利用Java實(shí)現(xiàn)串口全雙工通訊 
 
2003-03-17· ·ptboy··天極論壇

 
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　　一個(gè)嵌入式系統(tǒng)通常需要通過串口與其主控系統(tǒng)進(jìn)行全雙工通訊，譬如一個(gè)流水線控制系統(tǒng)需要不斷的接受從主控系統(tǒng)發(fā)送來的查詢和控制信息，并將執(zhí)行結(jié)果或查詢結(jié)果發(fā)送回主控系統(tǒng)。本文介紹了一個(gè)簡單的通過串口實(shí)現(xiàn)全雙工通訊的Java類庫，該類庫大大的簡化了對串口進(jìn)行操作的過程。

　　本類庫主要包括：SerialBean.java (與其他應(yīng)用程序的接口), SerialBuffer.java(用來保存從串口所接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)), ReadSerial.java (從串口讀取數(shù)據(jù)的程序)。另外本類庫還提供了一個(gè)例程SerialExample.java 作為示范。在下面的內(nèi)容中將逐一對這幾個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

　　1. SerialBean

　　SerialBean是本類庫與其他應(yīng)用程序的接口。該類庫中定義了SerialBean的構(gòu)造方法以及初始化串口，從串口讀取數(shù)據(jù)，往串口寫入數(shù)據(jù)以及關(guān)閉串口的函數(shù)。具體介紹如下：


　　public SerialBean(int PortID) 

　　本函數(shù)構(gòu)造一個(gè)指向特定串口的SerialBean，該串口由參數(shù)PortID所指定。PortID = 1 表示COM1，PortID = 2 表示COM2，由此類推。

　　public int Initialize() 

　　本函數(shù)初始化所指定的串口并返回初始化結(jié)果。如果初始化成功返回1，否則返回-1。初始化的結(jié)果是該串口被SerialBean獨(dú)占性使用，其參數(shù)被設(shè)置為9600, N, 8, 1。如果串口被成功初始化，則打開一個(gè)進(jìn)程讀取從串口傳入的數(shù)據(jù)并將其保存在緩沖區(qū)中。

　　public String ReadPort(int Length) 

　　本函數(shù)從串口(緩沖區(qū))中讀取指定長度的一個(gè)字符串。參數(shù)Length指定所返回字符串的長度。

　　public void WritePort(String Msg) 

　　本函數(shù)向串口發(fā)送一個(gè)字符串。參數(shù)Msg是需要發(fā)送的字符串。

　　public void ClosePort() 

　　本函數(shù)停止串口檢測進(jìn)程并關(guān)閉串口。

　　SerialBean的源代碼如下：

package serial;

import java.io.*;
import java.util.*;
import javax.comm.*;

/**
*
* This bean provides some basic functions to implement full dulplex
* information exchange through the srial port.
*
*/

public class SerialBean
{
　static String PortName;
　CommPortIdentifier portId;
　SerialPort serialPort;
　static OutputStream out;
　static InputStream in;

　SerialBuffer SB;
　ReadSerial RT;

　/**
　*
　* Constructor
　*
　* @param PortID the ID of the serial to be used. 1 for COM1,
　* 2 for COM2, etc.
　*
　*/

　public SerialBean(int PortID)
　{
　　PortName = "COM" + PortID;
　}

　/**
　*
　* This function initialize the serial port for communication. It starts a
　* thread which consistently monitors the serial port. Any signal captured
　* from the serial port is stored into a buffer area.
　*
　*/

　public int Initialize()
　{

　　int InitSuccess = 1;
　　int InitFail = -1;

　　try
　　{

　　　portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(PortName);

　　　try
　　　{
　　　　serialPort = (SerialPort)
　　　　portId.open("Serial_Communication", 2000);
　　　} catch (PortInUseException e)
　　　{
　　　　return InitFail;
　　　}

　　　//Use InputStream in to read from the serial port, and OutputStream
　　　//out to write to the serial port.

　　try
　　{
　　　in = serialPort.getInputStream();
　　　out = serialPort.getOutputStream();
　　} catch (IOException e)
　　{
　　　return InitFail;
　　}

　//Initialize the communication parameters to 9600, 8, 1, none.

　　try
　　{
　　　serialPort.setSerialPortParams(9600,
　　　SerialPort.DATABITS_8,
　　　SerialPort.STOPBITS_1,
　　　SerialPort.PARITY_NONE);
　　} catch (UnsupportedCommOperationException e)
　　{
　　　return InitFail;
　　}
　} catch (NoSuchPortException e)
　{
　　return InitFail;
　}

　// when successfully open the serial port, create a new serial buffer,
　// then create a thread that consistently accepts incoming signals from
　// the serial port. Incoming signals are stored in the serial buffer.

　SB = new SerialBuffer();
　RT = new ReadSerial(SB, in);
　RT.start();

　// return success information
　
　return InitSuccess;
　}

　/**
　*
　* This function returns a string with a certain length from the incoming
　* messages.
　*
　* @param Length The length of the string to be returned.
　*
　*/

　public String ReadPort(int Length)
　{
　　String Msg;
　　Msg = SB.GetMsg(Length);
　　return Msg;
　}

　/**
　*
　* This function sends a message through the serial port.
　*
　* @param Msg The string to be sent.
　*
　*/

　public void WritePort(String Msg)
　{
　　int c;
　　try
　　{
　　　for (int i = 0; i < Msg.length(); i++)
　　　　out.write(Msg.charAt(i));
　　} catch (IOException e) {}
　}

　/**
　*
　* This function closes the serial port in use.
　*
　*/

　public void ClosePort()
　{
　　RT.stop();
　　serialPort.close();
　}
} 

2. SerialBuffer

　　SerialBuffer是本類庫中所定義的串口緩沖區(qū)，它定義了往該緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)和從該緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)所需要的函數(shù)。

　　public synchronized String GetMsg(int Length) 

　　本函數(shù)從串口(緩沖區(qū))中讀取指定長度的一個(gè)字符串。參數(shù)Length指定所返回字符串的長度。

　　public synchronized void PutChar(int c) 

　　本函數(shù)望串口緩沖區(qū)中寫入一個(gè)字符，參數(shù)c 是需要寫入的字符。

　　在往緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)或者是從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，必須保證數(shù)據(jù)的同步，因此GetMsg和PutChar函數(shù)均被聲明為synchronized并在具體實(shí)現(xiàn)中采措施實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)的同步。

　　SerialBuffer的源代碼如下：

package serial;

/**
*
* This class implements the buffer area to store incoming data from the serial
* port.
*
*/

public class SerialBuffer
{
　private String Content = "";
　private String CurrentMsg, TempContent;
　private boolean available = false;
　private int LengthNeeded = 1;

　/**
　*
　* This function returns a string with a certain length from the incoming
　* messages.
　*
　* @param Length The length of the string to be returned.
　*
　*/

public synchronized String GetMsg(int Length)
{
　LengthNeeded = Length;
　notifyAll();

　if (LengthNeeded > Content.length())
　{
　　available = false;
　　while (available == false)
　　{
　　　try
　　　{
　　　　wait();
　　　} catch (InterruptedException e) { }
　　}
　}

　CurrentMsg = Content.substring(0, LengthNeeded);
　TempContent = Content.substring(LengthNeeded);
　Content = TempContent;
　LengthNeeded = 1;
　notifyAll();
　return CurrentMsg;
}

/**
*
* This function stores a character captured from the serial port to the
* buffer area.
*
* @param t The char value of the character to be stored.
*
*/

public synchronized void PutChar(int c)
{
　Character d = new Character((char) c);
　Content = Content.concat(d.toString());
　if (LengthNeeded < Content.length())
　{
　　available = true;
　}
　notifyAll();
}
}
 

　　3. ReadSerial

　　ReadSerial是一個(gè)進(jìn)程，它不斷的從指定的串口讀取數(shù)據(jù)并將其存放到緩沖區(qū)中。

　　public ReadSerial(SerialBuffer SB, InputStream Port) 

　　本函數(shù)構(gòu)造一個(gè)ReadSerial進(jìn)程，參數(shù)SB指定存放傳入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，參數(shù)Port指定從串口所接收的數(shù)據(jù)流。

　　public void run() 

　　ReadSerial進(jìn)程的主函數(shù)，它不斷的從指定的串口讀取數(shù)據(jù)并將其存放到緩沖區(qū)中。

　　ReadSerial的源代碼如下：

package serial;

import java.io.*;

/**
*
* This class reads message from the specific serial port and save
* the message to the serial buffer.
*
*/

public class ReadSerial extends Thread
{
　private SerialBuffer ComBuffer;
　private InputStream ComPort;

/**
*
* Constructor
*
* @param SB The buffer to save the incoming messages.
* @param Port The InputStream from the specific serial port.
*
*/

public ReadSerial(SerialBuffer SB, InputStream Port)
{
　ComBuffer = SB;
　ComPort = Port;
}

public void run()
{
　int c;
　try
　{
　　while (true)
　　{
　　　c = ComPort.read();
　　　ComBuffer.PutChar(c);
　　}
　} catch (IOException e) {}
}
} 

　　4. SerialExample

　　SerialExample是本類庫所提供的一個(gè)例程。它所實(shí)現(xiàn)的功能是打開串口COM1，對其進(jìn)行初始化，從串口讀取信息對其進(jìn)行處理后將處理結(jié)果發(fā)送到串口。

import serial.*;
import java.io.*;

/**
*
* This is an example of how to use the SerialBean. It opens COM1 and reads
* six messages with different length form the serial port.
*
*/

class SerialExample
{
　public static void main(String[] args)
　{
　　//TO DO: Add your JAVA codes here

　　SerialBean SB = new SerialBean(1);
　　String Msg;
　
　　SB.Initialize();
　　for (int i = 5; i <= 10; i++)
　　{
　　　Msg = SB.ReadPort(i);
　　　SB.WritePort("Reply: " + Msg);
　　}
　　SB.ClosePort();
　}
}
 

　　5. 編譯與調(diào)試

　　本類庫中使用了Java Communication API (javax.comm)。這是一個(gè)Java擴(kuò)展類庫，并不包括在標(biāo)準(zhǔn)的Java SDK當(dāng)中。如果你尚未安裝這個(gè)擴(kuò)展類庫的話，你應(yīng)該從Sun公司的Java站點(diǎn)下載這個(gè)類庫并將其安裝在你的系統(tǒng)上。在所下載的包里面包括一個(gè)安裝說明，如果你沒有正確安裝這個(gè)類庫及其運(yùn)行環(huán)境的話，運(yùn)行這個(gè)程序的時(shí)候你會(huì)找不到串口。

　　正確安裝Java Communication API并將上述程序編譯通過以后，你可以按如下方法測試這個(gè)程序。如果你只有一臺機(jī)器，你可以利用一條RS-232電纜將COM1和COM2連接起來，在COM1上運(yùn)行SerialExample，在COM2上運(yùn)行Windows提供的超級終端程序。如果你有兩臺機(jī)器的話，你可以利用一條RS-232電纜將兩臺機(jī)器的COM1(或者是COM2)連接起來，在一端運(yùn)行例程，另外一端運(yùn)行Windows提供的超級終端程序。如果有必要的
話，可以對SerialExample中所聲明的串口進(jìn)行相應(yīng)改動(dòng)。

　　本程序在Windows 2000 + Java SDK 1.3環(huán)境下編譯通過并成功運(yùn)行。