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串行接口是一種可以將接受來自CPU的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去，同時可將接受的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字符供給CPU的器件。簡單介紹Java的串口通信。接上一篇>>
3.1 事件監(jiān)聽模型
現(xiàn)在我們來看看事件監(jiān)聽模型是如何運作的：
首先需要在你的端口控制類(例如SManager)加上“implements SerialPortEventListener”
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);
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(fā)送.
- DATA_AVAILABLE -有數(shù)據(jù)到達.
- DSR -數(shù)據(jù)設(shè)備準備好.
- FE -幀錯誤.
- OE -溢位錯誤.
- OUTPUT_BUFFER_EMPTY -輸出緩沖區(qū)已清空.
- PE -奇偶校驗錯.
- RI - 振鈴指示.
一般最常用的就是DATA_AVAILABLE--串口有數(shù)據(jù)到達事件。也就是說當串口有數(shù)據(jù)到達時，你可以在serialEvent中接收并處理所收到的數(shù)據(jù)。然而在我的實踐中，遇到了一個十分嚴重的問題。
首先描述一下我的實驗：我的應(yīng)用程序需要接收傳感器節(jié)點從串口發(fā)回的查詢數(shù)據(jù)，并將結(jié)果以圖標的形式顯示出來。串口設(shè)定的波特率是 115200，川口每隔128毫秒返回一組數(shù)據(jù)(大約是30字節(jié)左右)，周期(即持續(xù)時間)為31秒。實測的時候在一個周期內(nèi)應(yīng)該返回4900多個字節(jié)，而用事件監(jiān)聽模型我最多只能收到不到1500字節(jié)，不知道這些字節(jié)都跑哪里去了，也不清楚到底丟失的是那部分數(shù)據(jù)。值得注意的是，這是我將 serialEvent()中所有處理代碼都注掉，只剩下打印代碼所得的結(jié)果。數(shù)據(jù)丟失的如此嚴重是我所不能忍受的，于是我決定采用其他方法。
3.2 串口讀數(shù)據(jù)的線程模型
這個模型顧名思義，就是將接收數(shù)據(jù)的操作寫成一個線程的形式:
- public void startReadingDataThread() {
- Thread readDataProcess = new Thread(new Runnable() {
- public void run() {
- while (newData != -1) {
- try {
- newData = is.read();
- System.out.println(newData);
- //其他的處理過程
- ……….
- } catch (IOException ex) {
- System.err.println(ex);
- return;
- }
- }
- readDataProcess.start();
- }
在我的應(yīng)用程序中，我將收到的數(shù)據(jù)打包放到一個緩存中，然后啟動另一個線程從緩存中獲取并處理數(shù)據(jù)。兩個線程以生產(chǎn)者—消費者模式協(xié)同工作。
這樣，我就圓滿解決了丟數(shù)據(jù)問題。然而，沒高興多久我就又發(fā)現(xiàn)了一個同樣嚴重的問題：雖然這回不再丟數(shù)據(jù)了，可是原本一個周期(31秒)之后，傳感器節(jié)電已經(jīng)停止傳送數(shù)據(jù)了，但我的串口線程依然在努力的執(zhí)行讀串口操作，在控制臺也可以看見收到的數(shù)據(jù)仍在不斷的打印。
原來，由于傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)過快，而我的接收線程處理不過來，所以InputStream就先把已到達卻還沒處理的字節(jié)緩存起來，于是就導致了明明傳感器節(jié)點已經(jīng)不再發(fā)數(shù)據(jù)了，而控制臺卻還能看見數(shù)據(jù)不斷打印這一奇怪的現(xiàn)象。唯一值得慶幸的是最后收到數(shù)據(jù)確實是4900左右字節(jié)，沒出現(xiàn)丟失現(xiàn)象。然而當處理完最后一個數(shù)據(jù)的時候已經(jīng)快1分半鐘了，這個時間遠遠大于節(jié)點運行周期。這一延遲對于一個實時的顯示系統(tǒng)來說簡直是災難!
后來我想，是不是由于兩個線程之間的同步和通信導致了數(shù)據(jù)接收緩慢呢?于是我在接收線程的代碼中去掉了所有處理代碼，僅保留打印收到數(shù)據(jù)的語句，結(jié)果依然如故?？磥聿⒉皇蔷€程間的通信阻礙了數(shù)據(jù)的接收速度，而是用線程模型導致了對于發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送速率過快的情況下的數(shù)據(jù)接收延遲。這里申明一點，就是對于數(shù)據(jù)發(fā)送速率不是如此快的情況下前面者兩種模型應(yīng)該還是好用的，只是特殊情況還是應(yīng)該特殊處理。
3.3 第三種方法
痛苦了許久(Boss天天催我L)之后，偶然的機會，我聽說TinyOS中(又是開源的)有一部分是和我的應(yīng)用程序類似的串口通信部分，于是我下載了它的1.x版的Java代碼部分，參考了它的處理方法。
解決問題的方法說穿了其實很簡單，就是從根源入手。根源不就是接收線程導致的嗎，那好，我就干脆取消接收線程和作為中介的共享緩存，而直接在處理線程中調(diào)用串口讀數(shù)據(jù)的方法來解決問題(什么，為什么不把處理線程也一并取消?----都取消應(yīng)用程序界面不就鎖死了嗎?所以必須保留)于是程序變成了這樣：
- public byte[] getPack(){
- while (true) {
- // PacketLength為數(shù)據(jù)包長度
- byte[] msgPack = new byte[PacketLength];
- for(int i = 0; i < PacketLength; i++){
- if( (newData = is.read()) != -1){
- msgPack[i] = (byte) newData;
- System.out.println(msgPack[i]);
- }
- }
- return msgPack;
- }
- }
在處理線程中調(diào)用這個方法返回所需要的數(shù)據(jù)序列并處理之，這樣不但沒有丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象行出現(xiàn)，也沒有數(shù)據(jù)接收延遲了。這里唯一需要注意的就是當串口停止發(fā)送數(shù)據(jù)或沒有數(shù)據(jù)的時候is.read()一直都返回-1，如果一旦在開始接收數(shù)據(jù)的時候發(fā)現(xiàn)-1就不要理它，繼續(xù)接收，直到收到真正的數(shù)據(jù)為止。
4 結(jié)束語
本文介紹了串口通信的基本知識，以及常用的幾種模式。通過實踐，提出了一些問題，并在最后加以解決。值得注意的是對于第一種方法，我曾將傳感器發(fā)送的時間由128毫秒增加到512毫秒，仍然有很嚴重的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生，所以如果你的應(yīng)用程序需要很精密的結(jié)果，傳輸數(shù)據(jù)的速率又很快的話，就最好不要用第一種方法。
對于第二種方法，由于是線程導致的問題，所以對于不同的機器應(yīng)該會有不同的表現(xiàn)，對于那些處理多線程比較好的機器來說，應(yīng)該會好一些。但是我的機器是Inter 奔四3.0雙核CPU+512DDR內(nèi)存，這樣都延遲這么厲害，還得多強的CPU才行啊?
所以對于數(shù)據(jù)量比較大的傳輸來說，還是用第三種方法吧。不過這個世界問題是很多的，而且未知的問題比已知的問題多的多，說不定還有什么其他問題存在，歡迎你通過下面的聯(lián)系方式和我一起研究。
網(wǎng)站標題：簡單介紹Java的串口通信（下）
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