 포트를 더 찾으십시오.

직렬 포트 디버깅 소프트웨어 다운로드 http://pan.baidu .com/s/1c0AVaXq 여기에서 볼 수 있습니다. 오래된 디버깅 소프트웨어이지만 여전히 상대적으로 사용하기 쉽습니다. 압축을 풀고 클릭해서 열어보세요.

COM3 및 COM4 직렬 포트를 각각 나타내는 데 사용되는 두 개의 디버깅 창을 먼저 직접 열 수 있습니다. 정상적으로 데이터를 주고 받으려면 두 개의 직렬 포트의 매개 변수를 동일하게 설정해야 합니다. (디버깅이 정상적으로 데이터를 주고받을 수 있다면 디버거를 끄고 대신 자바 프로그램을 사용해도 됩니다) 그림과 같이

자바 프로그램 코드 작성

이 부분이 우리의 초점이 될 것입니다. 직렬 포트와 통신하려면 먼저 RXTXcomm.jar 패키지를 프로젝트에 추가해야 합니다(프로젝트의 lib 디렉터리에 넣고 빌드 경로에 추가)(win64). -비트 다운로드 주소: http://pan.baidu.com/s/1o6zLmTc) 또한 압축을 푼 rxtxParallel.dll 및 rxtxSerial.dll 파일을 %JAVA_HOME%/jre/bin 디렉토리에 배치해야 합니다. 패키지를 정상적으로 로드하고 호출할 수 있습니다.

프로그램 코드 분석:

package comm;

import java.io.*;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import gnu.io.*;

public class ContinueRead extends Thread implements SerialPortEventListener { // SerialPortEventListener
    // 监听器,我的理解是独立开辟一个线程监听串口数据
    static CommPortIdentifier portId; // 串口通信管理类
    static Enumeration<?> portList; // 有效连接上的端口的枚举
    InputStream inputStream; // 从串口来的输入流
    static OutputStream outputStream;// 向串口输出的流
    static SerialPort serialPort; // 串口的引用
    // 堵塞队列用来存放读到的数据
    private BlockingQueue<String> msgQueue = new LinkedBlockingQueue<String>();

    @Override
    /**
     * SerialPort EventListene 的方法,持续监听端口上是否有数据流
     */
    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
            byte[] readBuffer = new byte[20];
            try {
                int numBytes = -1;
                while (inputStream.available() > 0) {
                    numBytes = inputStream.read(readBuffer);

                    if (numBytes > 0) {
                        msgQueue.add(new Date() + "真实收到的数据为：-----"
                                + new String(readBuffer));
                        readBuffer = new byte[20];// 重新构造缓冲对象，否则有可能会影响接下来接收的数据
                    } else {
                        msgQueue.add("额------没有读到数据");
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
            }
            break;
        }
    }

    /**
     * 
     * 通过程序打开COM4串口，设置监听器以及相关的参数
     * 
     * @return 返回1 表示端口打开成功，返回 0表示端口打开失败
     */
    public int startComPort() {
        // 通过串口通信管理类获得当前连接上的串口列表
        portList = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();

        while (portList.hasMoreElements()) {

            // 获取相应串口对象
            portId = (CommPortIdentifier) portList.nextElement();

            System.out.println("设备类型：--->" + portId.getPortType());
            System.out.println("设备名称：---->" + portId.getName());
            // 判断端口类型是否为串口
            if (portId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
                // 判断如果COM4串口存在，就打开该串口
                if (portId.getName().equals("COM4")) {
                    try {
                        // 打开串口名字为COM_4(名字任意),延迟为2毫秒
                        serialPort = (SerialPort) portId.open("COM_4", 2000);

                    } catch (PortInUseException e) {
                        e.printStackTrace();
                        return 0;
                    }
                    // 设置当前串口的输入输出流
                    try {
                        inputStream = serialPort.getInputStream();
                        outputStream = serialPort.getOutputStream();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        return 0;
                    }
                    // 给当前串口添加一个监听器
                    try {
                        serialPort.addEventListener(this);
                    } catch (TooManyListenersException e) {
                        e.printStackTrace();
                        return 0;
                    }
                    // 设置监听器生效，即：当有数据时通知
                    serialPort.notifyOnDataAvailable(true);

                    // 设置串口的一些读写参数
                    try {
                        // 比特率、数据位、停止位、奇偶校验位
                        serialPort.setSerialPortParams(9600,
                                SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1,
                                SerialPort.PARITY_NONE);
                    } catch (UnsupportedCommOperationException e) {
                        e.printStackTrace();
                        return 0;
                    }

                    return 1;
                }
            }
        }
        return 0;
    }

    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            System.out.println("--------------任务处理线程运行了--------------");
            while (true) {
                // 如果堵塞队列中存在数据就将其输出
                if (msgQueue.size() > 0) {
                    System.out.println(msgQueue.take());
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ContinueRead cRead = new ContinueRead();
        int i = cRead.startComPort();
        if (i == 1) {
            // 启动线程来处理收到的数据
            cRead.start();
            try {
                String st = "哈哈----你好";
                System.out.println("发出字节数：" + st.getBytes("gbk").length);
                outputStream.write(st.getBytes("gbk"), 0,
                        st.getBytes("gbk").length);
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        } else {
            return;
        }
    }
}

Java 프로그램 및 직렬 포트 통신 디버깅

프로그램 디버깅 스크린샷:

요약

시리얼 통신은 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 특히 임베디드 개발, SMS 모듈 개발, 다양한 하드웨어 제품에 대한 맞춤형 소프트웨어 분야에서 활용되고 있습니다. 그 중 가장 일반적으로 사용되는 통신 프로토콜은 RS-232 통신 프로토콜입니다. 직렬 통신 개발의 진정한 마스터가 되려면 직렬 통신 프로토콜을 완전히 이해해야 합니다(아직 초보자입니다... 전문가가 안내해 줄 수 있습니다.)

직렬 통신의 또 다른 초점은 데이터 유형을 결정하고 데이터를 수신한 후 유효한 데이터를 추출하는 방법입니다. 이를 해당 프로토콜에 따라 코딩해야 합니다.

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