在浏览器中和本地计算机串口进行通讯
—Applet+Javascript实现B/S读取二维条码扫描枪信息
(一) 背景 2
(二) Applet实现思路 2
(三) Java Windows串口编程简介 4
(四) Applet + Javascript实现细节 5
(五) Applet数字签名制作步骤 13
(六) 二维条码扫描枪客户端程序使用说明（B/S版） 15
(七) 参考资料 17
(一) 背景
根据公司省府办二维条码项目的要求，需要达到以下的功能：在B/S构架的WEB应用中，能够在客户端的浏览器中，通过二维条码扫描枪，把二维条码中包含的信息读到浏览器中的各个输入区域。
根据前期项目已经开发的功能，我们已经完成了生成国家标准的公文交换PDF417二维条码，这种条码中包含多种信息，如标题、发文单位、发文时间、内容等信息，在WEB应用中，应用的方式类似以下描述：在浏览器中，打开的HTML页面包括各种输入区域，如标题输入区域、内容输入区域等，通过扫描抢，扫出二维条码中包含的信息，自动填入相应的输入区域中。扫描枪接在客户端计算机的串口上。
经过2天的摸索，本功能的程序已经开发实现，在摸索的过程中，发现Internet上这类技术的可用资料非常少，并且大多都是英文的资料，阅读起来很费劲。另外，这样的应用方式肯定不是最后一个，马上公司的新项目海南省行政审批中还会用到，所以把这个技术以文挡方式描述清楚，以方便日后使用。
(二) Applet实现思路
根据上面的需求描述知道，要满足需求，需要完成2个步骤：首先，必须有程序通过和本地计算机进行串口通讯，通过串口读出扫描枪扫出来的二维条码包含的全部信息（IO操作）；第二，读出的条码信息，必须能够送到浏览器脚本语言控制区，通过脚本语言把信息分到各个输入区域中。
Java处理IO操作有先天的优势，所以上述第一个环节，我们理所当然的想到了使用Java进行串口通讯读出扫描枪中所扫描到的二维条码信息，但串口是位于客户端计算机上，在B/S结构的WEB应用中，因此，采用Applet的Java代码进行串口通讯。
为什么要采用Applet，还有另外的一个重要原因。在上面的描述中，还有第二个环节，需要把IO操作的信息，传输到客户端脚本语言控制区域（客户端脚本语言一般选择Javascript），Applet能够和Javascript进行通讯是第一个环节采用Applet的另外一个重要原因。
以上描述可以总结为：Applet读取连接扫描枪的COM口（即串口）的二维条码信息，Javascript获取到Applet读到的信息后，进行相应处理，图示如下：
Applet实现需要考虑的问题是，因为Applet的安全性要求，在普通情况下，Applet是不允许访问本地计算机的资源的，比如，一个Applet不能去访问本地的文件系统，否则，随便在Internet上放一个Applet，把客户端的C盘文件全部删除，那还得了！但是，Applet的设计者并没有全部抑制这些功能，通过其他机制，是可以访问到本地的资源的，串口作为本地资源，就需要用到这种机制，这种机制就是数字签名。对Applet进行数字签名后，可以访问到本地资源。
应该指出，以上的实现思路并不是唯一的可实现的思路，我猜想（没有实践过），javascript+ActiveX，即用ActiveX代替Applet，也能达到相同的效果，我估计，ActiveX也能和javascript脚本语言进行通讯，原理和Applet应该类似。另外，技术总监提出第三种思路：在客户端使用C开发一个读串口的程序（理由是C读串口很方便），然后通过键盘防真技术，把扫描枪的输入模拟成为键盘输入达到输入效果，由于能力和时间的关系，没有被选择，但这是个很好的思路，日后有时间很值得去研究。
(三) Java Windows串口编程简介
Java的IO操作有先天的优势，Java的IO操作是Java的核心之一，串口通讯作为Java IO操作中的一种，已经被封装的非常良好，使用Java进行串口通讯，程序员的工作变得非常简单。
Java进行串口通讯，可以归结成为以下5个过程：
1、 得到串口
2、 OPEN串口
3、 设置串口
4、 得到输入（输出）流，通过流操作，进行串口通讯
5、 CLOSE串口
串口操作包位于comm.jar，这个一个扩展的java包，在标准的JDK中并没有包含这个包，需要额外下载，另外，Java串口通讯还需要用到win32com.dll，在Sun下载comm.jar时，会包含这个dll。
串口通讯的5个过程，在Java 代码中，实现如下：
//第一步：获取串口
CommPortIdentifier portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier("COM1");
//第二步：OPEN串口
SerialPort serialPort = (SerialPort)portId.open("Serial_Communication", 2000);
//第三步：设置串口
serialPort.setSerialPortParams(
9600,
SerialPort.DATABITS_8,
SerialPort.STOPBITS_1,
SerialPort.PARITY_NONE);
//第四步：获取IO流，进行流操作
InputStream is = serialPort.getInputStream();
……
//第五步：关闭串口
serialPort.close();
Java串口通讯的资料在Internet中可以找到很多，本文的重点不在于此，各位需要了解更多这方面的资料，可以在Internet中得到。
(四) Applet + Javascript实现细节
根据以上的描述，来看看实现的细节：
串口通讯有个特点，连接上去以后，它发送过来的信息，程序是不知道什么时候是结束的，因为连接上串口以后，串口的输入输出流一直是间断进行数据传送的，永远没有结束（代码中就是InputStream.read()永远不会有-1），除非人为中断它，否则它一直保持连接。如果只有在Applet的主线程中进行串口通讯，那么输入输出流操作永远也不能退出，其他代码永远也没有机会运行。最好的办法是使用多线程(多线程有是Java的另外一个核心优势，现在是越来越喜欢Java了)，在Applet的主线程中启动工作线程，该线程专门负责读串口信息，把读到的信息送到Applet的属性msg中，msg将被javascript读走。另外，javascript可以和applet通讯，但applet不能和javascript通讯（我目前的理解是如此，不知道有没有错误？），所以，applet是否读到信息，不能主动通知javascript，必须由javascript每隔一段时间来查看，在applet中设置一个布尔变量ready，javascript每隔一定的时间就来查看该变量，如果为真，则表示applet又读到了一个输入信息，此时，javascript可以拿走该信息，并把ready属性更新为false，以免javascript下次查看applet时，又把已读过的信息读出。
根据细节描述，代码实现就很容易了，先来看看Applet代码，Applet代码包含2个Java类：LocalFileApplet和JobThread，前者为Applet主程序，后者为工作线程。
LocalFileApplet.java代码如下：
-------------------------------------------LocalFileApplet.java--------------------------------------------------------------
import javax.comm.*;
import java.applet.Applet;
import java.awt.*;
import java.io.*;
import java.util.Enumeration;
/**
* User: yrw <br>
* Date: 2006-8-17 <br>
* Time: 8:55:40 <br>
*/
public class LocalFileApplet extends Applet {
static{
System.setSecurityManager(null);
String drivername = "com.sun.comm.Win32Driver";
try {
CommDriver driver = (CommDriver) Class.forName(drivername).newInstance();
driver.initialize();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
}
}
private String msg = "";
private boolean ready;
CommPortIdentifier portId ;
SerialPort serialPort;
InputStream is;
public CommPortIdentifier getPortId() {
return portId;
}
public void setPortId(CommPortIdentifier portId) {
this.portId = portId;
}
public SerialPort getSerialPort() {
return serialPort;
}
public void setSerialPort(SerialPort serialPort) {
this.serialPort = serialPort;
}
public InputStream getIs() {
return is;
}
public void setIs(InputStream is) {
this.is = is;
}
public boolean isReady() {
return ready;
}
public void setReady(boolean ready) {
this.ready = ready;
}
public String getMsg() {
return msg;
}
public void setMsg(String msg) {
this.msg = msg;
}
public void paint(Graphics g ){
}
public void initPort(){
try {
portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier("COM1");
serialPort = (SerialPort)portId.open("Serial_Communication", 2000);
serialPort.setSerialPortParams(9600, SerialPort.DATABITS_8,SerialPort.STOPBITS_1,SerialPort.PARITY_NONE);
is = serialPort.getInputStream();
} catch (NoSuchPortException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
} catch (PortInUseException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
} catch (UnsupportedCommOperationException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
}
}
public void cleanPort(){
try {
is.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace(); //To change body of catch statement use File | Settings | File Templates.
}
serialPort.close();
}
public void init(){
initPort();
JobThread job = new JobThread(this);
Thread t = new Thread(job);
t.start();
this.setBounds(0,0,0,0);
this.repaint();
}
public void start(){
}
public void stop(){
cleanPort();
}
private void showPorts(Graphics g ){
g.drawString("扫描本地计算机上的串口：!",10,10);
java.util.List ports = listPorts();
if(ports.size()==0){
g.drawString("本地计算机上没有发现串口：!",10,30);
}else{
int y = 50;
g.drawString("本地计算机上发现"+ports.size()+"个串口：!",10,30);
for (int i = 0; i < ports.size(); i++) {
String port = (String) ports.get(i);
g.drawString(port,10,y);
y += 20;
}
}
}
private java.util.List listPorts(){
java.util.List ports = new java.util.ArrayList();
Enumeration en = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
CommPortIdentifier portId;
while (en.hasMoreElements()) {
portId = (CommPortIdentifier) en.nextElement();
if (portId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL){
ports.add(portId.getName());
}
}
return ports;
}
}
--------------------------------------LocalFileApplet.java--------------------------------------------------------
这个类中，有两个测试方法：listPorts和showPorts，是用来扫描本地计算机上的串口的，本项目中并没有使用到它们。本类中，值得注意的地方有2个：在static代码段中，System.setSecurityManager(null);使得经过数字签名的applet能够顺利访问本地资源，CommDriver driver = (CommDriver) Class.forName(drivername).newInstance();通过手工方式加载串口驱动,免去了去客户端加载驱动配置文件javax.comm.properties可能会引起的路径问题。
JobThread.java代码：
--------------------------------JobThread.Java------------------------------------------------------------
import java.io.InputStream;
import java.io.IOException;
/**
* User: yrw <br>
* Date: 2006-8-17 <br>
* Time: 15:12:42 <br>
*/
public class JobThread implements Runnable{
private LocalFileApplet applet;
public JobThread(LocalFileApplet applet) {
this.applet = applet;
}
public void run() {
InputStream is = applet.getIs();
byte[] buffer = new byte[1024];
try {
while(true){
int ch;
int index=0;
while((ch = is.read())!=-1){
System.out.println(ch);
if(ch==10){
if(buffer[index-1]==13)
break;
}
buffer[index++]=(byte) ch;
}
byte[] bytes = new byte[index-1];
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
bytes[i] = buffer[i];
}
String msg = new String(bytes);
applet.setMsg(msg);
applet.setReady(true);
System.out.println(msg);
applet.repaint();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} ---------------------------------------------JobThread.Java------------------------------------------------------------
JobThread.java就更简单的，几乎没有什么可以描述的，扫描枪每次扫描都会在最后送来一个回车换行符（ASCII码为1310），所以我们通过回车换行符号决定一次扫描结束。
脚本代码：applet.html：
--------------------------------------------- applet.html ------------------------------------------------------------
<!------------------------------------------------------------------------------------------>
<!--
串口扫描枪扫描Applet程序，这段代码调用程序员不能改动！
-->
<OBJECT classid="clsid:8AD9C840-044E-11D1-B3E9-00805F499D93" id="pdf417reader" width="0" height="0">
<PARAM NAME="java_code" VALUE="LocalFileApplet">
<PARAM NAME="java_codebase" VALUE=".">
<PARAM NAME="java_type" VALUE="application/x-java-applet;version=1.4">
<PARAM NAME="ARCHIVE" VALUE="LocalFileApplet.jar" >
<PARAM NAME="scriptable" VALUE="true">
</OBJECT>
<script type="text/javascript">
function process(){
var ready = pdf417reader.isReady();
if(ready){
pdf417reader.setReady(false);
var msg = pdf417reader.getMsg();
htmlDoJob(msg);
}
setTimeout('process()',35);
}
process();
</script>
<!--
以上代码是串口扫描枪扫描Applet程序，调用程序员不能改动！
-->
<!------------------------------------------------------------------------------------------>
<textarea name="msgId" cols=70 rows=20></textarea>
<script>
/**
* 这个函数是js处理函数，当扫描枪读到信息后，自动调用该函数，msg是信息
* 这个函数由调用程序员完成
*/
function htmlDoJob(msg){
document.all.msgId.value=document.all.msgId.value+"\n"+msg;
}
</script>
---------------------------applet.html------------------------------------------------------------
脚本代码也很简单，这里需要注意的是，applet是必须要经过数字签名的，经过数字签名的applet不能使用<applet这样的方式调用，要通过ActiveX方式调用，就如上面的代码<object…，<applet调用方式和<object调用方式之间是可以通过转换工具来自动转换的，如需要深究请查阅相关资料。
(五) Applet数字签名制作步骤
访问本地计算机资源的Applet需要经过数字签名，在上面的Applet程序中，需要用到comm.jar包，这个包也要经过数字签名，所以，可以把comm.jar解压缩，把清单文件和目录(MANIFEST.MF和META-INF)去掉，和自己编写的java类一起打成jar包，经数字签名，发布给用户。
步骤如下：
第一步：产生jar包，命令：
jar cvf LocalFileApplet.jar *.*
第二步：为jar包文件创建keystore和keys。其中，keystore将用来存放密匙(private keys)和公共钥匙的认证，alias为别名，命令：
keytool -genkey -keystore LocalFileApplet.keystore -alias LocalFileApplet
此命令生成了一个名为LocalFileApplet.keystore的keystore文件，接着这条命令，系统会问你好多问题，比如你的公司名称，你的地址，你要设定的密码等等，都由自己的随便写。密码将在第三步和第四步中使，其他信息提供给客户端用户，知道这个数字签名是谁提供的。
第三步：对jar包进行签名，命令：
jarsigner -keystore LocalFileApplet.keystore LocalFileApplet.jar LocalFileApplet
第四步：导出认证文件，命令：
keytool -export -keystore LocalFileApplet.keystore -alias LocalFileApplet -file LocalFileApplet.cer
这个步骤将生成LocalFileApplet.cer文件，发布时，把该文件同jar文件和applet.html文件放在同一个目录即可。
关于applet数字签名，可以参考以下地址，这些地址的描述有可能和本文描述有些差异:
http://www.sace.cn/exams/it/java/view/5044.html
http://www.yesky.com/105/1867605.shtml