最近笔者接触到串口编程，网上搜了些资料，顺便整理一下。网上都在推荐使用Java RXTX开源类库，它提供了Windows、Linux等不同操作系统下的串口和并口通信实现，遵循GNU LGPL协议。看起来不错，写个例子试试。

准备运行环境

下载RXTX

RXTX下载地址是：http://fizzed.com/oss/rxtx-for-java

笔者操作系统是Windows10，下载对应版本的压缩包，解压后复制RXTXcomm.jar到D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\ext目录下；复制rxtxParallel.dll和rxtxSerial.dll到D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\bin目录下。

注意：安装jdk时可能也顺便装了jre，需要复制到jdk的jre目录下。

下载Virtual Serial Port Driver

Virtual Serial Port Driver是一款非常好用的虚拟串口模拟软件，可以在计算机模拟串口，方便开发和测试。安装后打开界面如下：

可以看到右侧默认出现COM1和COM2的串口，点击Add pair就可以创建这两个串口了，打开计算机管理，可以看到本机多了这两个端口，如下图所示：

创建项目

创建serialPort项目，如下图所示：

串口工具类

现在可以写一个串口工具类，方便开发和测试，代码如下：

public class SerialPortUtils {

private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(SerialPortUtils.class);

/**

* 打卡串口

* @param portName 串口名

* @param baudRate 波特率

* @param dataBits 数据位

* @param stopBits 停止位

* @param parity 校验位

* @return 串口对象

*/

public static SerialPort open(String portName, Integer baudRate, Integer dataBits,

Integer stopBits, Integer parity) {

SerialPort result = null;

try {

// 通过端口名识别端口

CommPortIdentifier identifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);

// 打开端口，并给端口名字和一个timeout(打开操作的超时时间)

CommPort commPort = identifier.open(portName, 2000);

// 判断是不是串口

if (commPort instanceof SerialPort) {

result = (SerialPort) commPort;

// 设置一下串口的波特率等参数

result.setSerialPortParams(baudRate, dataBits, stopBits, parity);

log.info("打开串口{}成功", portName);

}else{

log.info("{}不是串口", portName);

}

} catch (Exception e) {

log.error("打开串口{}错误", portName, e);

}

return result;

}

/**

* 串口增加数据可用监听器

* @param serialPort

* @param listener

*/

public static void addListener(SerialPort serialPort, DataAvailableListener listener) {

if(serialPort == null){

return;

}

try {

// 给串口添加监听器

serialPort.addEventListener(new SerialPortListener(listener));

// 设置当有数据到达时唤醒监听接收线程

serialPort.notifyOnDataAvailable(Boolean.TRUE);

// 设置当通信中断时唤醒中断线程

serialPort.notifyOnBreakInterrupt(Boolean.TRUE);

} catch (TooManyListenersException e) {

log.error("串口{}增加数据可用监听器错误", serialPort.getName(), e);

}

}

/**

* 从串口读取数据

* @param serialPort

* @return

*/

public static byte[] read(SerialPort serialPort) {

byte[] result = {};

if(serialPort == null){

return result;

}

InputStream inputStream = null;

try {

inputStream = serialPort.getInputStream();

// 缓冲区大小为1个字节，可根据实际需求修改

byte[] readBuffer = new byte[1];

while (inputStream.available() > 0) {

inputStream.read(readBuffer);

result = ArrayUtil.addAll(result, readBuffer);

}

} catch (IOException e) {

log.error("串口{}读取数据错误", serialPort.getName(), e);

} finally {

IoUtil.close(inputStream);

}

return result;

}

/**

* 往串口发送数据

* @param serialPort

* @param data

*/

public static void write(SerialPort serialPort, byte[] data) {

if(serialPort == null){

return;

}

OutputStream outputStream = null;

try {

outputStream = serialPort.getOutputStream();

outputStream.write(data);

outputStream.flush();

} catch (Exception e) {

log.error("串口{}发送数据错误", serialPort.getName(), e);

} finally {

IoUtil.close(outputStream);

}

}

/**

* 关闭串口

* @param serialPort

*/

public static void close(SerialPort serialPort) {

if (serialPort != null) {

serialPort.close();

log.warn("串口{}关闭", serialPort.getName());

}

}

/**

* 查询可用端口

* @return 串口名List

*/

public static List listPortName() {

List result = new ArrayList<>();

// 获得当前所有可用端口

Enumeration serialPorts = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();

if(serialPorts == null){

return result;

}

// 将可用端口名添加到List并返回该List

while (serialPorts.hasMoreElements()) {

result.add(serialPorts.nextElement().getName());

}

return result;

}

}

测试代码

测试代码如下，先不要着急运行，下一步打开串口调试助手协助测试。

public class SerialPortTest {

public static void main(String[] args) throws Exception{

// 打开串口

SerialPort serialPort = SerialPortUtils.open("COM1", 9600, SerialPort.DATABITS_8,

SerialPort.STOPBITS_1, SerialPort.PARITY_NONE);

// 监听串口读取数据

SerialPortUtils.addListener(serialPort, () -> {

byte[] data = SerialPortUtils.read(serialPort);

System.out.println(HexUtil.encodeHexStr(data));

});

// 往串口发送数据

byte[] data = {1, 2, 3};

SerialPortUtils.write(serialPort, data);

/*// 关闭串口

Thread.sleep(2000);

SerialPortUtils.close(serialPort);*/

// 测试可用端口

//SerialPortUtils.listPortName().forEach(o -> System.out.println(o));

}

}

串口调试助手

UartAssist是一款很好用的串口调试助手，先运行串口调试助手，接收设置和发送设置都选择HEX，串口号选择COM2->COM1(测试代码使用的COM1)，其他默认，点击打开串口，然后运行测试代码SerialPortTest，效果如下图所示：

运行测试代码后，串口调试助手显示收到01 02 03，然后串口调试助手点击发送，idea控制台也会显示收到11223344556677，说明COM1和COM2串口互相发送和接收数据成功。

粘包/拆包的解决方案

在实际应用中，有些功能复杂的串口通信可能会发生粘包/拆包的情况，这时可以自建一个缓冲区，用来缓冲数据并处理数据。《Netty权威指南第2版》中，有TCP粘包/拆包问题的解决之道，原理可供参考，需要自己写代码实现，推荐使用Netty的缓冲区ByteBuf，功能强大。

参考资料