Java实现RS485串口通信
胜金 人气:0前言
前段时间赶项目的过程中，遇到一个调用RS485串口通信的需求，赶完项目因为楼主处理私事，没来得及完成文章的更新，现在终于可以整理一下当时的demo，记录下来。
首先说一下大概需求：这个项目是机器视觉方面的，AI算法通过摄像头视频流检测画面中的目标事件，比如：火焰、烟雾、人员离岗、吸烟、打手机、车辆超速等，检测到目标事件后上传检测结果到后台系统，
后台系统存储检测结果并推送结果到前端，这里用的是SpringBoot整合WebSocket实现前后端互推消息，感兴趣的同学可以看一看，大家多交流。然后就是今天的主题，系统在推送检测结果到前端的同时，需要触发
声光报警器，现有条件就是系统调用支持RS485串口的继电器控制电路，进而达到打开和关闭报警器的目的。
准备工作
说了这么多可能没什么具体的概念，下面先列出需要的硬件设备及准备工作：
硬件：
USB串口转换器（现在很多主机和笔记本已经没有485串口的接口了，转换器淘宝可以买到）；
RS485继电器（12V，继电器模块有8个通道，模块的寄存器有对应8个通道的命令）；
声光报警器（12V）；
12V电源转换器；
电线若干；
驱动：
USB串口转换驱动；
看了这些硬件，感觉楼主是电工是吧？没错，楼主确实是自己摸索着连接的，下面上图：
线路如何接不是本文的重点，用12V的硬件就是因为安全，楼主可以大胆尝试。。。
接通硬件设备后，在系统中查看串口名称，如下图，可以看到通信端口名称是COM1，其实电脑上每个硬件接口都是有固定名称的，USB插在不同的USB接口上，系统读取到的通信端口名称就是对应接口的名称，这里
的端口名称要记下来，后面编码要用到。
然后是搬砖前的最后一步准备工作：安装驱动。楼主的USB串口转换器是在淘宝上买的，商家提供驱动，在电脑上正常安装驱动即可。
开发实现
首先需要引入rxtx的jar包，Java实现串口通信的依赖，如下：
<dependency>
<groupId>org.rxtx</groupId>
<artifactId>rxtx</artifactId>
<version>2.1.7</version>
</dependency>
引入jar包后，就可以搬砖了，大概思路如下：
1、获取到与串口通信的对象；
2、打开对应串口的端口并建立连接；
3、获取对应通道的命令并发送；
4、接收返回的信息；
5、关闭端口连接。
代码如下：
package com.XXX.utils;
import com.databus.Log;
import gnu.io.*;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
public class RS485Demo extends Thread implements SerialPortEventListener {
//单例模式提供连接串口的对象
private static RS485Demo getInstance(){
if (cRead == null){
synchronized (RS485Demo.class) {
if (cRead == null) {
cRead = new RS485Demo();
// 启动线程来处理收到的数据
cRead.start();
}
}
}
return cRead;
}
// 封装十六进制的打开、关闭命令
private static final List<byte[]> onOrderList = Arrays.asList(
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x00, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0x8C, 0x3A}, new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x01, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0xDD, (byte)0xFA},
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x02, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0x2D, (byte)0xFA}, new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x03, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0x7C, 0x3A},
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x04, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0xCD,(byte) 0xFB}, new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x05, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0x9C, 0x3B},
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x06, (byte) 0xFF, 0x00, (byte) 0x6C, 0x3B}, new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x07, (byte) 0xFF, 0x00, 0x3D, (byte)0xFB});
private static final List<byte[]> offOrderList = Arrays.asList(
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, (byte) 0xCD, (byte)0xCA},new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, (byte) 0x9C, (byte)0x0A},
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, (byte) 0x6C, (byte)0x0A},new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x03, 0x00, 0x00, (byte) 0x3D, (byte)0xCA},
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, (byte) 0x8C, (byte)0x0B},new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00, (byte) 0xDD, (byte)0xCB},
new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x06, 0x00, 0x00, (byte) 0x2D, (byte)0xCB},new byte[]{0x01, 0x05, 0x00, 0x07, 0x00, 0x00, (byte) 0x7C, (byte)0x0B});
// 监听器,这里独立开辟一个线程监听串口数据
// 串口通信管理类
static CommPortIdentifier portId;
static RS485Demo cRead = null;
//USB在主机上的通信端口名称，如：COM1、COM2等
static String COMNUM = "";
static Enumeration<?> portList;
InputStream inputStream; // 从串口来的输入流
static OutputStream outputStream;// 向串口输出的流
static SerialPort serialPort; // 串口的引用
// 堵塞队列用来存放读到的数据
private BlockingQueue<String> msgQueue = new LinkedBlockingQueue<String>();
/**
* SerialPort EventListene 的方法,持续监听端口上是否有数据流
*/
public void serialEvent(SerialPortEvent event) {
switch (event.getEventType()) {
case SerialPortEvent.BI:
case SerialPortEvent.OE:
case SerialPortEvent.FE:
case SerialPortEvent.PE:
case SerialPortEvent.CD:
case SerialPortEvent.CTS:
case SerialPortEvent.DSR:
case SerialPortEvent.RI:
case SerialPortEvent.OUTPUT_BUFFER_EMPTY:
break;
case SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE:// 当有可用数据时读取数据
byte[] readBuffer = null;
int availableBytes = 0;
try {
availableBytes = inputStream.available();
while (availableBytes > 0) {
readBuffer = RS485Demo.readFromPort(serialPort);
String needData = printHexString(readBuffer);
System.out.println(new Date() + "真实收到的数据为：-----" + needData);
availableBytes = inputStream.available();
msgQueue.add(needData);
}
} catch (IOException e) {
}
default:
break;
}
}
/**
* 从串口读取数据
*
* @param serialPort 当前已建立连接的SerialPort对象
* @return 读取到的数据
*/
public static byte[] readFromPort(SerialPort serialPort) {
InputStream in = null;
byte[] bytes = {};
try {
in = serialPort.getInputStream();
// 缓冲区大小为一个字节
byte[] readBuffer = new byte[1];
int bytesNum = in.read(readBuffer);
while (bytesNum > 0) {
bytes = concat(bytes, readBuffer);
bytesNum = in.read(readBuffer);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (in != null) {
in.close();
in = null;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return bytes;
}
/**
* 通过程序打开COM串口，设置监听器以及相关的参数
* @return 返回1 表示端口打开成功，返回 0表示端口打开失败
*/
public int startComPort() {
// 通过串口通信管理类获得当前连接上的串口列表
try {
Log.info("开始获取串口。。。");
portList = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
Log.info("获取串口。。。" + portList);
Log.info("获取串口结果。。。" + portList.hasMoreElements());
while (portList.hasMoreElements()) {
// 获取相应串口对象
Log.info(portList.nextElement());
portId = (CommPortIdentifier) portList.nextElement();
System.out.println("设备类型：--->" + portId.getPortType());
System.out.println("设备名称：---->" + portId.getName());
// 判断端口类型是否为串口
if (portId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
// 判断如果COM4串口存在，就打开该串口
// if (portId.getName().equals(portId.getName())) {
if (portId.getName().equals(COMNUM)) {
try {
// 打开串口名字为COM_4(名字任意),延迟为1000毫秒
serialPort = (SerialPort) portId.open(portId.getName(), 1000);
} catch (PortInUseException e) {
System.out.println("打开端口失败!");
e.printStackTrace();
return 0;
}
// 设置当前串口的输入输出流
try {
inputStream = serialPort.getInputStream();
outputStream = serialPort.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return 0;
}
// 给当前串口添加一个监听器，serialEvent方法监听串口返回的数据
try {
serialPort.addEventListener(this);
} catch (TooManyListenersException e) {
e.printStackTrace();
return 0;
}
// 设置监听器生效，即：当有数据时通知
serialPort.notifyOnDataAvailable(true);
// 设置串口的一些读写参数
try {
// 比特率、数据位、停止位、奇偶校验位
serialPort.setSerialPortParams(9600,
SerialPort.DATABITS_8, SerialPort.STOPBITS_1,
SerialPort.PARITY_NONE);
} catch (UnsupportedCommOperationException e) {
e.printStackTrace();
return 0;
}
return 1;
}
}
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
Log.info(e);
return 0;
}
return 0;
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
try {
System.out.println("--------------任务处理线程运行了--------------");
while (true) {
// 如果堵塞队列中存在数据就将其输出
try {
if (msgQueue.size() > 0) {
String vo = msgQueue.peek();
String vos[] = vo.split(" ", -1);
//根据返回数据可以做相应的业务逻辑操作
// getData(vos);
// sendOrder();
msgQueue.take();
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 16转10计算
public long getNum(String num1, String num2) {
long value = Long.parseLong(num1, 16) * 256 + Long.parseLong(num2, 16);
return value;
}
// 字节数组转字符串
private String printHexString(byte[] b) {
StringBuffer sbf = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < b.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sbf.append(hex.toUpperCase() + " ");
}
return sbf.toString().trim();
}
/**
* 合并数组
*
* @param firstArray 第一个数组
* @param secondArray 第二个数组
* @return 合并后的数组
*/
public static byte[] concat(byte[] firstArray, byte[] secondArray) {
if (firstArray == null || secondArray == null) {
if (firstArray != null)
return firstArray;
if (secondArray != null)
return secondArray;
return null;
}
byte[] bytes = new byte[firstArray.length + secondArray.length];
System.arraycopy(firstArray, 0, bytes, 0, firstArray.length);
System.arraycopy(secondArray, 0, bytes, firstArray.length, secondArray.length);
return bytes;
}
//num：偶数启动报警器，奇数关闭报警器
//commandInfo：偶数打开，奇数关闭；channel：继电器通道；comNum：串口设备通信名称
public static void startRS485(int commandInfo,int channel,String comNum) {
try {
if(cRead == null){
cRead = getInstance();
}
if (!COMNUM.equals(comNum) && null != serialPort){
serialPort.close();
COMNUM = comNum;
}
int i = 1;
if (serialPort == null){
COMNUM = comNum;
//打开串口通道并连接
i = cRead.startComPort();
}
if (i == 1){
Log.info("串口连接成功");
try {
//根据提供的文档给出的发送命令，发送16进制数据给仪器
byte[] b;
if (commandInfo % 2 == 0) {
b = onOrderList.get(channel);
}else{
b = offOrderList.get(channel);
}
System.out.println("发送的数据:" + b);
System.out.println("发出字节数：" + b.length);
outputStream.write(b);
outputStream.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (outputStream != null) {
outputStream.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
//每次调用完以后关闭串口通道
if (null != cRead){
if (null != serialPort){
serialPort.close();
serialPort = null;
}
cRead.interrupt();
cRead = null;
}
}
}else{
Log.info("串口连接失败");
return;
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
Log.info("串口连接失败");
}
}
public static void main(String[] args) {
//打开通道1的电路，对应设备名称COM3
startRS485(0,1,"COM3");
}
}
代码比较繁杂，需要有点耐心才能完全了解，大家可以从startRS485()函数作为切入点阅读代码。当然，这个demo只是抛砖引玉，有相关开发需求的童鞋可以看一看，参考一下大概的思路。
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