串口通信在工程应用中很常见。
上位机与下位机
在上位机与下位机通讯过程中常通过有线的串口进行通信,在低速传输模式下串口通信得到广泛使用。
通常上位机指的是PC,下位机指的是单片机或者带微处理器的系统。下位机一般是将模拟信号经过AD采集将模拟量转换为数字量,下位机再经过数字信号处理以后将数字信号通过串口发送到上位机,相反上位机可以给下位机发送一些指令或者信息。常见的通信串口包括RS232、RS485、RS422等。这些串口只是在电平特性有所不同,在上位机与下位机进行数据通信时可以不考虑电平特性,而且现在在硬件上有各种转接接口,使用起来也很方便。
当然在通常做简单的串口UART实验时我们可以使用各种各样的串口助手小软件,但是这些串口小工具有时候并不能很好满足需求,那就尝试着自己写一套属于自己的串口助手?
如何使用java实现上位机与下位机之间的RS485串口通信?
step 1: 下载支持java串口通信的jar包,这里给出下载地址:
http://files.cnblogs.com/files/Dreamer-1/mfz-rxtx-2.2-20081207-win-x86.zip (32bit 下载地址)
http://files.cnblogs.com/files/Dreamer-1/mfz-rxtx-2.2-20081207-win-x64.zip (64位下载地址)
对以上的版本解释一下,因为本人在这里踩了一个坑,32位或者64位是与ecplise/myecplise一致,要是版本弄错了会报错。
step 2:下载了那个jar包解压后会出现一下内容:
这个文件夹里面需要注意两点:jar包RXTXcomm需要导入到java工程里面去。另外就是需要将rxtxParallel.dll与rxtxSerial.dll复制在安转JDK的bin文件下和jre的bin文件夹下面,这样才能保证能够正常使用这个jar包。以下是将两个dll文件复制的位置:
C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_25\bin\
C:\Program Files (x86)\Java\jdk1.8.0_25\jre\bin\
怎么讲jar包导入java工程里面就是比较简单的操作,可以参考:http://jingyan.baidu.com/article/ca41422fc76c4a1eae99ed9f.html
step 3:RXTXComm Api如何使用
接下来就是使用该导入jar包进行编码实现串口通信的功能了。在编码之前先来理一理串口通信的主要环节,本人总结主要分为以下几点:
1)计算机首先需要进行硬件check,查找是否有可用的COM端口,并对该对端口进行简要判断,包括这些端口是否是串口,是否正在使用。以下是部分主要代码:
/*类方法 不可改变 不接受继承 * 扫描获取可用的串口 * 将可用串口添加至list并保存至list */ public static final ArrayList<String> uartPortUseAblefind() { //获取当前所有可用串口 //由CommPortIdentifier类提供方法 Enumeration<CommPortIdentifier> portList=CommPortIdentifier.getPortIdentifiers(); ArrayList<String> portNameList=new ArrayList(); //添加并返回ArrayList while(portList.hasMoreElements()) { String portName=portList.nextElement().getName(); portNameList.add(portName); } return portNameList; }
以下是测试类的测试实例:
ArrayList<String> arraylist=UARTParameterSetup.uartPortUseAblefind(); int useAbleLen=arraylist.size(); if(useAbleLen==0) { System.out.println("没有找到可用的串口端口,请check设备!"); } else { System.out.println("已查询到该计算机上有以下端口可以使用:"); for(int index=0;index<arraylist.size();index++) { System.out.println("该COM端口名称:"+arraylist.get(index)); //测试串口配置的相关方法 } }
2)通过计算机对串口的自检后,可以对串口参数进行简单的配置。常见的配置可以从常见的串口助手中得到启发。以下是一个串口助手的人机交换界面:
以下是对串口设置主要代码:
/* * 串口常见设置 * 1)打开串口 * 2)设置波特率 根据单板机的需求可以设置为57600 ... * 3)判断端口设备是否为串口设备 * 4)端口是否占用 * 5)对以上条件进行check以后返回一个串口设置对象new UARTParameterSetup() * 6)return:返回一个SerialPort一个实例对象,若判定该com口是串口则进行参数配置 * 若不是则返回SerialPort对象为null */ public static final SerialPort portParameterOpen(String portName,int baudrate) { SerialPort serialPort=null; try { //通过端口名识别串口 CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName); //打开端口并设置端口名字 serialPort和超时时间 2000ms CommPort commPort=portIdentifier.open(portName,1000); //进一步判断comm端口是否是串口 instanceof if(commPort instanceof SerialPort) { System.out.println("该COM端口是串口!"); //进一步强制类型转换 serialPort=(SerialPort)commPort; //设置baudrate 此处需要注意:波特率只能允许是int型 对于57600足够 //8位数据位 //1位停止位 //无奇偶校验 serialPort.setSerialPortParams(baudrate, SerialPort.DATABITS_8,SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE); //串口配制完成 log System.out.println("串口参数设置已完成,波特率为"+baudrate+",数据位8bits,停止位1位,无奇偶校验"); } //不是串口 else { System.out.println("该com端口不是串口,请检查设备!"); //将com端口设置为null 默认是null不需要操作 } } catch (NoSuchPortException e) { e.printStackTrace(); } catch (PortInUseException e) { e.printStackTrace(); } catch (UnsupportedCommOperationException e) { e.printStackTrace(); } return serialPort; }
以上代码就是返回一个对象,同时也返回了对象属性,因为对象在java里面是属于传值引用。对以上需要说明的是:在实验时需要连接串口才能让计算机检测到才能让程序工作,这里使用的是RS485转接线:
3)通过以上两个步骤后基本对串口的设置也完成了,对于串口类型的确认例如:RS232/RS485/RS422等,可以作为进一步确认的条件。RS485可以在gnu.io中找到。
接下来就是上位机与下位机之间的双向通信的功能实现了。该部分主要是利用java的输入输出流来实现。以下是主要代码:
/* * 串口数据发送以及数据传输作为一个类 * 该类做主要实现对数据包的传输至下单板机 */ class DataTransimit { /* * 上位机往单板机通过串口发送数据 * 串口对象 seriesPort * 数据帧:dataPackage * 发送的标志:数据未发送成功抛出一个异常 */ public static void uartSendDatatoSerialPort(SerialPort serialPort,byte[] dataPackage) { OutputStream out=null; try { out=serialPort.getOutputStream(); out.write(dataPackage); out.flush(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { //关闭输出流 if(out!=null) { try { out.close(); out=null; System.out.println("数据已发送完毕!"); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } /* * 上位机接收数据 * 串口对象seriesPort * 接收数据buffer * 返回一个byte数组 */ public static byte[] uartReceiveDatafromSingleChipMachine(SerialPort serialPort) { byte[] receiveDataPackage=null; InputStream in=null; try { in=serialPort.getInputStream(); //获取data buffer数据长度 int bufferLength=in.available(); while(bufferLength!=0) { receiveDataPackage=new byte[bufferLength]; in.read(receiveDataPackage); bufferLength=in.available(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return receiveDataPackage; }
通过以上关于Uart两个基本类实现对底层Uart的功能封装,其中一个类主要负责Uart串口自检和基本设置,另外一个类主要has数据传输的两个方法。接下来以一个实例说一说通过RS485串口通信将系统当前时间发送至单板机系统。
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