【Android应用开发】-（19）Android 串口编程原理和实现方式

分类： Android 2011-11-28 23:40 11955人阅读 评论(81) 收藏 举报 android Android exception Exception jni JNI string String 编程

目录(?)[+]

提到串口编程，就不得不提到JNI，不得不提到JavaAPI中的文件描述符类：FileDescriptor。下面我分别对JNI、FileDescriptor以及串口的一些知识点和实现的源码进行分析说明。这里主要是参考了开源项目android-serialport-api。

串口编程需要了解的基本知识点：对于串口编程，我们只需对串口进行一系列的设置，然后打开串口，这些操作我们可以参考串口调试助手的源码进行学习。在Java中如果要实现串口的读写功能只需操作文件设备类:FileDescriptor即可，其他的事都由驱动来完成不用多管！当然，你想了解，那就得看驱动代码了。这里并不打算对驱动进行说明，只初略阐述应用层的实现方式。

（一）JNI：

关于JNI的文章网上有很多，不再多做解释，想详细了解的朋友可以查看云中漫步的技术文章，写得很好，分析也很全面，那么在这篇拙文中我强调3点：

1、如何将编译好的SO文件打包到APK中？（方法很简单，直接在工程目录下新建文件夹 libs/armeabi，将SO文件Copy到此目录即可）

2、命名要注意的地方？（在编译好的SO文件中，将文件重命名为：libfilename.so即可。其中filename.so是编译好后生成的文件）

3、MakeFile文件的编写（不用多说，可以直接参考package/apps目录下用到JNI的相关项目写法）

这是关键的代码：

  1. <spanstyle="font-size:18px;">intfd;
  2. speed_tspeed;
  3. jobjectmFileDescriptor;
  5. /*Checkarguments*/
  6. {
  7. speed=getBaudrate(baudrate);
  8. if(speed==-1){
  9. /*TODO:throwanexception*/
  10. LOGE("Invalidbaudrate");
  11. returnNULL;
  12. }
  13. }
  15. /*Openingdevice*/
  16. {
  17. jbooleaniscopy;
  18. constchar*path_utf=(*env)->GetStringUTFChars(env,path,&iscopy);
  19. LOGD("Openingserialport%swithflags0x%x",path_utf,O_RDWR|flags);
  20. fd=open(path_utf,O_RDWR|flags);
  21. LOGD("open()fd=%d",fd);
  22. (*env)->ReleaseStringUTFChars(env,path,path_utf);
  23. if(fd==-1)
  24. {
  25. /*Throwanexception*/
  26. LOGE("Cannotopenport");
  27. /*TODO:throwanexception*/
  28. returnNULL;
  29. }
  30. }
  32. /*Configuredevice*/
  33. {
  34. structtermioscfg;
  35. LOGD("Configuringserialport");
  36. if(tcgetattr(fd,&cfg))
  37. {
  38. LOGE("tcgetattr()failed");
  39. close(fd);
  40. /*TODO:throwanexception*/
  41. returnNULL;
  42. }
  44. cfmakeraw(&cfg);
  45. cfsetispeed(&cfg,speed);
  46. cfsetospeed(&cfg,speed);
  48. if(tcsetattr(fd,TCSANOW,&cfg))
  49. {
  50. LOGE("tcsetattr()failed");
  51. close(fd);
  52. /*TODO:throwanexception*/
  53. returnNULL;
  54. }
  55. }
  56. </span>

（二）FileDescritor：

文件描述符类的实例用作与基础机器有关的某种结构的不透明句柄，该结构表示开放文件、开放套接字或者字节的另一个源或接收者。文件描述符的主要实际用途是创建一个包含该结构的FileInputStream 或FileOutputStream。这是API的描述，不太好理解，其实可简单的理解为：FileDescritor就是对一个文件进行读写。

（三）实现串口通信细节

1) 建工程：SerialDemo包名：org.winplus.serial，并在工程目录下新建jni和libs两个文件夹和一个org.winplus.serial.utils，如下图：

【Android应用开发】-（19）Android 串口编程原理和实现方式_第1张图片

2) 新建一个类：SerialPortFinder，添加如下代码：

  1. <spanstyle="font-size:18px;">packageorg.winplus.serial.utils;
  3. importjava.io.File;
  4. importjava.io.FileReader;
  5. importjava.io.IOException;
  6. importjava.io.LineNumberReader;
  7. importjava.util.Iterator;
  8. importjava.util.Vector;
  10. importandroid.util.Log;
  12. publicclassSerialPortFinder{
  14. privatestaticfinalStringTAG="SerialPort";
  16. privateVector<Driver>mDrivers=null;
  18. publicclassDriver{
  19. publicDriver(Stringname,Stringroot){
  20. mDriverName=name;
  21. mDeviceRoot=root;
  22. }
  24. privateStringmDriverName;
  25. privateStringmDeviceRoot;
  26. Vector<File>mDevices=null;
  28. publicVector<File>getDevices(){
  29. if(mDevices==null){
  30. mDevices=newVector<File>();
  31. Filedev=newFile("/dev");
  32. File[]files=dev.listFiles();
  33. inti;
  34. for(i=0;i<files.length;i++){
  35. if(files[i].getAbsolutePath().startsWith(mDeviceRoot)){
  36. Log.d(TAG,"Foundnewdevice:"+files[i]);
  37. mDevices.add(files[i]);
  38. }
  39. }
  40. }
  41. returnmDevices;
  42. }
  44. publicStringgetName(){
  45. returnmDriverName;
  46. }
  47. }
  49. Vector<Driver>getDrivers()throwsIOException{
  50. if(mDrivers==null){
  51. mDrivers=newVector<Driver>();
  52. LineNumberReaderr=newLineNumberReader(newFileReader(
  53. "/proc/tty/drivers"));
  54. Stringl;
  55. while((l=r.readLine())!=null){
  56. //Issue3:
  57. //Sincedrivernamemaycontainspaces,wedonotextract
  58. //drivernamewithsplit()
  59. Stringdrivername=l.substring(0,0x15).trim();
  60. String[]w=l.split("+");
  61. if((w.length>=5)&&(w[w.length-1].equals("serial"))){
  62. Log.d(TAG,"Foundnewdriver"+drivername+"on"
  63. +w[w.length-4]);
  64. mDrivers.add(newDriver(drivername,w[w.length-4]));
  65. }
  66. }
  67. r.close();
  68. }
  69. returnmDrivers;
  70. }
  72. publicString[]getAllDevices(){
  73. Vector<String>devices=newVector<String>();
  74. //Parseeachdriver
  75. Iterator<Driver>itdriv;
  76. try{
  77. itdriv=getDrivers().iterator();
  78. while(itdriv.hasNext()){
  79. Driverdriver=itdriv.next();
  80. Iterator<File>itdev=driver.getDevices().iterator();
  81. while(itdev.hasNext()){
  82. Stringdevice=itdev.next().getName();
  83. Stringvalue=String.format("%s(%s)",device,
  84. driver.getName());
  85. devices.add(value);
  86. }
  87. }
  88. }catch(IOExceptione){
  89. e.printStackTrace();
  90. }
  91. returndevices.toArray(newString[devices.size()]);
  92. }
  94. publicString[]getAllDevicesPath(){
  95. Vector<String>devices=newVector<String>();
  96. //Parseeachdriver
  97. Iterator<Driver>itdriv;
  98. try{
  99. itdriv=getDrivers().iterator();
  100. while(itdriv.hasNext()){
  101. Driverdriver=itdriv.next();
  102. Iterator<File>itdev=driver.getDevices().iterator();
  103. while(itdev.hasNext()){
  104. Stringdevice=itdev.next().getAbsolutePath();
  105. devices.add(device);
  106. }
  107. }
  108. }catch(IOExceptione){
  109. e.printStackTrace();
  110. }
  111. returndevices.toArray(newString[devices.size()]);
  112. }
  113. }
  114. </span>

上面这个类在“android-serialport-api串口工具测试随笔”中有详细的说明，我就不多说了。

3）新建SerialPort类，这个类主要用来加载SO文件，通过JNI的方式打开关闭串口

  1. <spanstyle="font-size:18px;">packageorg.winplus.serial.utils;
  3. importjava.io.File;
  4. importjava.io.FileDescriptor;
  5. importjava.io.FileInputStream;
  6. importjava.io.FileOutputStream;
  7. importjava.io.IOException;
  8. importjava.io.InputStream;
  9. importjava.io.OutputStream;
  11. importandroid.util.Log;
  13. publicclassSerialPort{
  14. privatestaticfinalStringTAG="SerialPort";
  16. /*
  17. *DonotremoveorrenamethefieldmFd:itisusedbynativemethod
  18. *close();
  19. */
  20. privateFileDescriptormFd;
  21. privateFileInputStreammFileInputStream;
  22. privateFileOutputStreammFileOutputStream;
  24. publicSerialPort(Filedevice,intbaudrate,intflags)
  25. throwsSecurityException,IOException{
  27. /*Checkaccesspermission*/
  28. if(!device.canRead()||!device.canWrite()){
  29. try{
  30. /*Missingread/writepermission,tryingtochmodthefile*/
  31. Processsu;
  32. su=Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/su");
  33. Stringcmd="chmod666"+device.getAbsolutePath()+"\n"
  34. +"exit\n";
  35. su.getOutputStream().write(cmd.getBytes());
  36. if((su.waitFor()!=0)||!device.canRead()
  37. ||!device.canWrite()){
  38. thrownewSecurityException();
  39. }
  40. }catch(Exceptione){
  41. e.printStackTrace();
  42. thrownewSecurityException();
  43. }
  44. }
  46. mFd=open(device.getAbsolutePath(),baudrate,flags);
  47. if(mFd==null){
  48. Log.e(TAG,"nativeopenreturnsnull");
  49. thrownewIOException();
  50. }
  51. mFileInputStream=newFileInputStream(mFd);
  52. mFileOutputStream=newFileOutputStream(mFd);
  53. }
  55. //Gettersandsetters
  56. publicInputStreamgetInputStream(){
  57. returnmFileInputStream;
  58. }
  60. publicOutputStreamgetOutputStream(){
  61. returnmFileOutputStream;
  62. }
  64. //JNI
  65. privatenativestaticFileDescriptoropen(Stringpath,intbaudrate,
  66. intflags);
  68. publicnativevoidclose();
  70. static{
  71. System.loadLibrary("serial_port");
  72. }
  73. }
  74. </span>

4） 新建一个MyApplication 继承android.app.Application，用来对串口进行初始化和关闭串口
  1. <spanstyle="font-size:18px;">packageorg.winplus.serial;
  3. importjava.io.File;
  4. importjava.io.IOException;
  5. importjava.security.InvalidParameterException;
  7. importorg.winplus.serial.utils.SerialPort;
  8. importorg.winplus.serial.utils.SerialPortFinder;
  10. importandroid.content.SharedPreferences;
  12. publicclassMyApplicationextendsandroid.app.Application{
  13. publicSerialPortFindermSerialPortFinder=newSerialPortFinder();
  14. privateSerialPortmSerialPort=null;
  16. publicSerialPortgetSerialPort()throwsSecurityException,IOException,InvalidParameterException{
  17. if(mSerialPort==null){
  18. /*Readserialportparameters*/
  19. SharedPreferencessp=getSharedPreferences("android_serialport_api.sample_preferences",MODE_PRIVATE);
  20. Stringpath=sp.getString("DEVICE","");
  21. intbaudrate=Integer.decode(sp.getString("BAUDRATE","-1"));
  23. /*Checkparameters*/
  24. if((path.length()==0)||(baudrate==-1)){
  25. thrownewInvalidParameterException();
  26. }
  28. /*Opentheserialport*/
  29. mSerialPort=newSerialPort(newFile(path),baudrate,0);
  30. }
  31. returnmSerialPort;
  32. }
  34. publicvoidcloseSerialPort(){
  35. if(mSerialPort!=null){
  36. mSerialPort.close();
  37. mSerialPort=null;
  38. }
  39. }
  40. }
  41. </span>

5） 新建一个继承抽象的Activity类，主要用于读取串口的信息
  1. <spanstyle="font-size:18px;">packageorg.winplus.serial;
  3. importjava.io.IOException;
  4. importjava.io.InputStream;
  5. importjava.io.OutputStream;
  6. importjava.security.InvalidParameterException;
  8. importorg.winplus.serial.utils.SerialPort;
  10. importandroid.app.Activity;
  11. importandroid.app.AlertDialog;
  12. importandroid.content.DialogInterface;
  13. importandroid.content.DialogInterface.OnClickListener;
  14. importandroid.os.Bundle;
  16. publicabstractclassSerialPortActivityextendsActivity{
  17. protectedMyApplicationmApplication;
  18. protectedSerialPortmSerialPort;
  19. protectedOutputStreammOutputStream;
  20. privateInputStreammInputStream;
  21. privateReadThreadmReadThread;
  23. privateclassReadThreadextendsThread{
  25. @Override
  26. publicvoidrun(){
  27. super.run();
  28. while(!isInterrupted()){
  29. intsize;
  30. try{
  31. byte[]buffer=newbyte[64];
  32. if(mInputStream==null)
  33. return;
  35. /**
  36. *这里的read要尤其注意，它会一直等待数据，等到天荒地老，海枯石烂。如果要判断是否接受完成，只有设置结束标识，或作其他特殊的处理。
  37. */
  38. size=mInputStream.read(buffer);
  39. if(size>0){
  40. onDataReceived(buffer,size);
  41. }
  42. }catch(IOExceptione){
  43. e.printStackTrace();
  44. return;
  45. }
  46. }
  47. }
  48. }
  50. privatevoidDisplayError(intresourceId){
  51. AlertDialog.Builderb=newAlertDialog.Builder(this);
  52. b.setTitle("Error");
  53. b.setMessage(resourceId);
  54. b.setPositiveButton("OK",newOnClickListener(){
  55. publicvoidonClick(DialogInterfacedialog,intwhich){
  56. SerialPortActivity.this.finish();
  57. }
  58. });
  59. b.show();
  60. }
  62. @Override
  63. protectedvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){
  64. super.onCreate(savedInstanceState);
  65. mApplication=(MyApplication)getApplication();
  66. try{
  67. mSerialPort=mApplication.getSerialPort();
  68. mOutputStream=mSerialPort.getOutputStream();
  69. mInputStream=mSerialPort.getInputStream();
  71. /*Createareceivingthread*/
  72. mReadThread=newReadThread();
  73. mReadThread.start();
  74. }catch(SecurityExceptione){
  75. DisplayError(R.string.error_security);
  76. }catch(IOExceptione){
  77. DisplayError(R.string.error_unknown);
  78. }catch(InvalidParameterExceptione){
  79. DisplayError(R.string.error_configuration);
  80. }
  81. }
  83. protectedabstractvoidonDataReceived(finalbyte[]buffer,finalintsize);
  85. @Override
  86. protectedvoidonDestroy(){
  87. if(mReadThread!=null)
  88. mReadThread.interrupt();
  89. mApplication.closeSerialPort();
  90. mSerialPort=null;
  91. super.onDestroy();
  92. }
  93. }
  94. </span>

6）编写string.xml 以及baudrates.xml文件

在string.xml文件中添加：
  1. <spanstyle="font-size:18px;"><stringname="error_configuration">Pleaseconfigureyourserialportfirst.</string>
  2. <stringname="error_security">Youdonothaveread/writepermissiontotheserialport.</string>
  3. <stringname="error_unknown">Theserialportcannotbeopenedforanunknownreason.</string>
  4. </span>

在baudrates.xml文件中添加
  1. <spanstyle="font-size:18px;"><?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?>
  2. <resources>
  4. <string-arrayname="baudrates_name">
  5. <item>50</item>
  6. <item>75</item>
  7. <item>110</item>
  8. <item>134</item>
  9. <item>150</item>
  10. <item>200</item>
  11. <item>300</item>
  12. <item>600</item>
  13. <item>1200</item>
  14. <item>1800</item>
  15. <item>2400</item>
  16. <item>4800</item>
  17. <item>9600</item>
  18. <item>19200</item>
  19. <item>38400</item>
  20. <item>57600</item>
  21. <item>115200</item>
  22. <item>230400</item>
  23. <item>460800</item>
  24. <item>500000</item>
  25. <item>576000</item>
  26. <item>921600</item>
  27. <item>1000000</item>
  28. <item>1152000</item>
  29. <item>1500000</item>
  30. <item>2000000</item>
  31. <item>2500000</item>
  32. <item>3000000</item>
  33. <item>3500000</item>
  34. <item>4000000</item>
  35. </string-array>
  36. <string-arrayname="baudrates_value">
  37. <item>50</item>
  38. <item>75</item>
  39. <item>110</item>
  40. <item>134</item>
  41. <item>150</item>
  42. <item>200</item>
  43. <item>300</item>
  44. <item>600</item>
  45. <item>1200</item>
  46. <item>1800</item>
  47. <item>2400</item>
  48. <item>4800</item>
  49. <item>9600</item>
  50. <item>19200</item>
  51. <item>38400</item>
  52. <item>57600</item>
  53. <item>115200</item>
  54. <item>230400</item>
  55. <item>460800</item>
  56. <item>500000</item>
  57. <item>576000</item>
  58. <item>921600</item>
  59. <item>1000000</item>
  60. <item>1152000</item>
  61. <item>1500000</item>
  62. <item>2000000</item>
  63. <item>2500000</item>
  64. <item>3000000</item>
  65. <item>3500000</item>
  66. <item>4000000</item>
  67. </string-array>
  69. </resources>
  70. </span>

7）开始编写界面了：在main.xml布局文件中添加两个编辑框，一个用来发送命令，一个用来接收命令：
  1. <spanstyle="font-size:18px;"><?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?>
  2. <LinearLayoutxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  3. android:layout_width="fill_parent"
  4. android:layout_height="fill_parent"
  5. android:orientation="vertical">
  7. <EditText
  8. android:id="@+id/EditTextReception"
  9. android:layout_width="fill_parent"
  10. android:layout_height="fill_parent"
  11. android:layout_weight="1"
  12. android:gravity="top"
  13. android:hint="Reception"
  14. android:isScrollContainer="true"
  15. android:scrollbarStyle="insideOverlay">
  16. </EditText>
  18. <EditText
  19. android:id="@+id/EditTextEmission"
  20. android:layout_width="fill_parent"
  21. android:layout_height="wrap_content"
  22. android:hint="Emission"
  23. android:lines="1">
  24. </EditText>
  26. </LinearLayout>
  27. </span>

8） SerialDemoActivity类的实现：

  1. <spanstyle="font-size:18px;">packageorg.winplus.serial;
  3. importjava.io.IOException;
  5. importandroid.os.Bundle;
  6. importandroid.view.KeyEvent;
  7. importandroid.widget.EditText;
  8. importandroid.widget.TextView;
  9. importandroid.widget.TextView.OnEditorActionListener;
  11. publicclassSerialDemoActivityextendsSerialPortActivity{
  12. EditTextmReception;
  14. @Override
  15. protectedvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){
  16. super.onCreate(savedInstanceState);
  17. setContentView(R.layout.main);
  19. //setTitle("Loopbacktest");
  20. mReception=(EditText)findViewById(R.id.EditTextReception);
  22. EditTextEmission=(EditText)findViewById(R.id.EditTextEmission);
  23. Emission.setOnEditorActionListener(newOnEditorActionListener(){
  24. publicbooleanonEditorAction(TextViewv,intactionId,KeyEventevent){
  25. inti;
  26. CharSequencet=v.getText();
  27. char[]text=newchar[t.length()];
  28. for(i=0;i<t.length();i++){
  29. text[i]=t.charAt(i);
  30. }
  31. try{
  32. mOutputStream.write(newString(text).getBytes());
  33. mOutputStream.write('\n');
  34. }catch(IOExceptione){
  35. e.printStackTrace();
  36. }
  37. returnfalse;
  38. }
  39. });
  40. }
  42. @Override
  43. protectedvoidonDataReceived(finalbyte[]buffer,finalintsize){
  44. runOnUiThread(newRunnable(){
  45. publicvoidrun(){
  46. if(mReception!=null){
  47. mReception.append(newString(buffer,0,size));
  48. }
  49. }
  50. });
  51. }
  52. }
  53. </span>

写到这里，代码基本上写完了。下面就是要实现JNI层的功能了，要实现JNI，必须首先生成头文件，头文件的生成方式也很简单， 我们编译工程，在终端输入 javah org.winplus.serial.utils.SerialPort 则会生成头文件：org_winplus_serial_utils_SerialPort.h,这个头文件的名字可以随意命名。我们将它命名为：SerialPort.h拷贝到新建的目录jni中，新建SerialPort.c 文件，这两个文件的代码就不贴出来了。直接到上传的代码中看吧。

【Android应用开发】-（19）Android 串口编程原理和实现方式_第2张图片

（四）串口的应用，可实现扫描头，指纹识别等外围USB转串口的特色应用。

原创文章，转载请注明出处：http://www.blog.csdn.net/tangcheng_ok

还蛮繁琐的，以上只是对开源项目android-serialport-api 进行精简想了解此项目请点击此处！就这样吧，晚了准备见周公去！


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