基于ｊａｖａ数据采集串口通讯的设计和实现

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基于ｊａｖａ数据采集串口通讯的设计和实现

基于ｊａｖａ数据采集串口通讯的设计和实现ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｅｒｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＢａｓｅｄＯｎＪａｖａ（武汉中国地质大学）周海涛高兴锁江晓峰Ｚｈｏｕ，ＨａｉｔａｏＧａｏ，ＸｉｎｇｓｕｏＪｉａｎｇ，Ｘｉａｏｆｅｎｇ摘要：介绍如何编写基于ｊａｖａ的数据采集串口通讯，结合实际应用，对采用Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库进行串口通信设计进行了阐述。关键词：Ｊａｖａ；串口通信；Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ；监听器中图分类号：ＴＰ３１１．５２文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｊａｖａｂａｓｅｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇＳｅｒｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＥｘｐｌａｉｎｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｃｅｄｕｒｅｔｏｄｅｓｉｇｎＳｅｒｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＪａｖａｘ．ｃｏｍｍｃｌａｓｓｌｉｂｒａｒｙｗｉｔｈｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｊａｖａ；ＳｅｒｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ；Ｌｉｓｔｅｎｅｒ文章编号：１００８－０５７０（２００６）０２－１－０１４１－０２引言白沙集团长沙卷烟厂数字化质量管理系统是白沙集团在２００４年实施的一个以提高管理水平和产品质量的崭新的信息化管理系统。质量管理的过程控制和生产过程中的质量数据采集分析显得非常重要，数据多、报表多；较多的手工填表，容易因笔误而影响结果。因此，需要一套自动化过程高、观测快速的数据采集系统软件。Ｊａｖａ由于具有开放性、平台无关性和面向对象等特性，使得其成为了一个理想的软件开发平台。本文作者利用Ｊａｖａ串口通信ＡＰＩ开发了一个用于串口通讯的Ｊａｖａ程序，大大简化了对串口进行操作的过程，Ｊａｖａ串口通信ＡＰＩ（Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ）是一个Ｊａｖａ扩展类库，并不包括在标准的Ｊａｖａ２ＳＤＫ当中，需要进行安装。１系统硬件结构及工作原理本文以该项目中检验科透气度仪ｐｐｍ１００数据的实时采集为例，讨论如何通过串口进行数据的采集。只要硬件包括主控计算机、透气度仪ｐｐｍ１００、ＲＳ２３２连接线。系统的硬件构成如图１所示。计算机的ＣＯＭ口采用的是ＲＳ２３２通信方式，检验员通过透气度仪ｐｐｍ１００随机的进行包装原料的透气度检验，主控计算机通过ＣＯＭ口实时采集到原始数据，分析原始数据后将数据通过网络保存到数据库中。这样避免了以前打印测试结果手工填写的方式，提高了效率，减少了笔误。２系统软件设计软件系统基于面向对象的编程语言，利用Ｊａｖａ及其提供的Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ控件来实现。根据仪器的特性，在本系统中通信协议采用ＡＳＣＩＩ码传输模式，波特率为６００ｂｐｓ，数据位７位，奇校验，停止位１位。由于检验员的检测时间随机的，所以我们在工作之前就要打开数据采集系统进行监视；当仪器请求数据传输时，系统响应请求，仪器得到响应确认数据传输线路有效后，按照预定格式发送数据；数据到达缓冲区后，系统及时读取数据，将分析处理结果通过网络保存在数据库中；系统继续处于监听状态，等待下一次数据的到来。采集模块的流程如图２所示。３利用Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ控件实现串口通信Ｓｕｎ公司在Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库包中提供了完善的串口、并口通信功能。Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库通过ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ对象来对串口事件进行控制，通过ｇｅｔＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ（）方法读取串口的数据，ｇｅｔＯｕｔｐｕｔＳｔｒｅａｍ（）方法向串口写数据；通过ｓｅｔＳｅｒｉ－ａｌＰｏｒｔＰａｒａｍｓ（）方法设置串口的通信协议。对于实时监听的应用程序可以通过ａｄｄＥｖｅｎｔＬｉｓｔｅｎｅｒ（）方法注册监听器；通过ｓｅｒｉａｌＥｖｅｎｔ（）方法设置串口需要响应的事件。当相应的事件或串口错误事件发生时，系统会激活监听程序，然后进行相应的操作。周海涛：硕士基金项目：湖北省自然科学基金（２００３ＡＢＡ０４

Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库的安装方法如下：（１）将Ｓｕｎ公司提供的Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库包ｊａｖａ．ｃｏｍｍ．ｗｉｎ３２．ｚｉｐ（可从ｈｔｔｐ：／／ｊａｖａ．ｓｕｎ．ｃｏｍ下载）解压。（２）将ｗｉｎ３２ｃｏｍ．ｄｌｌ文件拷贝至＜ＪＤＫ＞＼ｂｉｎ目录下。（３）将ｃｏｍｍ．ｊａｒ、ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ．ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ文件拷贝至＜ＪＤＫ＞＼ｌｉｂ目录下。（４）将ｃｏｍｍ．ｊａｒ文件添加到ｃｌａｓｓｐａｔｈ环境变量中。主要代码如下：ｐｏｒｔＬｉｓｔ＝ＣｏｍｍＰｏｒｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ．ｇｅｔＰｏｒｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒｓ（）；／／得到端口的标识符ｗｈｉｌｅ（ｐｏｒｔＬｉｓｔ．ｈａｓＭｏｒｅＥｌｅｍｅｎｔｓ（））｛ｐｏｒｔＩｄ＝（ＣｏｍｍＰｏｒｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）ｐｏｒｔＬｉｓｔ．ｎｅｘｔＥｌｅｍｅｎｔ（）；ｉｆ（ｐｏｒｔＩｄ．ｇｅｔＰｏｒｔＴｙｐｅ（）＝＝ＣｏｍｍＰｏｒｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ．ＰＯＲＴ＿ＳＥＲＩＡＬ）｛／／判断是不是串口ｉｆ（ｐｏｒｔＩｄ．ｇｅｔＮａｍｅ（）．ｅｑｕａｌｓ（＂ＣＯＭ１＂））｛／／判断是不是ＣＯＭ１ＢＳｐｐｍ１００ｒｅａｄｒｅａｄｅｒ＝ｎｅｗＢＳｐｐｍ１００ｒｅａｄ（）；｝｝｝．．．．．．ｐｕｂｌｉｃＢＳｐｐｍ１００ｒｅａｄ（）｛ｔｒｙ｛ｓｅｒｉａｌＰｏｒｔ＝（ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ）ｐｏｒｔＩｄ．ｏｐｅｎ（＂ｐｐｍ１００ＲｅａｄＡｐｐ＂，２０００）；／／打开串口｝ｃａｔｃｈ（ＰｏｒｔＩｎＵｓｅＥｘｃｅｐｔｉｏｎｅ）｛｝ｔｒｙ｛ｉｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ＝ｓｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ｇｅｔＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ（）；／／设定缓冲区｝ｃａｔｃｈ（ＩＯＥｘｃｅｐｔｉｏｎｅ）｛｝ｔｒｙ｛ｓｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ａｄｄＥｖｅｎｔＬｉｓｔｅｎｅｒ（ｔｈｉｓ）；／／注册监听器｝ｃａｔｃｈ（ＴｏｏＭａｎｙＬｉｓｔｅｎｅｒｓＥｘｃｅｐｔｉｏｎｅ）｛｝ｓｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ｎｏｔｉｆｙＯｎＤａｔａＡｖａｉｌａｂｌｅ（ｔｒｕｅ）；ｔｒｙ｛／／设定串口的物理参数ｓｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ｓｅｔＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＰａｒａｍｓ（６００，／／波特率ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ＤＡＴＡＢＩＴＳ＿７，／／数据位７位ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ＳＴＯＰＢＩＴＳ＿１，／／停止位１位ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ．ＰＡＲＩＴＹ＿ＮＯＮＥ）；／／校验位奇校验｝ｃａｔｃｈ（ＵｎｓｕｐｐｏｒｔｅｄＣｏｍｍＯｐｅｒａｔｉｏｎＥｘｃｅｐｔｉｏｎｅ）｛｝ｒｅａｄＴｈｒｅａｄ＝ｎｅｗＴｈｒｅａｄ（ｔｈｉｓ）；ｒｅａｄＴｈｒｅａｄ．ｓｔａｒｔ（）；／／开始监听的进程……ｐｕｂｌｉｃｖｏｉｄｓｅｒｉａｌＥｖｅｎｔ（ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔｅｖｅｎｔ）｛／／监听的操作ｓｗｉｔｃｈ（ｅｖｅｎｔ．ｇｅｔＥｖｅｎｔＴｙｐｅ（））｛／／注册监听响应的事件，下面是各种事件ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＢＩ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＯＥ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＦＥ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＰＥ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＣＤ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＣＴＳ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＤＳＲ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＲＩ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＯＵＴＰＵＴ＿ＢＵＦＦＥＲ＿ＥＭＰＴＹ：ｃａｓｅＳｅｒｉａｌＰｏｒｔＥｖｅｎｔ．ＤＡＴＡ＿ＡＶＡＩＬＡＢＬＥ：｛ｂｙｔｅ［］ｒｅａｄＢｕｆｆｅｒ＝ｎｅｗｂｙｔｅ［７］；／／设置缓冲区的大小，前面我们设定的数据位７位，所以此处缓冲区为７位。ｔｒｙ｛ｗｈｉｌｅ（（ｉｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ．ｒｅａｄ（ｒｅａｄＢｕｆｆｅｒ））！＝０）｛／／读取数据，判断他是否为空……／／数据的分析处理并将处理结果存放到数据库中｝其他要注意的地方：由于Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库的特殊要求，在我们调试完成后客户端的主控计算机上也要安装该类库，安装方法与调试安装方法一样。４结束语串口数据的实时采集应用非常广泛，主要有两种方法，一个是用微软的ＭＳＣｏｍｍ控件，另一个是用ＳＵＮ公司的Ｊａｖａｘ．ｃｏｍｍ类库。目前大多数技术人员使用的事前一种方法，而Ｊａｖａ语言的诸多特点也预示着利用Ｊａｖａ语言开发串口通讯程序会越来越多，所以本文对其进行了分析介绍，希望能够给开发串口通讯数据采集系统的人员提供借鉴。文中所给出的设计方案在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００上调试通过，并在长沙卷烟厂检验科的实际工作中得到了成功应用。该项目的成功实施，提高了检验科检测数据的安全性和正确性，为白沙集团数字化质量管理系统的其他模块提供了及时有效的数据，为提高产品的质量提供了帮助。参考文献［１］ｈｔｔｐ：／／ｊａｖａ．ｓｕｎ．ｃｏｍ［２］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｊｗｔｅｃｈ．ｃｏｍ／（见６８页）

证本论文研究内容的可行性，作者进行了仿真实验，并与采用常规ＰＩＤ控制器的纠偏系统在性能上进行了比较。为了简化起见，我们把带材纠偏系统的模型设为：（６）由试验获得参数，Ｋ＝１，Ｔ＝１２００ｓ，τ＝１００ｓ，针对以上数学模型分别设计了ＰＩＤ控制器和模糊免疫ＰＩＤ控制器，传统ＰＩＤ的控制参数：Ｋｐ＝０．８６０，ＫＩ＝０．０００２１８，ＫＤ＝０．０００９５７，模糊免疫ＰＩＤ的控制参数：Ｋ＝０．５，η＝０．６。取采样时间Ｔｓ＝３５０ｓ。模糊控制输入、输出的隶属函数如图３和图４所示。系统仿真曲线如图５所示。对比两种控制器的超调量和调整时间，结果表明，免疫模糊ＰＩＤ控制比传统ＰＩＤ控制效果更好，显示出较好的鲁棒性。５结束语本文针对新型变压器铁芯横向宽度不相等的展开带成型卷绕纠偏控制系统，设计了一种模糊免疫ＰＩＤ控制器。通过实际应用表明，模糊免疫ＰＩＤ算法在控制过程中动态无扰自调整，提高了系统的动态特性并消除了过程的稳态误差，效果优于单独的常规ＰＩＤ算法。参考文献［１］张智星，孙春在，［日］水谷英二．神经－模糊和软件算法［Ｍ］．西安交通大学出版社，２０００．［２］王鹏锋，秦建敏，吕华芳．一种新型的地下水水位自动监控系统［Ｊ］．微计算机信息，２００５，１：３３－３５［３］何勇华，付兴武等．模糊控制的微型制冷系统［Ｊ］．微计算机信息，２００５，２：１３－１５作者简介：万宗顺（１９８１－），男，民族汉，控制理论与控制工程专业研究生，主要从事计算机控制的研究。石金华（１９４８－），男，民族汉，副教授，硕士生导师，主要从事计算机控制系统理论与应用的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｅｎｇｈｕｏ４５６＠１６３．ｃｏｍＡｕｔｈｏｒｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：Ｗａｎ，Ｚｏｎｇｓｈｕｎ（１９８１－），ｍａｌｅ，ＴｈｅＨａｎｎａｔｉｏｎａｌｉｔｙ，ＴｈｅｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔｏｆＣｏｎ－ｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｏｒｙａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，ｈｅｉｓｅｎｇａｇｅｄｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍａｉｎｌｙ．ＳｈｉＪｉｎＨｕａ（１９４８－），ｍａｌｅ，ＴｈｅＨａｎｎａｔｉｏｎａｌｉｔｙ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ｈｉｅｒｏｐｈａｎｔｏｆｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔ，ｈｅｉｓｅｎｇａｇｅｄｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．（２０００５１上海东华大学信息科学与技术学院）万宗顺石金华（ＳｃｈｏｏｌｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｏｎｇＨｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａｎｇＨａｉ，２０００５１）Ｗａｎ，ＺｏｎｇｓｈｕｎＳｈｉ，Ｊｉｎｈｕａ联系地址：（２０００５１上海市延安西路１８８２号东华大学信息学院）石金华（投稿日期：２００５．７．２６）（修稿日期：２００５．８．６）（接第１４２页）［３］章学静；何宾韩；月秋基于雷达信号模拟器的串口通信的设计［Ｊ］，微计算机信息，２００５，３：１５０－１５１作者简介：周海涛（１９８１—），男（汉族），湖北省老河口，硕士，中国地质大学计算机学院，研究方向：计算机网络、信息安全、网格计算。电子邮箱：ｚｈｏｕｈｔ２００４＠ｅｙｏｕ．ｃｏｍ；高兴锁（１９４５—），男（汉族），河北，教授，硕士生导师，中国地质大学计算机学院教授，研究方向：计算机网络、信息安全。江晓峰（１９８０—），男（汉族），湖北武汉，硕士，中国地质大学计算机学院，研究方向：电子商务、信息安全。Ａｕｔｈｏｒｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：Ｚｈｏｕ，Ｈａｉｔａｏ，１９８１，ｍａｌｅ，ｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔ，ｔｈｅｍａｊｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｃｏｍ－ｐｕｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｇｉｒｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｇａｏ，Ｘｉｎｇｓｕｏ，１９４５，ｍａｌｅ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ｔｈｅｍａｊｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｃｏｍｐｕｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｊｉａｎｇ，Ｘｉａｏｆｅｎｇ，１９８０，ｍａｌｅ，ｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔ，ｔｈｅｍａｊｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｍｅｒｃｅａｎｄｉｎｆｏｒｍａ－ｔｉｏｎｓｅｃｕｒｉｔｙ．（４３００７４湖北武汉中国地质大学计算机学院）周海涛高兴锁江晓峰（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖ．ｏｆＧｅｏ－ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ，４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ｚｈｏｕ，ＨａｉｔａｏＧａｏ，ＸｉｎｇｓｕｏＪｉａｎｇ，Ｘｉａｏｆｅｎｇ通信地址：（４３００７４湖北武汉中国地质大学（武汉）硕１２００３２０班）周海涛（投稿日期：２００５．７．１６）（修稿日期：２００５．８．１

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