Java RXTX 实现串口通信
目录
串口（通信）概述
串口调试助手
RXTX 下载与依赖
Java 开发实战
串口(通信)概述
1、串口通信是指串口按位（bit）发送和接收字节
2、串口通信可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据
3、串口通信常用的协议包括 RS-232、RS-422 和 RS-485
4、串口通信，控制线长度可达1200 米
5、串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验，对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。
6、串口对于普通用户来说很陌生，现在的计算机大都已经取消了这个插口，在工业上和电子行业中，这个端口使用的较为频繁。
7、注意串口与 VGA 插口的区别：串口通常为 9 针，2 排 4+5 排列；而 VGA 插口有15 针，3 排 5+5+5 排列
8、一般来说，带有原生串口的主板，其原生串口的串口号默认为 COM1，如果主板带有2个原生串口，则机箱后方的RS232插口为 COM1，主板上还有一个未能引出的串口插槽为 COM2。
9、如果电脑上没有串口，则一般要用 USB 转串口线进行连接，然后像连接键盘、鼠标一样，要安装USB转串口的驱动
如上所示发送数据时应该给 usb 转串口的 com3 发送
| 波特率 | 1、衡量信号传输速率的参数 |
| 数据位 | 1、衡量通信中实际数据位的参数 |
| 停止位 | 1、用于表示单个包的最后一位，典型的值为 1，1.5 和 2 位 |
| 奇偶校验位 | 1、串口通信中一种简单的检错方式 |
串口调试助手
1、如同 tcp、udp 通信可以先使用测试工具一样，串口通信也推荐先使用工具进行调试，因为至少要先确定被控制的硬件(如投影机、智能灯等)没有问题，否则如果控制失败，就无法指定到底是硬件的问题，还是自己软件的问题了。
2、使用调试助手控制成功后，则可以使用 Java 程序再进行控制。
3、可以使用如下的串口调试工具：Serial Port Utility（友善串口调试助手）
4、如果电脑有串口，则可以直接使用串口线连接硬件使用，如果电脑上没有串口，则可以使用 USB 转串口线进行转换，然后为 USB 转串口线安装好驱动即可。
5、通常一台电脑上的串口是有限的，比如一个串口，此时一个串口通过串口线连接到硬件后，只能控制一台硬件，如何一个串口控制多台硬件呢？可以去网上买一个串口分配器，它可以将一个串口输入分成多个串口输出，通常有 4个、8个等。
RXTX 下载与依赖
1、虽然 Java 也有原生串口通信的 API ，但是使用不太方便，可以选择市面上人家封装好的第三方库，其中以 RXTX 较为常用。
2、rxtx.qbang 官网：http://fizzed.com/oss/rxtx-for-java
3、根据自己电脑系统选择下载：
| Version | File | Information |
|---|---|---|
| RXTX-2-2-20081207 | Windows-x64 Windows-x86 |
Based on CVS snapshot of RXTX taken on 2008-12-07 |
4、以 Windows-x64 为例，下载解压后如下：
5、其中的 Install.txt 中官方给出了使用说明，Windows 系统如下：
-----------------------Windows-----------------------------
Choose your binary build - x64 or x86 (based on which version of
the JVM you are installing to)
NOTE: You MUST match your architecture. You can't install the i386
version on a 64-bit version of the JDK and vice-versa.
For a JDK installation:
Copy RXTXcomm.jar ---> \jre\lib\ext
Copy rxtxSerial.dll ---> \jre\bin
Copy rxtxParallel.dll ---> \jre\bin 1）RXTXcomm.jar ：作为项目开发包如果已经导入到了项目中，则可以不必复制到
\jre\lib\ext 下 2）rxtxSerial.dll、rxtxParallel.dll 文件必须放到
\jre\bin 下，如果是 Windows 系统，则也可以放到 C:\Windows\System32 目录下 ，否则运行会报错如下：
java.lang.UnsatisfiedLinkError: no rxtxSerial in java.library.path] with root cause
java.lang.UnsatisfiedLinkError: no rxtxSerial in java.library.path
at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1867)
at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:870)
at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1122)Maven 依赖
1、如果是 Maven 应用，则可以 Maven 中央仓库获取 RXTX 依赖：
org.bidib.jbidib.org.qbang.rxtx
rxtxcomm
2.2
Java 开发实战
1、使用也是很简单，分为三步：
1）打开串口
2）使用 java.io.OutputStream 发送数据，或 java.io.InputStream 读取数据
3）关闭串口
2、完整内容如下：
import gnu.io.*;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Enumeration;
import java.util.List;
/**
* Created by Administrator on 2019/3/18 0018.
* 串口工具类
*/
public class SerialPortTool {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SerialPortTool.class);//slf4j 日志记录器
/**
* 查找电脑上所有可用 com 端口
*
* @return 可用端口名称列表，没有时 列表为空
*/
public static final ArrayList findSystemAllComPort() {
/**
* getPortIdentifiers：获得电脑主板当前所有可用串口
*/
Enumeration portList = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
ArrayList portNameList = new ArrayList<>();
/**
* 将可用串口名添加到 List 列表
*/
while (portList.hasMoreElements()) {
String portName = portList.nextElement().getName();//名称如 COM1、COM2....
portNameList.add(portName);
}
return portNameList;
}
/**
* 打开电脑上指定的串口
*
* @param portName 端口名称，如 COM1，为 null 时，默认使用电脑中能用的端口中的第一个
* @param b 波特率(baudrate)，如 9600
* @param d 数据位（datebits），如 SerialPort.DATABITS_8 = 8
* @param s 停止位（stopbits），如 SerialPort.STOPBITS_1 = 1
* @param p 校验位 (parity)，如 SerialPort.PARITY_NONE = 0
* @return 打开的串口对象，打开失败时，返回 null
*/
public static final SerialPort openComPort(String portName, int b, int d, int s, int p) {
CommPort commPort = null;
try {
//当没有传入可用的 com 口时，默认使用电脑中可用的 com 口中的第一个
if (portName == null || "".equals(portName)) {
List comPortList = findSystemAllComPort();
if (comPortList != null && comPortList.size() > 0) {
portName = comPortList.get(0);
}
}
logger.info("开始打开串口：portName=" + portName + ",baudrate=" + b + ",datebits=" + d + ",stopbits=" + s + ",parity=" + p);
//通过端口名称识别指定 COM 端口
CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);
/**
* open(String TheOwner, int i)：打开端口
* TheOwner 自定义一个端口名称，随便自定义即可
* i：打开的端口的超时时间，单位毫秒，超时则抛出异常：PortInUseException if in use.
* 如果此时串口已经被占用，则抛出异常：gnu.io.PortInUseException: Unknown Application
*/
commPort = portIdentifier.open(portName, 5000);
/**
* 判断端口是不是串口
* public abstract class SerialPort extends CommPort
*/
if (commPort instanceof SerialPort) {
SerialPort serialPort = (SerialPort) commPort;
/**
* 设置串口参数：setSerialPortParams( int b, int d, int s, int p )
* b：波特率（baudrate）
* d：数据位（datebits），SerialPort 支持 5,6,7,8
* s：停止位（stopbits），SerialPort 支持 1,2,3
* p：校验位 (parity)，SerialPort 支持 0,1,2,3,4
* 如果参数设置错误，则抛出异常：gnu.io.UnsupportedCommOperationException: Invalid Parameter
* 此时必须关闭串口，否则下次 portIdentifier.open 时会打不开串口，因为已经被占用
*/
serialPort.setSerialPortParams(b, d, s, p);
logger.info("打开串口 " + portName + " 成功...");
return serialPort;
} else {
logger.error("当前端口 " + commPort.getName() + " 不是串口...");
}
} catch (NoSuchPortException e) {
e.printStackTrace();
} catch (PortInUseException e) {
logger.warn("串口 " + portName + " 已经被占用，请先解除占用...");
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedCommOperationException e) {
logger.warn("串口参数设置错误，关闭串口，数据位[5-8]、停止位[1-3]、验证位[0-4]...");
e.printStackTrace();
if (commPort != null) {//此时必须关闭串口，否则下次 portIdentifier.open 时会打不开串口，因为已经被占用
commPort.close();
}
}
logger.error("打开串口 " + portName + " 失败...");
return null;
}
/**
* 往串口发送数据
*
* @param serialPort 串口对象
* @param order 待发送数据
*/
public static void sendDataToComPort(SerialPort serialPort, byte[] orders) {
OutputStream outputStream = null;
try {
if (serialPort != null) {
outputStream = serialPort.getOutputStream();
outputStream.write(orders);
outputStream.flush();
logger.info("往串口 " + serialPort.getName() + " 发送数据：" + Arrays.toString(orders) + " 完成...");
} else {
logger.error("gnu.io.SerialPort 为null，取消数据发送...");
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (outputStream != null) {
try {
outputStream.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 关闭串口
*
* @param serialport 待关闭的串口对象
*/
public static void closeComPort(SerialPort serialPort) {
if (serialPort != null) {
serialPort.close();
logger.info("关闭串口 " + serialPort.getName());
}
}
/**
* 16进制字符串转十进制字节数组
* 这是常用的方法，如某些硬件的通信指令就是提供的16进制字符串，发送时需要转为字节数组再进行发送
*
* @param strSource 16进制字符串，如 "455A432F5600"，每两位对应字节数组中的一个10进制元素
* 默认会去除参数字符串中的空格，所以参数 "45 5A 43 2F 56 00" 也是可以的
* @return 十进制字节数组, 如 [69, 90, 67, 47, 86, 0]
*/
public static byte[] hexString2Bytes(String strSource) {
if (strSource == null || "".equals(strSource.trim())) {
System.out.println("hexString2Bytes 参数为空，放弃转换.");
return null;
}
strSource = strSource.replace(" ", "");
int l = strSource.length() / 2;
byte[] ret = new byte[l];
for (int i = 0; i < l; i++) {
ret[i] = Integer.valueOf(strSource.substring(i * 2, i * 2 + 2), 16).byteValue();
}
return ret;
}
public static void main(String[] args) {
//发送普通数据
byte[] bytes = new byte[]{1, 2, 3, 4, 5};
SerialPort serialPort = SerialPortTool.openComPort(null, 38400, 8, 1, 0);
SerialPortTool.sendDataToComPort(serialPort, bytes);
SerialPortTool.closeComPort(serialPort);
//发送16进制数据——实际应用中串口通信传输的数据，大都是 16 进制
String hexStrCode = "455A432F5600";
serialPort = SerialPortTool.openComPort(null, 38400, 8, 1, 0);
SerialPortTool.sendDataToComPort(serialPort, hexString2Bytes(hexStrCode));
SerialPortTool.closeComPort(serialPort);
}
}
上面虽然只有发送数据，但是读取也是同理的，无非就是获取输入流进行读取即可。因为读取没有切实的真实测试使用场景，所以就不贴出了。