摘要：由于Java语言的诸多优点，Java得到了广泛的应用，如今利用Java开发串口通讯已相当成熟，实现简单，可移植性强。文章详细介绍了如何配置开发环境以及使用Java串口API函数编写PC机程序。本程序比使用C++语言编写的串口通讯程序更容易理解，且移植性非常强，视图与控制分开，便于维护和升级。
关键字：Java，JBuilder，KeilC，Java Communications API，串口通讯，RS232，单片机
 
 
1 硬件部分（KeilC）


图1 硬件电路图
串口通讯硬件部分电路，收发器件采用max232，5V供电。J31接一单片机如AT89C52，单片机的串口与max232的10和11脚相连。
max232与微机通过9针接头相连。
本文的实验环境是AT89C52，单片机的内部程序是用KeilC语言编写的，程序功能非常简单，检测到开始信号后从串口读数据，然后把读入的数据发送给串口，遇到结束符停止。C语言代码如下供大家参考。在uv3中含有两个文件comm.h和comm.c，代码分别为：
/********************************************************/
/* comm.h                                               */
/* serial port define, only use in comm project                          */     
/********************************************************/
#define uchar  unsigned char
#define uint    unsigned int
#define length 0x0F       //数据包长度
 
uchar      CR          = 0x0D;
uchar      LF          = 0x0A;
uchar      ESC        = 0x1B;
uchar      SYNC     = 0x01;   //数据包启始符
uchar      PID        = 0x00;   //数据包标示字
uchar      ADDR;                  //串口接收外部命令（片内地址）
uchar      DATA;                   //串口返回片内数据
uchar      ENDP     = 0x00;   //数据包结束符
uchar      ACK              = 0x06;   //串口确认
uchar      ERROR   = 0x18;   //串口错误
 
uchar      wrong[] = "Bad command";
/*END*/
/*******************************************************/
/*comm..c                                            */
/* Write time is 2005.4.15,By Gooseli                  */
/* Copyright is changsha HUNU unversity gooseli.com          */
/* Cpu is At89C51,Fclk is 11.059MHz                                 */
/* Compiler is keilC51 compiler                                           */
/*******************************************************/
 
#include
#include
#include
#include
 
 
void commInit(){
//**************************//
// 8051串口初始化                     //
//**************************//
       SCON    = 0x52;
       PCON    = 0x80;
 
       TMOD   = 0x21;
       TH1      = 0x0FA;
       TL1       = 0x0FA;
       TCON    = 0x40;
//*****************************************************//
// 串口控制器工作于方式1，8位，频率可变。接收允许      //
// 串口波特率系数SMOD = 1                                              //
// 定时器1工作于方式1，8位自动装载。定时器0方式1，16位 //
// 11.059M晶振，波特率 = 9600，TH1 = 0x0FA;            //
//                      19200           0x0FD             //
//                      57600              0x0FF                //
// 3.6864M晶振                   9600            0x0FE             //
//                                        19200            0x0FF                    //
// #3.6864M晶振工作于方式2                                                 //
// #在SMOD = 1时，波特率 = 115200                      //
// 开中断TR1 = 1                                       //
//*****************************************************//
}
 
 
uchar flag;
uchar readln();
void println( uchar *str );
 
main(){  
 
    commInit();                                             //初始化串口
       while(1){
              flag = readln();
       }
}
 
uchar readln(){
       uchar      a;
       uchar      str[length];
       int i;
 
       scanf("%c",&a);                                     //寻找起始符,回车则开始
       if( a==SYNC || a==LF ){
              while(1){
                     printf(" >>");
                     //printf(">>");
                     scanf("%c",&a);
                     if( a==ENDP || a == ESC ){  //如果ESC则对话结束
                            break;    
                     }
                     for( i="0"; i                                                                      //读入数据包，如果溢出或者回车则结束
                            str[i] = a;
                            scanf("%c",&a);
                     }
                     str[i] = ENDP;                            //为数据包添加结束符，“0”
                     printf("%s",str);                 //输出输入值
                    
                     /*To do something by yourself*/
              }
              return ACK;
       }
       printf(" %s >>",wrong);
 
       return ERROR;     
}
/*END*/
2 配置运行环境（JDK）
Java通讯库函数Java Communications API，Java开发工具JBuilderX。
此Java(TM) Communications API Specification 2.0(Windows Platform)是Sun公司为Windows平台提供的一个串口API扩展，可以到 http://java.sun.com/products/javacomm/ 下载。Sun公司还提供了其他操作系统下的API下载，移植性是Java先天的优势，如果需要在其他操作系统运行程序，不需要改动程序本身，只要在操作系统下植入相应的API库函数即可实现。
JBuilder是Borland公司出品的一款功能强大的可视化Java集成开发工具，可以快速开发包括复杂企业级应用系统的各种Java程序，本文的程序都用其实现。当然我们以可使用其他优秀的开发工具，例如开放源代码的Eclipse，功能强大，插件丰富。
在下载Java Communications API压缩文件里找到三个文件：comm.jar，win32comm.dll，javax.comm.properties，这三个文件是把API安装到Windows环境中的重要文件，我们把他们放在我们的JDK里面。
把comm..jar复制到%JAVA_HOME%jrelibext，javax.comm.properties复制到%JAVA_HOME%jrelib，win32comm.dll复制到%JAVA_HOME%in即可。这样我们的程序就可以在Windows环境中运行了，Java Communications API压缩文件中自带有例子，我们可以尝试一下。
接下来我们要把Java Communications API安装到JBuilder里面，如果JBuilder不是使用的外部的JDK，照上面的的步骤再做一次。假如我们外部的JDK和JBuilder的JDK是同一的JDK，我们就直接跳到下一步。
 
1）打开JBuilder，为我们的任务建立一个工程，给它起个有意义的名字，不多讲了。JBuilder会自动生成两个文件，如，工程名为comm，就会生成文件commApplication和commFrame。
2）选择Tools菜单，选择Configure Libraries…，如图1所示。
3）点击New按钮，为JBuilder增加一个函数库。如图2，点击OK即可。
4）下一步为你的工程增加这个库函数，以便你在工程里调用它们。选择Project菜单中的Project Properities选项，左侧选中Paths，右侧选中Required Libraries，单击Add，出现一个小的对话框，选择我们刚才增加的comm函数库，如图3，点击OK两次即可。
现在环境已经配置好了，我们要开始正式工作了。

图2 Configure Library


图2 New Librariy Wizard

图3 Select comm. Library
 
3 程序开发（JBuilderX）
 
1．  与51单片机交互信息，数据库存取（Data）
为了保证数据传输的顺利进行，单片机与PC之间通讯要建立一个协议，在本实例中，采用如下协议：
程序打开串口后，程序发送“启始”符（0x01）表示通讯开始。
通讯开始后，程序就开始发送和接收数据包，数据包以“结束”符（0x00，0x0D, 0x0A）表示结尾。由于单片机受控于PC机，所以单片机一般不主动发送数据，只有在PC机发送一个“命令”，它才会发送一个“回应”。
如果程序“停止”符（0x00），则通讯结束。
2．  界面设计（View）
这部分设计主程序的视图，即使用者看到的部分，包括按钮，下拉菜单，文字编辑框等。
为了程序的可读性，我们将所有的视图从主程序中分离出来，作成Bean的形式，然后在主程序中调用它们。Java提供了五种布局管理形式FlowLayout,，GridLayout， GridBagLayout， BorderLayout,，CardLayout。灵活的运用这些布局，可以达到各种各样的效果，其中GridBagLayout功能强大，使用灵活，本文主要采用这种布局。
3．  主程序设计（Control）
这部分设计程序的实现方法，逻辑步骤。
1）首先定义串口，输入输出流等，如下所示：
package comm;
 
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import javax.comm.*;//包含comm类包，才能使用其API函数
import java.io.*;
import java.util.*;
 
public class CommFrame extends JFrame implements Runnable, SerialPortEventListener {
  JPanel contentPane; //定义一个JPanel，将视图Bean包含进来
  BorderLayout borderLayout1 = new BorderLayout();
  IOBean ioBean = new IOBean();//右侧视图Bean类事例化
  ControlBean controlBean = new ControlBean();//左侧视图Bean类事例化
 
  //Communination define
  static CommPortIdentifier portName;//定义串口
  int portId;
  static Enumeration portList;
  InputStream inputStream;//定义输入流
  OutputStream outputStream;//定义输出流
  SerialPort serialPort;
  Thread readThread;//定义一个线程，程序全双工通讯
  static String TimeStamp;
 
 
  //Construct the frame
  public CommFrame() {
    enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
    try {
      jbInit();//程序初始化
      commInit();//串口初始化
    }catch(Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
 
private void jbInit() throws Exception  {……}
public void commInit() {……}
public void commClose() {……}
 
public void commWrite() {……}
public void CommRead() {……}
public void run() {……}
public void serialEvent(SerialPortEvent event) {…….}//代码如下
 
 
//Overridden so we can exit when window is closed
  protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
    super.processWindowEvent(e);
    if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
      commClose();
      System.exit(0);
    }
  }
}
2）串口初始化，首先监测串口是否被占用，如果没有被占用则打开串口。打开输入输出流以便下面的程序从串口读写数据，定义串口的波特率，位数，停止位，奇偶校验，在使用过程中可以改变这些内容以适应不同的需求。
public void commInit() {
    //Communination ports owned or not
    portId = 1;
    try{
      portList = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
      while (portList.hasMoreElements()) {
        portName = (CommPortIdentifier) portList.nextElement();
        if (portName.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
          if (portName.isCurrentlyOwned()) {//串口是否被占用
  ioBean.Receiver.append(" COM"+portId+"Ownedby"+ portName.getCurrentOwner());
            TimeStamp = new java.util.Date().toString();
            portId ++;
          }else if (portName.getName().equals("COM" + portId)) {
            break;
          }
        }
      }
      //Communination ports init
      try {
  serialPort = (SerialPort) portName.open("Gooseli_MCU_Control_App", 2000);//打开串口
        controlBean.CommPortID.setText("COM" + portId);
        controlBean.OnOff.setText("ON");//开关按钮置开状态
        controlBean.OnOff.setSelected(true);
        TimeStamp = new java.util.Date().toString();
  System.out.println(TimeStamp + ": msg2 - SerialPort COM" + portId + " is opend");
  ioBean.Receiver.append(" COM" + portId + " is opend");//显示区域显示串口被打开
      } catch (PortInUseException e) {
        System.out.println(e);
        ioBean.Receiver.append(" COM" + portId + " " + e);
      }
      try {
        inputStream = serialPort.getInputStream();//打开输入流
      } catch (IOException e) {}
      try {
        outputStream = serialPort.getOutputStream();
        outputStream.write((byte)0x01);//向串口写入启始符开始传送数据包
        ioBean.Receiver.setText(" COM" + portId + ">>" + "Start");
        controlBean.begin.setSelected(true);
      } catch (IOException e) {}
      try {
        serialPort.setSerialPortParams(9600,//波特率
                                       SerialPort.DATABITS_8,//数据位
                                       SerialPort.STOPBITS_1,//停止位
                                       SerialPort.PARITY_NONE);//校验位
      } catch (UnsupportedCommOperationException e) {}
      CommRead();//程序开始从串口读数据
    }catch(Exception e) {}
  }
 
public void commClose() {
    try {
      inputStream.close();
      outputStream.close();
      serialPort.close();
      System.out.println(TimeStamp + ": msg2 - SerialPort COM" + portId + " is closing");
      ioBean.Receiver.append(" COM" + portId + " is closing");
    }catch (Exception e) {
       System.out.println(e);
    }
  }
       3）程序初始化，这里定义了一些事件，以便控制程序的运行。例如开始按钮的事件定义如下：
private void jbInit() throws Exception  {
    contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
    contentPane.setLayout(borderLayout1);
    this.setSize(new Dimension(400, 300));
    this.setTitle("Serial Ports Communication Current");
 
    contentPane.add(ioBean,BorderLayout.CENTER);
    contentPane.add(controlBean, BorderLayout.WEST);
    controlBean.OnOff.addActionListener(
      new ActionListener() {
        public void actionPerformed(ActionEvent ae) {