Java串口编程例子
最近笔者接触到串口编程，网上搜了些资料，顺便整理一下。网上都在推荐使用Java RXTX开源类库，它提供了Windows、Linux等不同操作系统下的串口和并口通信实现，遵循GNU LGPL协议。看起来不错，写个例子试试。
准备运行环境
下载RXTX
RXTX下载地址是：http://fizzed.com/oss/rxtx-for-java，笔者操作系统是Windows10，下载对应版本的压缩包，解压后复制RXTXcomm.jar到D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext目录下；复制rxtxParallel.dll和rxtxSerial.dll到D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\bin目录下。
注意：安装jdk时可能也顺便装了jre，需要复制到jdk的jre目录下。
下载Virtual Serial Port Driver
Virtual Serial Port Driver是一款非常好用的虚拟串口模拟软件，可以在计算机模拟串口，方便开发和测试。安装后打开界面如下：
可以看到右侧默认出现COM1和COM2的串口，点击Add pair就可以创建这两个串口了，打开计算机管理，可以看到本机多了这两个端口，如下图所示：
创建项目
创建serialPort项目，如下图所示：
源代码地址：https://github.com/wu-boy/serialPort.git
文中所用软件工具等资料下载：https://download.csdn.net/download/wu_boy/14003992
串口工具类
现在可以写一个串口工具类，方便开发和测试，代码如下：
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 数据位
* @param stopBits 停止位
* @param parity 校验位
* @return 串口对象
*/
public static SerialPort open(String portName, Integer baudRate, Integer dataBits,
Integer stopBits, Integer parity) {
SerialPort result = null;
try {
// 通过端口名识别端口
CommPortIdentifier identifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);
// 打开端口，并给端口名字和一个timeout（打开操作的超时时间）
CommPort commPort = identifier.open(portName, 2000);
// 判断是不是串口
if (commPort instanceof SerialPort) {
result = (SerialPort) commPort;
// 设置一下串口的波特率等参数
result.setSerialPortParams(baudRate, dataBits, stopBits, parity);
log.info("打开串口{}成功", portName);
}else{
log.info("{}不是串口", portName);
}
} catch (Exception e) {
log.error("打开串口{}错误", portName, e);
}
return result;
}
/**
* 串口增加数据可用监听器
* @param serialPort
* @param listener
*/
public static void addListener(SerialPort serialPort, DataAvailableListener listener) {
if(serialPort == null){
return;
}
try {
// 给串口添加监听器
serialPort.addEventListener(new SerialPortListener(listener));
// 设置当有数据到达时唤醒监听接收线程
serialPort.notifyOnDataAvailable(Boolean.TRUE);
// 设置当通信中断时唤醒中断线程
serialPort.notifyOnBreakInterrupt(Boolean.TRUE);
} catch (TooManyListenersException e) {
log.error("串口{}增加数据可用监听器错误", serialPort.getName(), e);
}
}
/**
* 从串口读取数据
* @param serialPort
* @return
*/
public static byte[] read(SerialPort serialPort) {
byte[] result = {
};
if(serialPort == null){
return result;
}
InputStream inputStream = null;
try {
inputStream = serialPort.getInputStream();
// 缓冲区大小为1个字节，可根据实际需求修改
byte[] readBuffer = new byte[7];
int bytesNum = inputStream.read(readBuffer);
while (bytesNum > 0) {
result = ArrayUtil.addAll(result, readBuffer);
bytesNum = inputStream.read(readBuffer);
}
} catch (IOException e) {
log.error("串口{}读取数据错误", serialPort.getName(), e);
} finally {
IoUtil.close(inputStream);
}
return result;
}
/**
* 往串口发送数据
* @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{}发送数据错误", serialPort.getName(), e);
} finally {
IoUtil.close(outputStream);
}
}
/**
* 关闭串口
* @param serialPort
*/
public static void close(SerialPort serialPort) {
if (serialPort != null) {
serialPort.close();
log.warn("串口{}关闭", serialPort.getName());
}
}
/**
* 查询可用端口
* @return 串口名List
*/
public static List<String> listPortName() {
List<String> result = new ArrayList<>();
// 获得当前所有可用端口
Enumeration<CommPortIdentifier> serialPorts = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
if(serialPorts == null){
return result;
}
// 将可用端口名添加到List并返回该List
while (serialPorts.hasMoreElements()) {
result.add(serialPorts.nextElement().getName());
}
return result;
}
}
测试代码
测试代码如下，先不要着急运行，下一步打开串口调试助手协助测试。
public class SerialPortTest {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 打开串口
SerialPort serialPort = SerialPortUtils.open("COM1", 9600, SerialPort.DATABITS_8,
SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE);
// 监听串口读取数据
SerialPortUtils.addListener(serialPort, () -> {
byte[] data = SerialPortUtils.read(serialPort);
System.out.println(HexUtil.encodeHexStr(data));
});
// 往串口发送数据
byte[] data = {
1, 2, 3};
SerialPortUtils.write(serialPort, data);
/*// 关闭串口
Thread.sleep(2000);
SerialPortUtils.close(serialPort);*/
// 测试可用端口
//SerialPortUtils.listPortName().forEach(o -> System.out.println(o));
}
}
串口调试助手
UartAssist是一款很好用的串口调试助手，先运行串口调试助手，接收设置和发送设置都选择HEX，串口号选择COM2->COM1（测试代码使用的COM1），其他默认，点击打开串口，然后运行测试代码SerialPortTest，效果如下图所示：
运行测试代码后，串口调试助手显示收到01 02 03，然后串口调试助手点击发送，idea控制台也会显示收到11223344556677，说明COM1和COM2串口互相发送和接收数据成功。
粘包/拆包的解决方案
在实际应用中，有些功能复杂的串口通信可能会发生粘包/拆包的情况，这时可以自建一个缓冲区，用来缓冲数据并处理数据。《Netty权威指南第2版》中，有TCP粘包/拆包问题的解决之道，原理可供参考，需要自己写代码实现，推荐使用Netty的缓冲区ByteBuf，功能强大。
参考资料
1、使用Java实现串口通信（二）
2、Java串口编程
