串口通信学习（GPS模块）2021.5.10
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了串口通信学习（GPS模块）2021.5.10相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
GPS串口通信学习实践 2021.5.10
1、串口通信简介
串口通信（Serial Communication）是利用串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。**串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验**。
1.1 波特率
波特率指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。
1.2 数据位
当计算机发送一个信息包，实际的数据往往不会是8位的，标准的值是6、7和8位。标准的ASCII码是0～127（7位），而扩展的ASCII码是0～255（8位），如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。
1.3 停止位
停止位即用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。
1.4 奇偶校验位
串口通信有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，假设传输的数据位为01001100，如果是奇校验，则奇校验位为0（要确保总共有奇数个1），如果是偶校验，则偶校验位为1（要确保总共有偶数个1）。
2、GPS模块串口通信配置
 正面
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 反面
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2.1 驱动安装
在GPS模块上的USB插入电脑之前，首先向客服人员索要驱动，得到PL2303_Prolific_GPS_AllInOne_1013.exe驱动安装包后，双击运行即可，安装完成后可在控制面板中查看已安装的程序中有PL-2303 USB-to-Serial，表示安装成功。
当然也可以自己从网上下载相关的驱动安装包后安装，也没有问题，如下面的PL2303_Prolific_DriveInstaller_v130.exe和PL2303_64bit_Installer.exe均可。
2.2 插入GPS模块
驱动安装成功后，可以将GPS模块的USB接口插入到电脑的USB接口上，这时电脑右下方会提示成功安装了设备驱动程序，同时在电脑->设备管理器中也可进行查看
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在设备管理器的端口（COM和LPT）下可以看到Prolific USB-to-Serial Comm Port(COM3)，右键->属性可以查看该GPS模块对应端口的具体信息，其中最重要的就是端口设置中的波特率、数据位、停止位和奇偶校验这四个参数。
 常规
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 端口设置
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 驱动程序
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 详细信息
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2.3 GPS模块串口通信数据简介
由于GPS模块接收到的数据遵循NMEA-0183协议，该协议采用ASCII码，其串行通信默认参数为：波特率=9600bps，数据位=8bit，开始位=1bit，停止位=1bit，无奇偶校验。由于数据中包含GPRMC、GPVTG、GPGNS、GPGGA、GPGSA、GPGLL等，但我只需要RMC中一条数据，所以打开串口助手SSCOM3.2，打开COM3串口后通过向GPS模块发送新行$PMTK314,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*29使得模块只输出 GPRMC（这里是客服人员告诉我的指令）
3、Java实现GPS模块串口通信
3.1 所需环境（Eclipse+Java）
 Eclipse
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 Java
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3.2 新建Java工程COMM
打开Eclipse，文件->新建Java Project，输入项目名称为COMM，同时选择对应的JAVA JDK 1.8后确定即可，然后在src文件夹下新建三个Package包（bean、serialport和test），并在bean包下新建GPSRMCMessage类，在serialport包下新建CostomException类、ParamConfig类和SerialPortUtil类，在test包下新建hellodouble类和Operate类。
3.3 各个包下的java类代码
3.3.1 SerialPortUtils.java
package serialport;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.util.Enumeration;
import java.util.TooManyListenersException;
import bean.GPSRMCMessage;
import gnu.io.CommPortIdentifier;
import gnu.io.PortInUseException;
import gnu.io.SerialPort;
import gnu.io.SerialPortEvent;
import gnu.io.SerialPortEventListener;
import gnu.io.UnsupportedCommOperationException;
/**
* 串口参数的配置 串口一般有如下参数可以在该串口打开以前进行配置： 包括串口号，波特率，输入/输出流控制，数据位数，停止位和奇偶校验。
*/
// 注：串口操作类一定要继承SerialPortEventListener
public class SerialPortUtils implements SerialPortEventListener {
// 检测系统中可用的通讯端口类
private CommPortIdentifier commPortId;
// 枚举类型
private Enumeration<CommPortIdentifier> portList;
// RS232串口
private SerialPort serialPort;
// 输入流
private InputStream inputStream;
// 输出流
private OutputStream outputStream;
// 保存串口返回信息
private String data;
// 保存串口返回信息十六进制
private String dataHex;
// 解析后的数据
private GPSRMCMessage gpsrmc_msg;
public int resulti=1;//写txt的个数
@SuppressWarnings("unchecked")
public void init(ParamConfig paramConfig) throws CostomException {
// 获取系统中所有的通讯端口
portList = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
// 记录是否含有指定串口
boolean isExsist = false;
// 循环通讯端口
while (portList.hasMoreElements()) {
commPortId = portList.nextElement();
// 判断是否是串口
if (commPortId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
// 比较串口名称是否是指定串口
if (paramConfig.getSerialNumber().equals(commPortId.getName())) {
// 串口存在
isExsist = true;
// 打开串口
try {
// open:（应用程序名【随意命名】，阻塞时等待的毫秒数）
serialPort = (SerialPort) commPortId.open(Object.class.getSimpleName(), 2000);
// 设置串口监听
serialPort.addEventListener(this);
// 设置串口数据时间有效(可监听)
serialPort.notifyOnDataAvailable(true);
// 设置串口通讯参数:波特率，数据位，停止位,校验方式
serialPort.setSerialPortParams(paramConfig.getBaudRate(), paramConfig.getDataBit(),
paramConfig.getStopBit(), paramConfig.getCheckoutBit());
} catch (PortInUseException e) {
throw new CostomException("端口被占用");
} catch (TooManyListenersException e) {
throw new CostomException("监听器过多");
} catch (UnsupportedCommOperationException e) {
throw new CostomException("不支持的COMM端口操作异常");
}
// 结束循环
break;
}
}
}
// 若不存在该串口则抛出异常
if (!isExsist) {
throw new CostomException("不存在该串口！");
}
}
/**
* 实现接口SerialPortEventListener中的方法 读取从串口中接收的数据
*/
@Override
public void serialEvent(SerialPortEvent event) {
switch (event.getEventType()) {
case SerialPortEvent.BI: // 通讯中断
case SerialPortEvent.OE: // 溢位错误
case SerialPortEvent.FE: // 帧错误
case SerialPortEvent.PE: // 奇偶校验错误
case SerialPortEvent.CD: // 载波检测
case SerialPortEvent.CTS: // 清除发送
case SerialPortEvent.DSR: // 数据设备准备好
case SerialPortEvent.RI: // 响铃侦测
case SerialPortEvent.OUTPUT_BUFFER_EMPTY: // 输出缓冲区已清空
break;
case SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE: // 有数据到达
// 调用读取数据的方法
try {
myReadComm();
} catch (CostomException e) {
e.printStackTrace();
}
break;
default:
break;
}
}
public void myReadComm() throws CostomException {
try {
inputStream = serialPort.getInputStream();
// 通过输入流对象的available方法获取数组字节长度
byte[] readBuffer = new byte[inputStream.available()];
// 从线路上读取数据流
int len = 0;
data = "";
// 从输入流读取数据，直到遇到"\\r\\n"或数据为空，即读取一行数据
while (true) {
len = inputStream.read(readBuffer);
if (len == -1 || len == 0)
break;
data = data.concat(new String(readBuffer, 0, len));
if (data.endsWith("\\r\\n"))
break;
}
System.out.print(data);
// 转为十六进制数据
//dataHex = bytesToHexString(data.getBytes());
//System.out.println(dataHex);
//解析数据
gpsrmc_msg = GPSRMCMessage.parse(data);
System.out.print(gpsrmc_msg.toMyString());
inputStream.close();
inputStream = null;
// //2021.4.11 By jzbg
// FileOutputStream fos = null;
// OutputStreamWriter writer = null;
// String writetxtfilepath = "D:\\\\guotuziyuan\\\\zhongjiban\\\\system\\\\ActiveDemoEarth\\\\WindowsFormsApplication1\\\\bin\\\\x64\\\\Release\\\\tag\\\\result"+resulti+".txt";
// File file = new File(writetxtfilepath);
// fos = new FileOutputStream(file);
// writer = new OutputStreamWriter(fos,"utf-8");
// writer.write(msg.toJJGString());
// writer.close();
// fos.close();
this.resulti++;
} catch (IOException e) {
throw new CostomException("读取串口数据时发生IO异常");
}
}
public void readComm() throws CostomException {
try {
inputStream = serialPort.getInputStream();
// 通过输入流对象的available方法获取数组字节长度
byte[] readBuffer = new byte[inputStream.available()];
// 从线路上读取数据流
int len = 0;
while ((len = inputStream.read(readBuffer)) != -1) {
// 直接获取到的数据
data = new String(readBuffer, 0, len).trim();
// 转为十六进制数据
dataHex = bytesToHexString(readBuffer);
System.out.println("data:" + data);
System.out.println("dataHex:" + dataHex);// 读取后置空流对象
inputStream.close();
inputStream = null;
break;
}
} catch (IOException e) {
throw new CostomException("读取串口数据时发生IO异常");
}
}
public void sendComm(String data) throws CostomException {
byte[] writerBuffer = null;
try {
writerBuffer = hexToByteArray(data);
} catch (NumberFormatException e) {
throw new CostomException("命令格式错误！");
}
try {
outputStream = serialPort.getOutputStream();
outputStream.write(writerBuffer);
outputStream.flush();
} catch (NullPointerException e) {
throw new CostomException("找不到串口。");
} catch (IOException e) {
throw new CostomException("发送信息到串口时发生IO异常");
}
}
public void closeSerialPort() throws CostomException {
if (serialPort != null) {
serialPort.notifyOnDataAvailable(false);
serialPort.removeEventListener();
if (inputStream != null) {
try {
inputStream.close();
inputStream = null;
} catch (IOException e) {
throw new CostomException("关闭输入流时发生IO异常");
}
}
if (outputStream != null) {
try {
outputStream.close();
outputStream = null;
} catch (IOException e) {
throw new CostomException("关闭输出流时发生IO异常");
}
}
serialPort.close();
serialPort = null;
}
}
/**
* 十六进制串口返回值获取
*/
public String getDataHex() {
String result = dataHex;
// 置空执行结果
dataHex = null;
// 返回执行结果
return result;
}
/**
* 串口返回值获取
*/
public String getData() {
String result = data;
// 置空执行结果
data = null;
// 返回执行结果
return result;
}
/**
* Hex字符串转byte
*
* @param inHex
* 待转换的Hex字符串
* @return 转换后的byte
*/
public static byte hexToByte(String inHex) {
return (byte) Integer.parseInt(inHex, 16);
}
/**
* hex字符串转byte数组
*
* @param inHex
* 待转换的Hex字符串
* @return 转换后的byte数组结果
*/
public static byte[] hexToByteArray(String inHex) {
int hexlen = inHex.length();
byte[] result;
if (hexlen % 2 == 1) {
// 奇数
hexlen++;
result = new byte[(hexlen / 2)];
inHex = "0" + inHex;
} else {
// 偶数
result = new byte[(hexlen / 2)];
}
int j = 0;
for (int i = 0; i < hexlen; i += 2) {
result[j] = hexToByte(inHex.substring(i, i + 2));
j++;
}
return result;
}
/**
* 数组转换成十六进制字符串
*
* @param byte[]
* @return HexString
*/
public static final String bytesToHexString(byte[] bArray) {
StringBuffer sb = new StringBuffer(bArray.length);
String sTemp;
for (int i = 0; i < bArray.length; i++) {
sTemp = Integer.toHexString(0xFF & bArray[i]);
if (sTemp.length() < 2)
sb.append(0);
sb.append(sTemp.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
}
3.3.2 CostomException.java
package serialport;
public class CostomException extends Exception{
private static final long serialVersionUID = 4087486187456785575L;
public CostomException() {
super();
}
public CostomException(String message) {
super(message);
}
}
3.3.3 ParamConfig.java
package serialport;
public class ParamConfig {
private String serialNumber;// 串口号
private int baudRate; // 波特率
private int checkoutBit; // 校验位
private int dataBit; // 数据位
private int stopBit; // 停止位
public ParamConfig() {}
/**
* 构造方法
* @param serialNumber 串口号
* @param baudRate 波特率
* @param checkoutBit 校验位
* @param dataBit 数据位
* @param stopBit 停止位
*/
public ParamConfig(String serialNumber, int baudRate, int checkoutBit, int dataBit, int stopBit) {
this.serialNumber = serialNumber;
this.baudRate = baudRate;
this.checkoutBit = checkoutBit;
this.dataBit = dataBit;
this.stopBit = stopBit;
}
public String 以上是关于串口通信学习（GPS模块）2021.5.10的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
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