서문
오픈소스에 관해서라면 큰 손가락질을 하지 않을 사람은 아마 거의 없을 것이다. 학생들은 오픈소스 코드를 통해 지식을 배우고, 프로그래머는 오픈소스 클래스 라이브러리를 통해 다른 사람의 성공적인 경험을 얻고, 프로젝트를 적시에 완료할 수 있으며, 상인은 오픈소스 소프트웨어를 통해 돈을 벌 수 있습니다... 한마디로 모두가 행복합니다. 그러나 오픈 소스 소프트웨어나 클래스 라이브러리의 가장 큰 단점은 대부분 자세한 문서와 사용 예제가 부족하거나, 소프트웨어 코드가 사용자만 사용할 수 있고 문서, 예제 및 사후 서비스에 대해서만 비용을 청구한다는 점입니다. . 한 유명한 NBA 선수가 이렇게 말한 것은 결국 놀라운 일이 아닙니다. "나는 여전히 가족을 부양해야 합니다. 따라서 천만 달러 미만의 계약에 대해 나와 협상하지 마십시오. 그렇지 않으면 차라리 실업자가 될 것입니다." 네, 오픈소스를 지지하는 사람들도 가족을 부양해야 하므로 돈을 받는 것은 그리 큰 금액은 아닙니다. 돈을 쓰지 않고 지식을 배우고 싶다면 인터넷과 인터넷만 사용할 수 있습니다. 저는 단지 오픈 소스 원인에 작은 기여를 하고 싶을 뿐입니다. 프로젝트의 작은 문제라도 해결하는 데 충분합니다.
이번 시리즈에서 소개하는 내용은 웹 프레임워크나 오픈소스 서버는 아니지만, 프로그래머라면 온갖 문제에 부딪히게 마련이라고 생각합니다. 때로는 문제가 단순할수록 더 어려워지고, 장소가 작을수록 그 일을 할 수 있는 사람을 찾는 것이 더 어려워집니다. 하루종일 "아키텍처", "컴포넌트", "프레임워크"만 다루시는 것이 아니라면, 제가 말씀드린 내용을 반드시 활용하실 것이라 믿습니다.
1 직렬 통신 소개
1.1 일반적인 Java 직렬 패키지
1.2 직렬 패키지 설치(Windows에서)
2 직렬 API 개요
2.1 javax.comm.CommPort
2.2 javax.comm.CommPortIdentifier
2.3 javax.comm.SerialPort
2 . 4 직렬 포트 API 예
2.4.1 이 머신에서 사용 가능한 모든 직렬 포트 나열
2.4.2 직렬 포트 매개변수 구성
2.4.3 직렬 읽기 및 쓰기 포트
3 직렬 통신의 일반적인 모드와 문제점
3.1 이벤트 수신 모델
3.2 직렬 포트 읽기 데이터를 위한 스레딩 모델
3.3 세 번째 방법
4 결론
1 직렬 통신 소개
임베디드 시스템이나 센서 네트워크의 많은 애플리케이션과 테스트에는 PC와 임베디드 장치 또는 센서 노드. 그중 가장 일반적으로 사용되는 인터페이스는 RS-232 직렬 포트와 병렬 포트입니다(USB 인터페이스의 복잡성과 많은 양의 데이터 전송이 필요하지 않다는 사실을 고려할 때 USB 인터페이스는 여전히 너무 사치스럽습니다). 또한 SUN 외에도 현재 USB를 직접 지원하는 다른 Java 라이브러리를 본 적이 없습니다. SUN의 CommAPI는 일반적으로 사용되는 RS232 직렬 포트 및 IEEE1284 병렬 포트 통신을 각각 지원합니다. RS-232-C(EIA RS-232-C라고도 함, 이하 RS232)는 1970년 EIA(Electronic Industries Association)가 Bell Systems, 모뎀 제조업체 및 직렬 통신용 컴퓨터 터미널 제조업체와 협력하여 개발했습니다. 표준. RS232는 동시에 데이터를 주고 받을 수 있는 전이중 통신 프로토콜입니다.
1.1 일반적인 Java 직렬 포트 패키지
현재 일반적인 Java 직렬 포트 패키지에는 SUN이 1998년에 출시한 직렬 통신 API인 comm2.0.jar(Windows의 경우), comm3.0이 포함되어 있습니다. jar(Linux/Solaris); IBM의 직렬 통신 API 및 오픈 소스 구현입니다. SUN의 API는 Windows에서 일반적으로 사용되며 IBM의 구현은 API 수준에서 SUN의 구현과 동일하므로 오픈 소스 구현은 두 주요 제조업체의 제품만큼 안심할 수 없습니다. 여기서는 SUN의 직렬 포트 API 사용을 소개합니다. 윈도우 플랫폼.
1.2 시리얼 포트 패키지 설치(Windows 환경)
SUN 홈페이지에 접속하여 javacomm20-win32.zip 내용은 다음과 같습니다.
해당 지침(Readme.html)에 따라 직렬 통신에 직렬 포트 패키지를 사용하려면 환경 변수 설정 외에도 win32com.dll을
네트워크 애플리케이션에서 직렬 포트 API를 사용할 때 다른 더 복잡한 문제에 직면하게 된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 관심이 있으시면 CSDN 커뮤니티의 "웹 페이지에서 클라이언트 직렬 포트를 읽기 위해 javacomm20을 사용하는 애플릿의 문제에 대하여" 게시물을 확인하실 수 있습니다.
2 직렬 포트 API 개요
2.1 javax.comm.CommPort
기본 시스템에서 지원하는 포트를 설명하는 데 사용되는 추상 클래스입니다. 여기에는 모든 다른 통신 포트에 공통되는 몇 가지 고급 IO 제어 방법이 포함되어 있습니다. SerialPort와 ParallelPort는 모두 해당 하위 클래스입니다. 전자는 직렬 포트를 제어하는 데 사용되고 후자는 병렬 포트를 제어하는 데 사용됩니다. 여기서는 SerialPort에만 관심이 있습니다.
2.2 javax.comm.CommPortIdentifier
주로 직렬 포트를 관리하고 설정하는 데 사용되는 클래스입니다. 직렬 포트의 접근 제어를 위한 핵심 클래스입니다. 주로 다음 방법을 포함
l 사용 가능한 통신 포트가 있는지 확인
l IO 작업을 위한 통신 포트 열기
l 포트의 소유권 확인
l 포트 소유권 경합 처리
l 포트 소유권 변경으로 인한 이벤트 관리
2.3 javax.comm.SerialPort
이 클래스는 RS- 232 직렬 포트 직렬 통신에 필요한 최소 기능 세트를 정의하는 직렬 통신 포트의 기본 인터페이스입니다. 이를 통해 사용자는 직렬 포트를 직접 읽고, 쓰고, 설정할 수 있습니다.
2.4 직렬 포트 API 예제
긴 텍스트 단락은 작은 예제만큼 명확하지 않습니다. 직렬 포트 패키지와 함께 제공되는 예제를 살펴보겠습니다. SerialDemo 코드의 단락을 통해 직렬 포트 API의 핵심 클래스를 사용하는 방법에 대한 이해를 심화합니다.
2.4.1 이 시스템에서 사용 가능한 모든 직렬 포트 나열
void listPortChoices() {
CommPortIdentifier portId;
Enumeration en = CommPortIdentifier.getIdentifiers( ) ;
// 포트를 반복합니다.
while (en.hasMoreElements()) {
portId = (CommPortIdentifier) en.nextElement();
if (portId.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_SERIAL) {
}
}
portChoice.select(parameters.getPortName()); COM1 및 COM3.
2.4.2 직렬 포트 매개변수 구성
직렬 포트에는 일반적으로 직렬 포트를 열기 전에 구성할 수 있는 다음과 같은 매개변수가 있습니다.
전송 속도, 입력/출력 흐름 제어, 데이터 비트 수, 정지 비트 및 패리티가 포함됩니다. SerialPort sPort;
try {
sPort.setSerialPortParams(BaudRate,Databits,Stopbits,Parity);
//입/출력 제어 흐름 설정
sPort.setFlowControlMode(FlowControlIn | FlowControlOut);
} catch(UnsupportedCommOperationException e) {}
2.4.3 직렬 포트 읽기 및 쓰기
직렬 port 읽고 쓰기 전에 먼저 직렬 포트를 열어야 합니다.
CommPortIdentifier portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(PortName);
try {
SerialPort sPort = (SerialPort ) portId.open(" 직렬 포트 소유자 이름", 시간 초과 대기 시간);
} catch (PortInUseException e) {//포트가 점유된 경우 이 예외 발생
());
os.write(int data);
//직렬 포트에서 데이터를 읽는 데 사용됩니다
InputStream is = new BufferedInputStream(sPort .getInputStream()) ;
int receivedData = is.read();
는 int 유형을 읽으며 필요에 따라 다른 유형으로 변환할 수 있습니다.
여기서 주의할 점은 Java 언어에는 unsigned 유형이 없기 때문에, 즉 모든 유형이 signed이기 때문에 byte에서 int로 변환할 때 특히 주의해야 합니다. 왜냐하면 바이트의 최상위 비트가 1이면 int 유형으로 변환할 때 1이 자리 표시자로 사용되기 때문입니다. 이런 식으로 원래 바이트 유형 번호 10000000이 int 유형이 되어 1111111110000000이 됩니다. 이는 매우 심각한 문제이므로 피해야 합니다.
직렬 통신의 3가지 일반적인 모드와 문제점
드디어 제가 가장 싫어하는 기본 지식에 대한 이야기를 마쳤습니다. 이번에는 직렬 포트 응용에 대한 연구에 집중하겠습니다. 직렬 포트에 데이터를 쓰는 것은 매우 간단하므로 여기서는 직렬 포트에서 데이터를 읽는 것에만 중점을 둡니다. 일반적으로 직렬 통신 애플리케이션에는 두 가지 모드가 있습니다. 하나는 다양한 직렬 포트 이벤트를 모니터링하고 이에 따라 처리하는 SerialPortEventListener 인터페이스를 구현하는 것이고, 다른 하나는 데이터 수신을 특별히 담당하는 독립적인 수신 스레드를 설정하는 것입니다. 이 두 가지 방법은 경우에 따라 심각한 문제가 있기 때문에(문제에 대해서는 일단 공개하겠습니다), 이 문제를 해결하기 위해 세 번째 방법을 사용하는 것이 구현입니다.
3.1 이벤트 리스닝 모델
이제 이벤트 리스닝 모델이 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다
:
l 먼저 클래스를 제어해야 합니다. 포트(예: SManager) 추가 "implements SerialPortEventListener" 🎜> } catch (TooManyListenersException e) {
sPort.close();
}
sPort.not ifyOnData 사용 가능 (true);
l 다음 이벤트가 판단되는 public void serialEvent(SerialPortEvent e) 메서드를 재정의합니다.
BI - 통신 중단.
CD - 캐리어 감지.
CTS - 전송이 취소되었습니다.
DATA_AVAILABLE - 데이터가 도착했습니다.
DSR - 데이터 장치가 준비되었습니다.
OE - 오버플로 오류
OUTPUT_BUFFER_EMPTY - 출력 버퍼가 비었습니다.
PE - 패리티 오류
RI - 벨 울림 표시.
가장 일반적으로 사용되는 것은 DATA_AVAILABLE입니다. 직렬 포트에는 데이터 도착 이벤트가 있습니다. 즉, 직렬 포트에 데이터가 도착하면 serialEvent에서 수신된 데이터를 수신하고 처리할 수 있습니다. 그러나 실제로는 매우 심각한 문제에 직면했습니다.
먼저 실험에 대해 설명하겠습니다. 내 애플리케이션은 센서 노드가 직렬 포트에서 보낸 쿼리 데이터를 수신하고 결과를 아이콘 형식으로 표시해야 합니다. 직렬 포트에 의해 설정된 전송 속도는 115200입니다. Kawaguchi는 128밀리초마다 데이터 세트(약 30바이트)를 반환하며 주기(즉, 기간)는 31초입니다. 실제 측정 중에는 한 주기에 4900바이트 이상이 반환되어야 하는데, 이벤트 리스닝 모델을 사용하면 최대 1500바이트 미만만 수신할 수 있으며, 이 바이트가 어디로 갔는지 알 수 없습니다. 데이터의 해당 부분이 무엇인지 알 수 있습니다. 이것이 내가 serialEvent()의 모든 처리 코드를 주석 처리하고 인쇄 코드만 남긴 결과라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 데이터 손실의 심각성을 감당할 수 없어서 다른 방법을 사용하기로 결정했습니다.
3.2 직렬 포트 읽기 데이터용 스레드 모델
이름에서 알 수 있듯이 이 모델은 데이터 수신 작업을 스레드 형식으로 작성합니다.
public void startReadingDataThread( ) {
Thread readDataProcess = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while (newData != -1) {
시도해보세요 {
newData = is.read();
<.> system.out.println (newdata) ………내 애플리케이션에서는 수신된 데이터를 캐시에 패키징한 다음 다른 스레드를 시작하여 캐시에서 데이터를 가져와 처리합니다. 두 스레드는 생산자-소비자 모드로 함께 작동하며 데이터 흐름은 아래 그림과 같습니다.
이렇게 해서 데이터 문제를 성공적으로 해결했습니다. 손실. 그러나 만족한 지 얼마 되지 않아 똑같이 심각한 문제를 발견했습니다. 이번에는 더 이상 데이터가 손실되지 않았지만 센서 절전 기능이 한 사이클(31초) 후에 데이터 전송을 중지했지만 직렬 포트 스레드는 여전히 열심히 일하는 동안 직렬 포트 읽기 작업을 수행하기 위해 수신된 데이터가 계속해서 인쇄되고 있는 것을 콘솔에서 볼 수도 있습니다. 센서 노드에서 전송한 데이터가 너무 빠르고 수신 스레드가 이를 처리할 수 없기 때문에 InputStream은 먼저 도착했지만 아직 처리되지 않은 바이트를 캐시하여 센서 노드가 더 이상 전송하지 않는다는 사실이 밝혀졌습니다. 하지만 콘솔에서는 계속해서 데이터가 인쇄되는 이상한 현상을 볼 수 있습니다. 유일한 좋은 점은 수신된 최종 데이터가 실제로 약 4900바이트이며 손실이 없다는 것입니다. 하지만 마지막 데이터 처리 시간은 거의 1분 30초에 달해 노드 운영 주기보다 훨씬 길다. 이러한 지연은 실시간 디스플레이 시스템에 있어서 재앙입니다! 나중에 생각해보니 데이터 수신 속도가 느린 건 두 스레드 간의 동기화와 통신 때문이 아닐까? 그래서 수신 스레드의 코드에서 처리 코드를 모두 제거하고 수신 데이터를 인쇄하는 명령문만 남겼으며 결과는 동일하게 유지되었습니다. 데이터 수신 속도를 방해하는 것은 스레드 간 통신이 아니라 송신자의 데이터 전송 속도가 너무 빠를 때 데이터 수신 지연을 일으키는 스레드 모델인 것 같습니다. 여기서 주목해야 할 점은 이전 두 모델은 데이터 전송 속도가 그렇게 빠르지 않을 때 여전히 유용해야 하지만 특별한 경우는 특별히 처리되어야 한다는 것입니다. 3.3 세 번째 방법 오랜 시간 고생 끝에(사장님이 매일 L을 권유하셨습니다) 우연히 TinyOS(역시 오픈소스)의 일부 부분이 비슷하다는 말을 들었습니다. 광산 애플리케이션의 직렬 통신 부분이 유사하므로 버전 1.x의 Java 코드 부분을 다운로드하여 처리 방법을 참조했습니다. 문제를 해결하는 방법은 실제로 매우 간단합니다. 즉, 근본 원인부터 시작하는 것입니다. 근본 원인은 수신 스레드에 있는 것이 아닌가? 그럼 간단히 수신 스레드와 중개자로서의 공유 캐시를 취소하고, 처리 스레드에서 직접 직렬 포트 읽기 방식을 호출하여 문제를 해결하도록 하겠다(뭐, 왜 안 될까?) 처리 스레드도 사용하고 취소하시겠습니까? ----취소하면 애플리케이션 인터페이스가 잠기지 않습니까? 그래서 유지해야 합니다. 그러면 프로그램은 다음과 같습니다. public byte[] getPack( ){ 동안(사실) { for(int i = 0; i < ; PacketLength; i++){if (((((((((((newData)! "🎜>
msgpack [i] = (byte) newdata;System.Println (msgpack [ i]);
}
msgpack 반환
}
}
필요한 데이터 시퀀스를 반환하고 처리합니다. 이렇게 하면 데이터 손실이 없을 뿐만 아니라 데이터 수신에도 지연이 발생하지 않습니다. 여기서 주의할 점은 직렬 포트가 데이터 전송을 중지하거나 데이터가 없을 때 is.read()가 항상 -1을 반환한다는 것입니다. 데이터 수신을 시작할 때 -1이 발견되면 이를 무시하고 다음이 나올 때까지 계속 수신합니다. 실제 데이터가 데이터로 수신됩니다.
4 결론
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