在Java应用程序与Arduino Uno之间建立串口连接

风筝 · 发表于 2020-2-4 12:27:53

在本篇文章中，我们将主要演示如何在Java应用程序和Arduino Uno之间建立串口连接。本文分为两个部分：在第一部分中，说明了如何从Java应用程序向Arduino发送文本（数字）。此外，Arduino将数字输出到LCD模块（LCM1602 IIC V1）。在第二部分中，使用基本上相同的Java应用程序将数字发送到Arduino，但这一次使用的是在USB-to-TTL模块。这用，Arduino IDE可以使用Arduino的标准串行端口将接收到的数字打印到串口监视器上。

所需的材料清单：

– Arduino Uno开发板

– LCM1602 IIC V1 / LCD模块

– USB转TTL串行适配器

示例第1部分：连接设置

在这一部分中，我们将LCM1602 IIC V1连接到Arduino。 LCM1602有四个引脚：VCC、GND、SDA和SCL。接线很简单：VCC接至Arduino的5V。其他三个引脚在Arduino上具有完全相同的名称：GND接到GND，SDA接到SDA，SCL接到SCL。看一下fritzing文件查看连接的详细信息：

将LCM1602 IIC V1模块连接到Arduino Uno。

Arduino源代码

接下来，我们必须为Arduino Uno写一些代码。代码等待准备好串口，等待被读取的字节。如果读取到了一个字节，则将其打印到LCM1602 IIC V1模块。

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // LiquidCrystal_I2C library
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE); // 0x27 is the i2c address of the LCM1602 IIC v1 module (might differ)
void setup() {
lcd.begin(16, 2); // begins connection to the LCD module
lcd.backlight(); // turns on the backlight
lcd.clear();
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect.
}
lcd.setCursor(0, 0); // set cursor to first row
lcd.print("Init done"); // print to lcd
}
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
byte incomingByte = 0;
incomingByte = Serial.read(); // read the incoming byte:
if (incomingByte != -1) { // -1 means no data is available
lcd.setCursor(0, 0); // set cursor to first row
lcd.print("I received: "); // print out to LCD
lcd.setCursor(0, 1); // set cursor to secon row
lcd.print(incomingByte); // print out the retrieved value to the second row
}
}
}

复制代码

Java源代码

Java应用程序使用jSerialComm库通过标准USB连接将文本发送到Arduino Uno。我利用Maven设置了Java项目和jSerialComm库之间的依赖关系。如果您也是将Maven用于您的项目，那么我的POM文件可能对您有用：

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>de.mschoeffler.arduino.serialcomm</groupId>
<artifactId>de.mschoeffler.arduino.serialcomm.example01</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>ArduinoBasicExample</name>
<build>
<sourceDirectory>src</sourceDirectory>
<plugins>
<plugin>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>3.5.1</version>
<configuration>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.fazecast</groupId>
<artifactId>jSerialComm</artifactId>
<version>1.3.11</version>
</dependency>
</dependencies>
</project>

复制代码

实际的Java源代码只是带有main方法的单个类。建立串口连接。然后，五位数字（0-4）被写入串行端口。最后，关闭串口连接：

package de.mschoeffler.arduino.serialcomm.example01;
import java.io.IOException;
import com.fazecast.jSerialComm.SerialPort;
/**
* Simple application that is part of an tutorial.
* The tutorial shows how to establish a serial connection between a Java and Arduino program.
* @author Michael Schoeffler (www.mschoeffler.de)
*
*/
public class Startup {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
SerialPort sp = SerialPort.getCommPort("/dev/ttyACM1"); // device name TODO: must be changed
sp.setComPortParameters(9600, 8, 1, 0); // default connection settings for Arduino
sp.setComPortTimeouts(SerialPort.TIMEOUT_WRITE_BLOCKING, 0, 0); // block until bytes can be written
if (sp.openPort()) {
System.out.println("Port is open :)");
} else {
System.out.println("Failed to open port :(");
return;
}
for (Integer i = 0; i < 5; ++i) {
sp.getOutputStream().write(i.byteValue());
sp.getOutputStream().flush();
System.out.println("Sent number: " + i);
Thread.sleep(1000);
}
if (sp.closePort()) {
System.out.println("Port is closed :)");
} else {
System.out.println("Failed to close port :(");
return;
}
}
}

复制代码

主要的重要方法调用是SerialPort.getCommPort(...)。该函数只有一个参数，必须是Arduino Uno的设备名称。因此，很有可能需要更改此参数值。您可以通过查看Arduino IDE找出Arduino Uno的设备名称。在工具->端口中，找到所有已连接的设备。为了将代码上传到Arduino，您必须选择相应Arduino的正确设备名称。幸运的是，jSerialComm库需要相同的设备名称。因此，只需将设备名称从Arduino IDE复制到Java源代码即可。

执行

将源代码上传到Arduino并启动Java应用程序，您可以看到LCM1602 IIC V1模块上出现数字0-4。

示例2

在本文的第二部分中，数字（来自Java应用程序）被打印输出到Arduino的默认串口连接。这样，可以从Arduino IDE的串口监视器（工具->串口监视器）查看接收到的数字。Java应用程序无法使用这个标准的USB连接，因为一旦打开串口监视器，串口监视器便已经捕获了该串口。因此，我们使用了USB转TTL串口适配器。

连接设置

通常，USB转TTL适配器至少具有四个引脚：VCC、GND、RX（接收数据）和TX（发送数据）。由于我们将仅使用此适配器从Java应用程序发送数据，因此我们可以忽略RX引脚。 VCC连接到Arduino的5V引脚，GND连接到Arduino的GND引脚，TX连接到Arduino数字引脚＃5（也可以使用其他数字引脚）。

将USB转TTL串行适配器连接到Arduino Uno。

以下是串口适配器的实物连接：

USB-to-TTL串口适配器连接到Arduino Uno。

Arduino源代码：

Arduino程序利用了所谓的软件串口。初始化软件串口对象时，它需要接收和发送引脚的引脚号。由于我们不打算从Arduino Uno传输文本，因此可以将传输引脚设置为任何数字。在这里，我只是将引脚设置为6。

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial sserial(5,6); // receive pin (used), transmit pin (unused)
void setup() {
Serial.begin(9600); // used for printing to serial monitor of the Arduino IDE
sserial.begin(9600); // used to receive digits from the Java application
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect.
}
}
void loop() {
if (sserial.available() > 0) {
byte incomingByte = 0;
incomingByte = sserial.read();
if (incomingByte != -1) {
Serial.print("I received: "); // print out to serial monitor
Serial.println(incomingByte); // print out to serial monitor
}
}
}

复制代码

Java源代码：

Java应用程序与本教程第一部分中使用的应用程序基本相同。唯一的例外是USB转TTL设备的设备名称。您可以再次使用Arduino IDE，因为它也会显示串口适配器的名称。

执行：

如果一切都成功执行，则Arduino IDE的串口监视器应显示五个接收到的数字。

显示Java应用程序（Eclipse IDE）和Arduino Uno之间的串口连接结果。

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