Java串口通信詳解(轉)
序言
說到開源，恐怕很少有人不挑大指稱讚。學生通過開源代碼學到了知識，程序員通過開源類庫獲得了別人的成功經驗及能夠按時完成手頭的工程，商家通過開源軟件賺到了錢……，總之是皆大歡喜。然而開源軟件或類庫的首要缺點就是大多缺乏詳細的說明文檔和使用的例子，或者就是軟件代碼隨便你用，就是文檔，例子和後期服務收錢。
這也難怪，畢竟就像某個著名NBA球員說的那樣：“我還要養家，所以千萬美元以下的合同別找我談，否則我寧可待業”。是啊，支持開源的人也要養家，收點錢也不過分。要想既不花錢又學到知識就只能藉助網絡和《程序員》雜誌了J，我只是想拋磚引玉，爲開源事業做出點微薄共獻，能爲你的工程解決哪怕一個小問題，也就足夠了。
雖然我的這個系列介紹的東西不是什麼Web框架，也不是什麼開源服務器，但是我相信，作爲一個程序員，什麼樣的問題都會遇到。有時候越是簡單的問題反而越棘手；越是小的地方就越是找不到稱手的傢伙。只要你不是整天只與“架構”、“構件”、“框架”打交道的話，相信我所說的東西你一定會用到。
1 串口通信簡介
嵌入式系統或傳感器網絡的很多應用和測試都需要通過PC機與嵌入式設備或傳感器節點進行通信。其中，最常用的接口就是RS-232串口和並口（鑑於USB接口的複雜性以及不需要很大的數據傳輸量，USB接口用在這裏還是顯得過於奢侈，況且目前除了SUN有一個支持USB的包之外，我還沒有看到其他直接支持USB的Java類庫）。SUN的CommAPI分別提供了對常用的RS232串行端口和IEEE1284並行端口通訊的支持。RS-232-C(又稱EIA RS-232-C，以下簡稱RS232)是在1970年由美國電子工業協會(EIA)聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用於串行通訊的標準。RS232是一個全雙工的通訊協議，它可以同時進行數據接收和發送的工作。
1.1 常見的Java串口包
目前，常見的Java串口包有SUN在1998年發佈的串口通信API：comm2.0.jar（Windows下）、comm3.0.jar（Linux/Solaris）；IBM的串口通信API以及一個開源的實現。鑑於在Windows下SUN的API比較常用以及IBM的實現和SUN的在API層面都是一樣的，那個開源的實現又不像兩家大廠的產品那樣讓人放心，這裏就只介紹SUN的串口通信API在Windows平臺下的使用。
1.2 串口包的安裝（Windows下）
到SUN的網站下載javacomm20-win32.zip，包含的東西如下所示：
按照其使用說明（Readme.html）的說法，要想使用串口包進行串口通信，除了設置好環境變量之外，還要將win32com.dll複製到<JDK>/bin目錄下；將comm.jar複製到<JDK>/lib；把javax.comm.properties也同樣拷貝到<JDK>/lib目錄下。然而在真正運行使用串口包的時候，僅作這些是不夠的。因爲通常當運行“java MyApp”的時候，是由JRE下的虛擬機啓動MyApp的。而我們只複製上述文件到JDK相應目錄下，所以應用程序將會提示找不到串口。解決這個問題的方法很簡單，我們只須將上面提到的文件放到JRE相應的目錄下就可以了。
值得注意的是，在網絡應用程序中使用串口API的時候，還會遇到其他更復雜問題。有興趣的話，你可以查看CSDN社區中“關於網頁上Applet用javacomm20讀取客戶端串口的問題”的帖子。
2 串口API概覽
2.1 javax.comm.CommPort
這是用於描述一個被底層系統支持的端口的抽象類。它包含一些高層的IO控制方法，這些方法對於所有不同的通訊端口來說是通用的。SerialPort 和ParallelPort都是它的子類，前者用於控制串行端口而後者用於控這並口，二者對於各自底層的物理端口都有不同的控制方法。這裏我們只關心SerialPort。
2.2 javax.comm.CommPortIdentifier
這個類主要用於對串口進行管理和設置，是對串口進行訪問控制的核心類。主要包括以下方法
l 確定是否有可用的通信端口
l 爲IO操作打開通信端口
l 決定端口的所有權
l 處理端口所有權的爭用
l 管理端口所有權變化引發的事件（Event）
2.3 javax.comm.SerialPort
這個類用於描述一個RS-232串行通信端口的底層接口，它定義了串口通信所需的最小功能集。通過它，用戶可以直接對串口進行讀、寫及設置工作。
2.4 串口API實例
大段的文字怎麼也不如一個小例子來的清晰，下面我們就一起看一下串口包自帶的例子---SerialDemo中的一小段代碼來加深對串口API核心類的使用方法的認識。
2.4.1 列舉出本機所有可用串口
void listPortChoices() {
CommPortIdentifier portId;
Enumeration en = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
// iterate through the ports.
while (en.hasMoreElements()) {
portId = (CommPortIdentifier) en.nextElement();
if (portId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
System.out.println(portId.getName());
}
}
portChoice.select(parameters.getPortName());
}
以上代碼可以列舉出當前系統所有可用的串口名稱，我的機器上輸出的結果是COM1和COM3。
2.4.2 串口參數的配置
串口一般有如下參數可以在該串口打開以前配置進行配置：
包括波特率，輸入/輸出流控制，數據位數，停止位和齊偶校驗。
SerialPort sPort;
try {
sPort.setSerialPortParams(BaudRate,Databits,Stopbits,Parity);
//設置輸入/輸出控制流
sPort.setFlowControlMode(FlowControlIn | FlowControlOut);
} catch (UnsupportedCommOperationException e) {}
2.4.3 串口的讀寫
對串口讀寫之前需要先打開一個串口：
CommPortIdentifier portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(PortName);
try {
SerialPort sPort = (SerialPort) portId.open("串口所有者名稱", 超時等待時間);
} catch (PortInUseException e) {//如果端口被佔用就拋出這個異常
throw new SerialConnectionException(e.getMessage());
}
//用於對串口寫數據
OutputStream os = new BufferedOutputStream(sPort.getOutputStream());
os.write(int data);
//用於從串口讀數據
InputStream is = new BufferedInputStream(sPort.getInputStream());
int receivedData = is.read();
讀出來的是int型，你可以把它轉換成需要的其他類型。
這裏要注意的是，由於Java語言沒有無符號類型，即所有的類型都是帶符號的，在由byte到int的時候應該尤其注意。因爲如果byte的最高位是1，則轉成int類型時將用1來佔位。這樣，原本是10000000的byte類型的數變成int型就成了1111111110000000，這是很嚴重的問題，應該注意避免。
3 串口通信的通用模式及其問題
終於嘮叨完我最討厭的基礎知識了，下面開始我們本次的重點--串口應用的研究。由於向串口寫數據很簡單，所以這裏我們只關注於從串口讀數據的情況。通常，串口通信應用程序有兩種模式，一種是實現SerialPortEventListener接口，監聽各種串口事件並作相應處理；另一種就是建立一個獨立的接收線程專門負責數據的接收。由於這兩種方法在某些情況下存在很嚴重的問題（至於什麼問題這裏先賣個關子J），所以我的實現是採用第三種方法來解決這個問題。
3.1 事件監聽模型
現在我們來看看事件監聽模型是如何運作的
：
l 首先需要在你的端口控制類（例如SManager）加上“implements SerialPortEventListener”
l 在初始化時加入如下代碼：
try {
SerialPort sPort.addEventListener(SManager);
} catch (TooManyListenersException e) {
sPort.close();
throw new SerialConnectionException("too many listeners added");
}
sPort.notifyOnDataAvailable(true);
l 覆寫public void serialEvent(SerialPortEvent e)方法，在其中對如下事件進行判斷：
BI -通訊中斷.
CD -載波檢測.
CTS -清除發送.
DATA_AVAILABLE -有數據到達.
DSR -數據設備準備好.
FE -幀錯誤.