在 Spring Boot 中实现 COM 口数据监听并解析十六进制数据,结合多线程处理,可通过以下步骤实现:
一、依赖配置
在 pom.xml
中添加串口通信库 RXTXcomm:
xml
<dependency>
<groupId>org.rxtx</groupId>
<artifactId>rxtx</artifactId>
<version>2.2pre2</version>
</dependency>
二、串口配置类
创建串口参数配置类,定义波特率、数据位等参数:
arduino
public class SerialConfig {
private String portName = "COM3"; // 串口号
private int baudRate = 9600; // 波特率
private int dataBits = 8; // 数据位
private int stopBits = 1; // 停止位
private int parity = SerialPort.PARITY_NONE; // 校验位
// Getters and Setters
}
三、多线程串口监听实现
1. 串口服务类(使用 @Async
异步处理)
java
@Service
public class SerialPortListener {
@Autowired
private SerialConfig config;
private SerialPort serialPort;
private ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5); // 线程池
@PostConstruct
public void init() throws Exception {
CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(config.getPortName());
if (portIdentifier.isCurrentlyOwned()) {
throw new RuntimeException("串口被占用");
}
CommPort commPort = portIdentifier.open(this.getClass().getName(), 2000);
if (commPort instanceof SerialPort) {
serialPort = (SerialPort) commPort;
serialPort.setSerialPortParams(
config.getBaudRate(),
config.getDataBits(),
config.getStopBits(),
config.getParity()
);
serialPort.addEventListener(new SerialReader());
serialPort.notifyOnDataAvailable(true);
}
}
// 异步处理接收数据
private class SerialReader implements SerialPortEventListener {
@Override
@Async("serialTaskExecutor") // 指定自定义线程池
public void serialEvent(SerialPortEvent event) {
if (event.getEventType() == SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE) {
try (InputStream in = serialPort.getInputStream()) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = in.read(buffer)) > 0) {
byte[] data = Arrays.copyOf(buffer, len);
executor.submit(() -> processData(data)); // 多线程处理
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
// 十六进制解析方法
private void processData(byte[] data) {
String hexString = bytesToHex(data);
System.out.println("接收数据(Hex): " + hexString);
// 在此添加业务逻辑(如校验、协议解析等)
}
// 字节数组转十六进制字符串
private static String bytesToHex(byte[] bytes) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (byte b : bytes) {
sb.append(String.format("%02X ", b));
}
return sb.toString().trim();
}
@PreDestroy
public void close() {
if (serialPort != null) {
serialPort.close();
}
}
}
2. 自定义线程池配置
less
@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
@Bean(name = "serialTaskExecutor")
public Executor serialTaskExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(5); // 核心线程数
executor.setMaxPoolSize(10); // 最大线程数
executor.setQueueCapacity(100); // 队列容量
executor.setThreadNamePrefix("Serial-Thread-");
executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
executor.initialize();
return executor;
}
}
四、关键实现原理
-
事件驱动模型
通过
SerialPortEventListener
监听DATA_AVAILABLE
事件,避免轮询带来的性能损耗。 -
多线程处理
- 使用
@Async
注解将数据处理逻辑异步化 - 自定义线程池
serialTaskExecutor
控制并发量,防止资源耗尽
- 使用
-
十六进制解析
通过
String.format("%02X ", b)
将字节转为标准十六进制字符串,保留空格分隔符便于阅读。
五、使用示例
typescript
@RestController
public class SerialController {
@Autowired
private SerialPortListener listener;
@GetMapping("/start")
public String startListening() {
return "COM监听已启动";
}
@GetMapping("/hex-data")
public String getLatestHexData() {
// 此处可添加数据缓存逻辑
return "最新数据需通过异步回调获取";
}
}
六、注意事项
-
依赖冲突
确保
rxtxSerial.dll
(Windows)或librxtxSerial.so
(Linux)存在于 JVM 的bin
目录下。 -
线程安全
若需共享数据,使用
ConcurrentLinkedQueue
或BlockingQueue
保证线程安全。 -
异常处理
添加
try-catch
块捕获PortInUseException
、UnsupportedCommOperationException
等异常。 -
性能优化
- 调整串口缓冲区大小:
serialPort.setInputBufferSize(4096)
- 使用 DMA 模式减少 CPU 占用(需硬件支持)
- 调整串口缓冲区大小:
七、扩展功能
-
协议解析
添加 MODBUS、自定义二进制协议等解析逻辑:
arduinoprivate void parseModbus(byte[] data) { // 解析从站地址、功能码、数据区等 }
-
数据持久化
结合数据库或消息队列(如 Kafka)存储解析后的数据:
typescript@Autowired private KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate; private void saveToKafka(String hexData) { kafkaTemplate.send("serial-data-topic", hexData); }
-
心跳检测
定时发送检测命令验证设备在线状态:
ini@Scheduled(fixedRate = 5000) public void sendHeartbeat() { byte[] cmd = hexStringToBytes("01 03 00 00 00 01 84 0A"); serialPort.getOutputStream().write(cmd); }
通过上述方案,可实现高效稳定的 COM 口数据监听与处理,适用于工业控制、物联网设备通信等场景。