详细解读Java的串口编程

什么是串口

串口是一种计算机外部设备与计算机通信的接口标准，它通过串口线连接计算机和设备，在数据传输时通过线上的电压变化来进行信息传递。

Java中实现串口编程

1. 导入rxtxcomm.jar和win32com.dll两个文件，这两个文件提供了Java访问串口的接口。在导入了这两个文件之后，就可以在Java程序中访问串口了。

2. 使用SerialPort类中的getCommPortIdentifier(String portName)方法获取串口的portName，该方法返回一个CommPortIdentifier对象。例如，获取名字为COM6的串口：

CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier("COM6");

1. 使用CommPortIdentifier对象的open(String appName, int timeout)方法打开串口，其中appName为当前应用程序的名称，timeout为打开串口的超时时间。同时，需要判断当前串口是否被占用，如果被占用则需要等待，代码如下：

SerialPort serialPort = (SerialPort) portIdentifier.open("SerialTest", 2000);
//判断当前串口是否被占用
if (serialPort.isCurrentlyOwned()) {
System.out.println("Error: Port is currently in use");
} else {
//设置串口参数
serialPort.setSerialPortParams(9600, SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE);
InputStream in = serialPort.getInputStream();
OutputStream out = serialPort.getOutputStream();
//使用in和out对象进行串口读写操作
}

1. 在打开串口之后可以使用InputStream对象读取串口数据，OutputStream对象写入串口数据。使用示例如下：

InputStream in = serialPort.getInputStream();
OutputStream out = serialPort.getOutputStream();
//读取串口数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = -1;
while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
System.out.print(new String(bytes, 0, len));
}
//写入串口数据
out.write("Hello, SerialPort!".getBytes());

示例说明

示例1：发送指令并接收回复

假设我们需要向指定串口发送“AT”指令，并获取串口返回的结果。具体实现方法如下：

CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier("COM6");
SerialPort serialPort = (SerialPort) portIdentifier.open("SerialTest", 2000);
if (serialPort.isCurrentlyOwned()) {
    System.out.println("Error: Port is currently in use");
} else {
    serialPort.setSerialPortParams(9600, SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE);
    InputStream in = serialPort.getInputStream();
    OutputStream out = serialPort.getOutputStream();
    //发送AT指令
    out.write("AT".getBytes());
    //接收串口返回的结果
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = -1;
    while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
        System.out.print(new String(bytes, 0, len));
    }
    //关闭串口
    serialPort.close();
}

示例2：通过串口发送数据到Arduino控制LED灯

使用Java程序通过串口向Arduino控制LED灯的状态。假设我们需要向指定串口发送命令，使得连接的Arduino板子上的LED灯亮或者灭。具体实现方法如下：

首先，在Arduino板子中编写一个简单的程序，通过串口接收来自计算机的数据，根据数据的内容控制LED灯的亮或者灭。程序内容如下：

int ledPin = 13;

void setup()
{
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  if (Serial.available() > 0)
  {
    char ch = Serial.read();
    if (ch == '1')
    {
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
      Serial.write("LED ON");
    }
    else if (ch == '0')
    {
      digitalWrite(ledPin, LOW);
      Serial.write("LED OFF");
    }
  }
}

然后，在Java程序中通过串口发送命令控制LED灯的状态。具体实现方法如下：

CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier("COM6");
SerialPort serialPort = (SerialPort) portIdentifier.open("SerialTest", 2000);
if (serialPort.isCurrentlyOwned()) {
    System.out.println("Error: Port is currently in use");
} else {
    serialPort.setSerialPortParams(9600, SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE);
    InputStream in = serialPort.getInputStream();
    OutputStream out = serialPort.getOutputStream();
    //向串口发送控制命令，使得LED亮
    out.write("1".getBytes());
    //接收串口返回的结果
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = -1;
    while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
        System.out.print(new String(bytes, 0, len));
    }
    //向串口发送控制命令，使得LED灭
    out.write("0".getBytes());
    //接收串口返回的结果
    bytes = new byte[1024];
    len = -1;
    while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
        System.out.print(new String(bytes, 0, len));
    }
    //关闭串口
    serialPort.close();
}

按照上述方法进行操作，就可以实现通过Java程序与外部设备进行串口通信了。