14/02/201404/03/2020

Comunicação Serial Java + Arduino

ÍNDICE DE CONTEÚDO

Sobre a comunicação Serial Java + Arduino

Neste artigo demonstrarei como ligar e desligar um led, através de comandos enviados pela porta serial (USB) utilizando Java e uma placa Arduino.

Para ler outro artigo que aborda a comunicação serial clique aqui para ler o artigo de Fábio Souza, e caso queira saber mais sobre programação no Arduino clique aqui.

Mas por que utilizar Universal Serial Bus (USB)?

A comunicação USB é uma tecnologia que tornou mais simples e rápida a conexão de diversos tipos de aparelhos (Pendrives,MP3-players, impressoras, celulares, HDs externos, etc). Além de facilitar a conexão de diversos dispositivos, o padrão USB oferece:

Plug-and-play: a maioria dos dispositivos são reconhecidos automaticamente;
Alimentação: os dispositivos não precisam ser ligados a uma fonte de energia externa, já que a própria USB fornece energia. (Lembrado a USB fornece no máximo 5 Volts e 500 mA de corrente);
Múltipla conexão: vários dispositivos podem ser conectados através de uma única porta, mas para isso deve-se utilizar um Hub;
Compatibilidade: são compatíveis com a maioria dos sistemas operacionais disponíveis no mercado.

A comunicação entre os sistemas embarcados e os computadores muitas vezes são realizadas via porta paralela (DB25) e porta serial (DB-9). A utilização desses meios de comunicação pode facilitar uma alteração futura mas, por outro lado, dependendo do dispositivo, a implementação do software no computador pode ser complexa e trabalhosa. Além do mais, podemos danificar permanentemente a placa mãe do computador quando estamos utilizando a porta paralela e ocorre uma descarga elétrica ou invertermos a polaridade de um componente.

Esse artigo foi elaborado utilizado o Arduino Mega 2560, NetBeans 7.4, Windows 7 Professional x64 e Ubuntu 12.04 LTS (x64), estou considerando que as IDE's Arduino 1.0.5 ou superior e NetBeans 7.4 ou superior já estejam instaladas e funcionando corretamente.

Obs.: Pode-se utilizar também o Arduino Uno, ADK, Pro.

Passo 01: Download dos arquivos

Acesse o site e faça download dos arquivos rxtxSerial.dll, librxtxSerial.so e RXTXcomm.jar.

Obs.: Lembrando de que devemos fazer download dos arquivos de acordo a arquitetura do sistema operacional 32-bits (x86) ou 64-bits (x64).

Passo 02: Instalação dos arquivos

Windows

Copie o arquivo rxtxSerial.dll para:

C:\Program Files\Java\jdkx.x.x\bin, onde x.x.x é a versão do JDK, por exemplo C:\Program Files\Java\jdk1.6.40\bin;
C:\Program Files\Java\jrex\bin, onde x é a versão do JRE, por exemplo C:\Program Files\Java\jre7\bin;
C:\Windows\System32;
C:\Windows\SysWOW64 (caso sistema operacional 64-bits (x64)).

Copie o arquivo RXTXcomm.jar para:

C:\Program Files\Java\jre\jrex\lib\ext, onde x é a versão do JRE, por exemplo C:\Program Files\Java\jre7\lib\ext.

Linux

Copie o arquivo librxtxSerial.so para:

/usr/lib/, exemplo: cp /home/Usuario/librxtxSerial.so /usr/lib/.

Copie o arquivo RXTXcomm.jar para:

/usr/share/java/, exemplo.: cp /home/Usuario/RXTXcomm.jar /usr/share/java/.

Passo 03: Programa Arduino

Conecte o cabo USB no Arduino e abra a IDE do Arduino, defina a porta COM (Tools > Serial Port > COM3 ou /dev/ttyUSB0), digite o código abaixo e depois clique no upload. Pronto, o programa já foi carregado no arduino.

Obs.: Geralmente utiliza-se a porta COM3 (Windows) e /dev/ttyUSB0 (Linux), caso apareça outra porta não tem problema, desde que a porta correta seja informada no programa em Java.

int ledPin =  13; //atribui o pino 13 a variável ledPin 
int dado; //variável que receberá os dados da porta serial

void setup(){
  Serial.begin(9600);//frequência da porta serial
   pinMode(ledPin,OUTPUT); //define o pino o ledPin como saída
}

void loop(){
  if(Serial.available() > 0){ //verifica se existe comunicação com a porta serial
      dado = Serial.read();//lê os dados da porta serial
      switch(dado){
        case 1:
           digitalWrite(ledPin,HIGH); //liga o pino ledPin
        break;
        case 2:
           digitalWrite(ledPin,LOW); //desliga o pino ledPin
         break;
    }
  }
}

int ledPin = 13; //atribui o pino 13 a variável ledPin

int dado; //variável que receberá os dados da porta serial

void setup(){

Serial.begin(9600);//frequência da porta serial

pinMode(ledPin,OUTPUT); //define o pino o ledPin como saída

}

void loop(){

if(Serial.available() > 0){ //verifica se existe comunicação com a porta serial

dado = Serial.read();//lê os dados da porta serial

switch(dado){

case 1:

digitalWrite(ledPin,HIGH); //liga o pino ledPin

break;

case 2:

digitalWrite(ledPin,LOW); //desliga o pino ledPin

break;

}

Passo 04: Programa Java

Abra o programa NetBeans 7.4 criei um projeto Aplicação Java (Arquivo > Novo Projeto > Java > Aplicação Java) e vamos chamá-lo de ComunicacaoSerial.

Renomeie o pacote "comunicacaoserial" para "br.com.embarcados.comunicaoserial" e depois apague a classe ComunicacaoSerial.java que foi gerada.

Feito isso, adicione um JFrame no pacote “br.com.embarcados.comunicaoserial” (botão direito em cima do pacote > Novo > Form Frame), e chame-o de JFInterface.

Na Paleta de controle de Swing (lado direito da tela), clique em cima do botão e arraste para dentro do JFInterface. Após esse passo altere o nome da variável jButtom1 para jBLenOn e altere o texto do botão para Ligar. Basta clicar com o botão direito em cima do botão e escolher as opções Editar Texto e Alterar nome da variável.

Copie mais 02 botões para o JFInterface e repita o mesmo processo renomeando-os para ID: jBLenOff, jBClose e Text: Desligar e Sair.

Acrescente duas classes no projeto "Arduino.java e ControlePorta.java" (botão direito em cima do pacote > Novo > Classe Java.

No arquivo Arduino.java realizaremos o envio das informações para o Arduino e no arquivo ControlePorta.java faremos toda a programação para enviar os dados através da porta serial.

Adicione o código abaixo no arquivo ControlePorta.java.

package br.com.embarcados.comunicacaoserial;

import gnu.io.CommPortIdentifier;
import gnu.io.NoSuchPortException;
import gnu.io.SerialPort;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import javax.swing.JOptionPane;

public class ControlePorta {
  private OutputStream serialOut;
  private int taxa;
  private String portaCOM;

  /**
   * Construtor da classe ControlePorta
   * @param portaCOM - Porta COM que será utilizada para enviar os dados para o arduino
   * @param taxa - Taxa de transferência da porta serial geralmente é 9600
   */
  public ControlePorta(String portaCOM, int taxa) {
    this.portaCOM = portaCOM;
    this.taxa = taxa;
    this.initialize();
  }     
 
  /**
   * Médoto que verifica se a comunicação com a porta serial está ok
   */
  private void initialize() {
    try {
      //Define uma variável portId do tipo CommPortIdentifier para realizar a comunicação serial
      CommPortIdentifier portId = null;
      try {
        //Tenta verificar se a porta COM informada existe
        portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(this.portaCOM);
      }catch (NoSuchPortException npe) {
        //Caso a porta COM não exista será exibido um erro 
        JOptionPane.showMessageDialog(null, "Porta COM não encontrada.",
                  "Porta COM", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);
      }
      //Abre a porta COM 
      SerialPort port = (SerialPort) portId.open("Comunicação serial", this.taxa);
      serialOut = port.getOutputStream();
      port.setSerialPortParams(this.taxa, //taxa de transferência da porta serial 
                               SerialPort.DATABITS_8, //taxa de 10 bits 8 (envio)
                               SerialPort.STOPBITS_1, //taxa de 10 bits 1 (recebimento)
                               SerialPort.PARITY_NONE); //receber e enviar dados
    }catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
}

  /**
   * Método que fecha a comunicação com a porta serial
   */
  public void close() {
    try {
        serialOut.close();
    }catch (IOException e) {
      JOptionPane.showMessageDialog(null, "Não foi possível fechar porta COM.",
                "Fechar porta COM", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);
    }
  }

  /**
   * @param opcao - Valor a ser enviado pela porta serial
   */
  public void enviaDados(int opcao){
    try {
      serialOut.write(opcao);//escreve o valor na porta serial para ser enviado
    } catch (IOException ex) {
        JOptionPane.showMessageDialog(null, "Não foi possível enviar o dado. ",
                "Enviar dados", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);
    }
  } 
}

package br.com.embarcados.comunicacaoserial;

import gnu.io.CommPortIdentifier;

import gnu.io.NoSuchPortException;

import gnu.io.SerialPort;

import java.io.IOException;

import java.io.OutputStream;

import javax.swing.JOptionPane;

public class ControlePorta {

private OutputStream serialOut;

private int taxa;

private String portaCOM;

/**

* Construtor da classe ControlePorta

* @param portaCOM - Porta COM que será utilizada para enviar os dados para o arduino

* @param taxa - Taxa de transferência da porta serial geralmente é 9600

public ControlePorta(String portaCOM, int taxa) {

this.portaCOM = portaCOM;

this.taxa = taxa;

this.initialize();

}

/**

* Médoto que verifica se a comunicação com a porta serial está ok

private void initialize() {

try {

//Define uma variável portId do tipo CommPortIdentifier para realizar a comunicação serial

CommPortIdentifier portId = null;

try {

//Tenta verificar se a porta COM informada existe

portId = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(this.portaCOM);

}catch (NoSuchPortException npe) {

//Caso a porta COM não exista será exibido um erro

JOptionPane.showMessageDialog(null, "Porta COM não encontrada.",

"Porta COM", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);

}

//Abre a porta COM

SerialPort port = (SerialPort) portId.open("Comunicação serial", this.taxa);

serialOut = port.getOutputStream();

port.setSerialPortParams(this.taxa, //taxa de transferência da porta serial

SerialPort.DATABITS_8, //taxa de 10 bits 8 (envio)

SerialPort.STOPBITS_1, //taxa de 10 bits 1 (recebimento)

SerialPort.PARITY_NONE); //receber e enviar dados

}catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

/**

* Método que fecha a comunicação com a porta serial

public void close() {

try {

serialOut.close();

}catch (IOException e) {

JOptionPane.showMessageDialog(null, "Não foi possível fechar porta COM.",

"Fechar porta COM", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);

}

/**

* @param opcao - Valor a ser enviado pela porta serial

public void enviaDados(int opcao){

try {

serialOut.write(opcao);//escreve o valor na porta serial para ser enviado

} catch (IOException ex) {

JOptionPane.showMessageDialog(null, "Não foi possível enviar o dado. ",

"Enviar dados", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE);

}

Após adicionar o código acima acontecerá vários erros conforme a mensagem abaixo.

Esses erros aconteceram porque não adicionamos o arquivo RXTXcomm.jar no nosso projeto. Para adicioná-lo clique com o botão direito em cima da pasta Biblioteca e escolha Adicionar JAR/Pasta... e informe o diretório onde o arquivo RXTXcomm.jar (C:\Program Files\Java\jre7\lib\ext\RXTXcomm.jar, caso esteja utilizando Windows) ou (/usr/share/java/ RXTXcomm.jar, caso esteja utilizando Linux).

Limpe e construa o projeto (botão direito em cima do projeto ComunicacaoSerial > Limpar e Construir) e os problemas serão corrigidos conforme pode-se ver na imagem abaixo.

Agora adicione o código abaixo no arquivo Arduino.java.

package br.com.embarcados.comunicacaoserial;

import javax.swing.JButton;

/**
 * @author klauder
 */
public class Arduino {
  private ControlePorta arduino;
  
  /**
   * Construtor da classe Arduino
   */
  public Arduino(){
      arduino = new ControlePorta("COM3",9600);//Windows - porta e taxa de transmissão
      //arduino = new ControlePorta("/dev/ttyUSB0",9600);//Linux - porta e taxa de transmissão
  }    

  /**
   * Envia o comando para a porta serial
   * @param button - Botão que é clicado na interface Java
   */
  public void comunicacaoArduino(JButton button) {        
    if("Ligar".equals(button.getActionCommand())){
      arduino.enviaDados(1);
      System.out.println(button.getText());//Imprime o nome do botão pressionado
    }
    else if("Desligar".equals(button.getActionCommand())){
      arduino.enviaDados(2);
      System.out.println(button.getText());
    }
    else{
      arduino.close();
      System.out.println(button.getText());//Imprime o nome do botão pressionado
    }
  }
}

package br.com.embarcados.comunicacaoserial;

import javax.swing.JButton;

/**

* @author klauder

public class Arduino {

private ControlePorta arduino;

/**

* Construtor da classe Arduino

public Arduino(){

arduino = new ControlePorta("COM3",9600);//Windows - porta e taxa de transmissão

//arduino = new ControlePorta("/dev/ttyUSB0",9600);//Linux - porta e taxa de transmissão

}

/**

* Envia o comando para a porta serial

* @param button - Botão que é clicado na interface Java

public void comunicacaoArduino(JButton button) {

if("Ligar".equals(button.getActionCommand())){

arduino.enviaDados(1);

System.out.println(button.getText());//Imprime o nome do botão pressionado

}

else if("Desligar".equals(button.getActionCommand())){

arduino.enviaDados(2);

System.out.println(button.getText());

}

else{

arduino.close();

System.out.println(button.getText());//Imprime o nome do botão pressionado

}

Feito isso, falta implementar a ação a ser executada quando um determinado botão for pressionado.

Abra o arquivo JFInterface.java, clique com o botão direito em cima do botão “Ligar” e acione o método MousedClicked. Será criado automaticamente um método dentro da classe JFInterface.java conforme a imagem abaixo.

Declare uma variável do tipo Arduino antes do construtor da classe JFInterface, conforme a figura abaixo.

Dentro do método jBLedOnMouseClicked criado anteriormente adicione o código conn.comunicacaoArduino(jBLedOn).

Esse comando irá acionar o método comunicacaoArduino(), passando o botão clicado, que por sua vez irá enviar o dado pela porta serial.

Adicione o mesmo evento para o botão “Desligar” e coloque o código abaixo:

Adicione o mesmo evento para o botão “Sair” e coloque o código abaixo:

Passo 05: Executando o programa

Agora basta apenas conectar o seu Arduino à porta USB do seu computador e clicar em Executar o projeto Java. Ao aparecer a Tela, basta apenas clicar no botão "Ligar" para ligar, "Desligar" para desligar o Led e “Sair” para encerrar aplicação.

Os códigos fontes utilizados na elaboração desse artigo estão disponíveis nesse link.

Espero que tenham gostado e até breve.

Referências

http://jlog.org/rxtx.html

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560

http://arduino.cc/en/reference/serial

Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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Gabriel Lucas

21/02/2019 11:41

Eu fiz o mesmo procedimento no Eclipse, porém ele nao reconhece a
import gnu.io.CommPortIdentifier;
import gnu.io.NoSuchPortException;
import gnu.io.SerialPort;
e o arquivo RXTXcomm.jar ja está adicionado na JRE System Librar. Se puder ajudar, por favor, será de grande ajuda !

Responder

Gabriel

13/04/2018 16:43

Excelente tutorial, porém quando executo o programa aparece que a porta COM não pode ser encontrada. Estou usando um Arduíno Nano e meu Sistema Operacional é o Linux Mint 18.3 xfce. Não entendo porquê não está encontrando.

Responder

Klauder Dias

Reply to Gabriel

21/02/2019 06:35

Gabriel, desculpe a demora em responder.

Imagino que isso possa ser alguma configuração da porta COM, já tentou rodar em outro SO, PC para ver si não é um problema da porta COM desse PC? Se possível teste outros tutorial que utilizem a porta COM, para ter certeza que ele esteja bem.

Aguardo seu retorno.

Responder

Klauder Dias

Autor

Reply to Gabriel

21/02/2019 06:39

Gabriel, desculpe a demora em responder.

Aguardo retorno.

Responder

Diego Siqueira Menezes

31/03/2016 20:54

Olá amigão, primeiramente gostaria de Agradecer Pela SUA Iniciativa em transmitir o Conhecimento.

Bom Vamos Lá, DEPOIS de ler ESSE Passo a Passo Varias vezes eu consegui executar o Projeto Dentro do netbeans ...

Agora when tento abrir o Arquivo .jar Que se Encontra Dentro da dist massas, Funciona nada ...

Andei pesquisando e me parece Ser algo com a principal classe ...

Bom Não Sei Como Change ...

Se Alguém Além do Klauder Puder me Ajudar agradeço !!!

Responder

Klauder Dias

Autor

Reply to Diego Siqueira Menezes

21/02/2019 06:46

Diego, que erro dá? Seria como explicar melhor, por favor.

Responder

Diego Siqueira Menezes

31/03/2016 20:28

Olá amigão, primeiramente gostaria de agradecer pela sua iniciativa em transmitir o conhecimento.
Bom vamos lá, depois de ler esse passo a passo várias vezes eu consegui executar o projeto dentro do netbeans...

Agora quando tento abrir o arquivo .jar que se encontra dentro da pasta dist, nada funciona...

Andei pesquisando e me parece ser algo com a classe principal...

Bom não sei como alterar...

Se alguém além do Klauder puder me ajudar agradeço!!!

Responder

Artur Dos Reis D'Angelo

14/02/2016 20:25

Amigo, como faço para enviar uma String para o arduino a partir do seu código?

Responder

gabriel josman

02/12/2015 16:05

Ola Klauder, poderia fazer um projeto em que você receba dados da porta serial e imprima em um arquivo.txt ou se melhor logo para o Excel, poderia variar utilizando um microcontrolador(já que esse está em falta na internet).
Obrigado desde já! Aguardo respostas.

Responder

Wesley Faria

25/10/2015 01:52

Parabéns!! Ótimo Tututorial!

Responder

Henrique Cunha

23/10/2015 15:20

Estou com o seguinte problema:

java.lang.UnsatisfiedLinkError: C:Program FilesJavajdk1.8.0_31binrxtxSerial.dll: %1 não é um aplicativo Win32 válido thrown while loading gnu.io.RXTXCommDriver

Exception in thread "Sistema Code Control" java.lang.UnsatisfiedLinkError: C:Program FilesJavajdk1.8.0_31binrxtxSerial.dll: %1 não é um aplicativo Win32 válido

at java.lang.ClassLoader$NativeLibrary.load(Native Method)
at java.lang.ClassLoader.loadLibrary0(ClassLoader.java:1937)
at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1855)
at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:870)
at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1119)
at gnu.io.CommPortIdentifier.(CommPortIdentifier.java:123)
at code.control.observer.arduino.ControlePorta.initialize(ControlePorta.java:35)
at code.control.observer.arduino.ControlePorta.(ControlePorta.java:23)
at code.control.observer.arduino.Desbloqueio.executa(Desbloqueio.java:9)
at code.control.observer.Autenticador.lambda$0(Autenticador.java:36)
at code.control.observer.Autenticador$$Lambda$157/1592347142.accept(Unknown Source)
at java.util.Vector$VectorSpliterator.forEachRemaining(Vector.java:1414)
at java.util.stream.ReferencePipeline$Head.forEach(ReferencePipeline.java:580)
at code.control.observer.Autenticador.atualizar(Autenticador.java:31)
at code.control.observer.Sistema.notificarObservadores(Sistema.java:53)
at code.control.qr.aciona.LeitorQR.run(LeitorQR.java:105)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)