Welcome 微信登录
编程资源 图片资源库 蚂蚁家优选

首页 / 移动开发 / Android / Android开发之串口编程原理和实现方式

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：
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;"> int fd;
speed_t speed;
jobject mFileDescriptor;

/* Check arguments */
{
speed = getBaudrate（baudrate）;
if （speed == -1） {
/* TODO: throw an exception */
LOGE（"Invalid baudrate"）;
return NULL;
}
}

/* Opening device */
{
jboolean iscopy;
const char *path_utf = （*env）->GetStringUTFChars（env, path, &iscopy）;
LOGD（"Opening serial port %s with flags 0x%x", path_utf, O_RDWR | flags）;
fd = open（path_utf, O_RDWR | flags）;
LOGD（"open（） fd = %d", fd）;
（*env）->ReleaseStringUTFChars（env, path, path_utf）;
if （fd == -1）
{
/* Throw an exception */
LOGE（"Cannot open port"）;
/* TODO: throw an exception */
return NULL;
}
}

/* Configure device */
{
struct termios cfg;
LOGD（"Configuring serial port"）;
if （tcgetattr（fd, &cfg））
{
LOGE（"tcgetattr（） failed"）;
close（fd）;
/* TODO: throw an exception */
return NULL;
}

cfmakeraw（&cfg）;
cfsetispeed（&cfg, speed）;
cfsetospeed（&cfg, speed）;

if （tcsetattr（fd, TCSANOW, &cfg））
{
LOGE（"tcsetattr（） failed"）;
close（fd）;
/* TODO: throw an exception */
return NULL;
}
}
</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：
2） 新建一个类：SerialPortFinder，添加如下代码：
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;">package org.winplus.serial.utils;

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.LineNumberReader;
import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;

import android.util.Log;

public class SerialPortFinder {

private static final String TAG = "SerialPort";

private Vector<Driver> mDrivers = null;

public class Driver {
public Driver（String name, String root） {
mDriverName = name;
mDeviceRoot = root;
}

private String mDriverName;
private String mDeviceRoot;
Vector<File> mDevices = null;

public Vector<File> getDevices（） {
if （mDevices == null） {
mDevices = new Vector<File>（）;
File dev = new File（"/dev"）;
File[] files = dev.listFiles（）;
int i;
for （i = 0; i < files.length; i++） {
if （files[i].getAbsolutePath（）.startsWith（mDeviceRoot）） {
Log.d（TAG, "Found new device: " + files[i]）;
mDevices.add（files[i]）;
}
}
}
return mDevices;
}

public String getName（） {
return mDriverName;
}
}

Vector<Driver> getDrivers（） throws IOException {
if （mDrivers == null） {
mDrivers = new Vector<Driver>（）;
LineNumberReader r = new LineNumberReader（new FileReader（
"/proc/tty/drivers"））;
String l;
while （（l = r.readLine（）） ！= null） {
// Issue 3:
// Since driver name may contain spaces, we do not extract
// driver name with split（）
String drivername = l.substring（0, 0x15）.trim（）;
String[] w = l.split（" +"）;
if （（w.length >= 5） && （w[w.length - 1].equals（"serial"））） {
Log.d（TAG, "Found new driver " + drivername + " on "
+ w[w.length - 4]）;
mDrivers.add（new Driver（drivername, w[w.length - 4]））;
}
}
r.close（）;
}
return mDrivers;
}

public String[] getAllDevices（） {
Vector<String> devices = new Vector<String>（）;
// Parse each driver
Iterator<Driver> itdriv;
try {
itdriv = getDrivers（）.iterator（）;
while （itdriv.hasNext（）） {
Driver driver = itdriv.next（）;
Iterator<File> itdev = driver.getDevices（）.iterator（）;
while （itdev.hasNext（）） {
String device = itdev.next（）.getName（）;
String value = String.format（"%s （%s）", device,
driver.getName（））;
devices.add（value）;
}
}
} catch （IOException e） {
e.printStackTrace（）;
}
return devices.toArray（new String[devices.size（）]）;
}

public String[] getAllDevicesPath（） {
Vector<String> devices = new Vector<String>（）;
// Parse each driver
Iterator<Driver> itdriv;
try {
itdriv = getDrivers（）.iterator（）;
while （itdriv.hasNext（）） {
Driver driver = itdriv.next（）;
Iterator<File> itdev = driver.getDevices（）.iterator（）;
while （itdev.hasNext（）） {
String device = itdev.next（）.getAbsolutePath（）;
devices.add（device）;
}
}
} catch （IOException e） {
e.printStackTrace（）;
}
return devices.toArray（new String[devices.size（）]）;
}
}
</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
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;">package org.winplus.serial.utils;

import java.io.File;
import java.io.FileDescriptor;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

import android.util.Log;

public class SerialPort {
private static final String TAG = "SerialPort";

/*
* Do not remove or rename the field mFd: it is used by native method
* close（）;
*/
private FileDescriptor mFd;
private FileInputStream mFileInputStream;
private FileOutputStream mFileOutputStream;

public SerialPort（File device, int baudrate, int flags）
throws SecurityException, IOException {

/* Check access permission */
if （！device.canRead（） || ！device.canWrite（）） {
try {
/* Missing read/write permission, trying to chmod the file */
Process su;
su = Runtime.getRuntime（）.exec（"/system/bin/su"）;
String cmd = "chmod 666 " + device.getAbsolutePath（） + " "
+ "exit ";
su.getOutputStream（）.write（cmd.getBytes（））;
if （（su.waitFor（） ！= 0） || ！device.canRead（）
|| ！device.canWrite（）） {
throw new SecurityException（）;
}
} catch （Exception e） {
e.printStackTrace（）;
throw new SecurityException（）;
}
}

mFd = open（device.getAbsolutePath（）, baudrate, flags）;
if （mFd == null） {
Log.e（TAG, "native open returns null"）;
throw new IOException（）;
}
mFileInputStream = new FileInputStream（mFd）;
mFileOutputStream = new FileOutputStream（mFd）;
}

// Getters and setters
public InputStream getInputStream（） {
return mFileInputStream;
}

public OutputStream getOutputStream（） {
return mFileOutputStream;
}

// JNI
private native static FileDescriptor open（String path, int baudrate,
int flags）;

public native void close（）;

static {
System.loadLibrary（"serial_port"）;
}
}
</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
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;">package org.winplus.serial;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.security.InvalidParameterException;

import org.winplus.serial.utils.SerialPort;
import org.winplus.serial.utils.SerialPortFinder;

import android.content.SharedPreferences;

public class MyApplication extends android.app.Application {
public SerialPortFinder mSerialPortFinder = new SerialPortFinder（）;
private SerialPort mSerialPort = null;

public SerialPort getSerialPort（） throws SecurityException, IOException, InvalidParameterException {
if （mSerialPort == null） {
/* Read serial port parameters */
SharedPreferences sp = getSharedPreferences（"android_serialport_api.sample_preferences", MODE_PRIVATE）;
String path = sp.getString（"DEVICE", ""）;
int baudrate = Integer.decode（sp.getString（"BAUDRATE", "-1"））;

/* Check parameters */
if （ （path.length（） == 0） || （baudrate == -1）） {
throw new InvalidParameterException（）;
}

/* Open the serial port */
mSerialPort = new SerialPort（new File（path）, baudrate, 0）;
}
return mSerialPort;
}

public void closeSerialPort（） {
if （mSerialPort ！= null） {
mSerialPort.close（）;
mSerialPort = null;
}
}
}
</span>

5） 新建一个继承抽象的Activity类，主要用于读取串口的信息
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;">package org.winplus.serial;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.security.InvalidParameterException;

import org.winplus.serial.utils.SerialPort;

import android.app.Activity;
import android.app.AlertDialog;
import android.content.DialogInterface;
import android.content.DialogInterface.OnClickListener;
import android.os.Bundle;

public abstract class SerialPortActivity extends Activity {
protected MyApplication mApplication;
protected SerialPort mSerialPort;
protected OutputStream mOutputStream;
private InputStream mInputStream;
private ReadThread mReadThread;

private class ReadThread extends Thread {

@Override
public void run（） {
super.run（）;
while （！isInterrupted（）） {
int size;
try {
byte[] buffer = new byte[64];
if （mInputStream == null）
return;

/**
* 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。
*/
size = mInputStream.read（buffer）;
if （size > 0） {
onDataReceived（buffer, size）;
}
} catch （IOException e） {
e.printStackTrace（）;
return;
}
}
}
}

private void DisplayError（int resourceId） {
AlertDialog.Builder b = new AlertDialog.Builder（this）;
b.setTitle（"Error"）;
b.setMessage（resourceId）;
b.setPositiveButton（"OK", new OnClickListener（） {
public void onClick（DialogInterface dialog, int which） {
SerialPortActivity.this.finish（）;
}
}）;
b.show（）;
}

@Override
protected void onCreate（Bundle savedInstanceState） {
super.onCreate（savedInstanceState）;
mApplication = （MyApplication） getApplication（）;
try {
mSerialPort = mApplication.getSerialPort（）;
mOutputStream = mSerialPort.getOutputStream（）;
mInputStream = mSerialPort.getInputStream（）;

/* Create a receiving thread */
mReadThread = new ReadThread（）;
mReadThread.start（）;
} catch （SecurityException e） {
DisplayError（R.string.error_security）;
} catch （IOException e） {
DisplayError（R.string.error_unknown）;
} catch （InvalidParameterException e） {
DisplayError（R.string.error_configuration）;
}
}

protected abstract void onDataReceived（final byte[] buffer, final int size）;

@Override
protected void onDestroy（） {
if （mReadThread ！= null）
mReadThread.interrupt（）;
mApplication.closeSerialPort（）;
mSerialPort = null;
super.onDestroy（）;
}
}
</span>

6）编写string.xml 以及baudrates.xml文件
在string.xml文件中添加：
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;"> <string name="error_configuration">Please configure your serial port first.</string>
<string name="error_security">You do not have read/write permission to the serial port.</string>
<string name="error_unknown">The serial port can not be opened for an unknown reason.</string>
</span>

在baudrates.xml文件中添加
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;"><？xml version="1.0" encoding="utf-8"？>
<resources>

<string-array name="baudrates_name">
<item>50</item>
<item>75</item>
<item>110</item>
<item>134</item>
<item>150</item>
<item>200</item>
<item>300</item>
<item>600</item>
<item>1200</item>
<item>1800</item>
<item>2400</item>
<item>4800</item>
<item>9600</item>
<item>19200</item>
<item>38400</item>
<item>57600</item>
<item>115200</item>
<item>230400</item>
<item>460800</item>
<item>500000</item>
<item>576000</item>
<item>921600</item>
<item>1000000</item>
<item>1152000</item>
<item>1500000</item>
<item>2000000</item>
<item>2500000</item>
<item>3000000</item>
<item>3500000</item>
<item>4000000</item>
</string-array>
<string-array name="baudrates_value">
<item>50</item>
<item>75</item>
<item>110</item>
<item>134</item>
<item>150</item>
<item>200</item>
<item>300</item>
<item>600</item>
<item>1200</item>
<item>1800</item>
<item>2400</item>
<item>4800</item>
<item>9600</item>
<item>19200</item>
<item>38400</item>
<item>57600</item>
<item>115200</item>
<item>230400</item>
<item>460800</item>
<item>500000</item>
<item>576000</item>
<item>921600</item>
<item>1000000</item>
<item>1152000</item>
<item>1500000</item>
<item>2000000</item>
<item>2500000</item>
<item>3000000</item>
<item>3500000</item>
<item>4000000</item>
</string-array>

</resources>
</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：
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;"><？xml version="1.0" encoding="utf-8"？>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="fill_parent"
android:orientation="vertical" >

<EditText
android:id="@+id/EditTextReception"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="fill_parent"
android:layout_weight="1"
android:gravity="top"
android:hint="Reception"
android:isScrollContainer="true"
android:scrollbarStyle="insideOverlay" >
</EditText>

<EditText
android:id="@+id/EditTextEmission"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:hint="Emission"
android:lines="1" >
</EditText>

</LinearLayout>
</span>

8） SerialDemoActivity类的实现：
复制代码 代码如下:
<span style="font-size:18px;">package org.winplus.serial;

import java.io.IOException;

import android.os.Bundle;
import android.view.KeyEvent;
import android.widget.EditText;
import android.widget.TextView;
import android.widget.TextView.OnEditorActionListener;

public class SerialDemoActivity extends SerialPortActivity{
EditText mReception;

@Override
protected void onCreate（Bundle savedInstanceState） {
super.onCreate（savedInstanceState）;
setContentView（R.layout.main）;

// setTitle（"Loopback test"）;
mReception = （EditText） findViewById（R.id.EditTextReception）;

EditText Emission = （EditText） findViewById（R.id.EditTextEmission）;
Emission.setOnEditorActionListener（new OnEditorActionListener（） {
public boolean onEditorAction（TextView v, int actionId, KeyEvent event） {
int i;
CharSequence t = v.getText（）;
char[] text = new char[t.length（）];
for （i=0; i<t.length（）; i++） {
text[i] = t.charAt（i）;
}
try {
mOutputStream.write（new String（text）.getBytes（））;
mOutputStream.write（" "）;
} catch （IOException e） {
e.printStackTrace（）;
}
return false;
}
}）;
}

@Override
protected void onDataReceived（final byte[] buffer, final int size） {
runOnUiThread（new Runnable（） {
public void run（） {
if （mReception ！= null） {
mReception.append（new String（buffer, 0, size））;
}
}
}）;
}
}
</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。
（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
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！
版权所有©石家庄振强科技有限公司2024 冀ICP备08103738号-5 网站地图