Android开发板之串口开发

简介

首先描述一下我的应用项目，它是一个简单的智能盒子，主要内容：是通过Android开发板上的串口进行数据的读取操作，一块android开发板外接一个Arduino，再接一个传感器，当传感器上返回数据后在Arduino上进行编程处理，转换成Android程序想要的数据，再通过串口通信输入到Android程序中进行响应操作。

那说完用途，接下来说说这个具体的Android开发，Android的串口编程，在网上我们可以找到开源项目android-serialport-api，这个在github下载到：https://github.com/cepr/android-serialport-api(GITHUB的地址),有兴趣的可以下载源码做做研究。

由于android-serialport-api的代码的复杂，对于初学者不是很适合，所以我将串口开发的几个主要涉及到的知识点抽取出来，使大家易懂容易上手。

精华集锦：关于Android串口，简单的总结出主要的四部曲：打开串口，串口输入，串口输出，关闭串口。而串口有五个重要的参数：串口设备名，波特率，检验位，数据位，停止位，其中检验位一般默认位NONE,数据位一般默认为8，停止位默认为1，校验位是为了减少误差的会根据奇、偶进行补位操作，下面具体的和我一起来分解我的项目：

一、项目配置

首先，看一下项目结构：创建了一个jni和jniLibs的两个包文件夹，在AndroidStudio 下SO文件需要放在jniLibs下，将MK和C一些文件放在jni下。如图：

再就是，在main/Java下，创建android_serialport_api包，放入SerialPort.java文件，这个包名必须的是和jni包下的SerialPort.c中的函数名同步的，（这样做是为了保持与C函数中的方法名同步，如果不这样做你需要根据你自己建立的包的名字来更改SerialPort.c中的函数名，其实无所谓了）。

二、代码讲解

1、程序的入口activity类：
在这个类中，通过设置按钮配置，打开按钮打开串口，发送按钮点击向串口输出数据，实现了在串口TX和RX短接的情况下，模拟串口的读写数据。

package com.xkdx.serial_test;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.os.Handler;import android.text.TextUtils;import android.util.Log;import android.view.View;import android.view.View.OnClickListener;import android.widget.Button;import android.widget.EditText;import android.widget.TextView;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import android_serialport_api.SerialPort;public class MainActivity extends Activity { protected SerialPort mSerialPort; protected InputStream mInputStream; protected OutputStream mOutputStream; private TextView text; private String prot = "ttyS0";//串口号（具体的根据自己的串口号来配置） private int baudrate = 9600;//波特率（可自行设定） private static int i = 0; private StringBuilder sb; Handler handler = new Handler() { public void handleMessage(android.os.Message msg) { if (msg.what == 1) { text.setText(text.getText().toString().trim()+sb.toString()); } } }; private Thread receiveThread; private Thread sendThread; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); sb = new StringBuilder(); text = (TextView) findViewById(R.id.text_receive); //设置按钮事件 Button btn_set = (Button) findViewById(R.id.btn_set); btn_set.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { EditText et_prot = (EditText) findViewById(R.id.et_prot); EditText et_num = (EditText) findViewById(R.id.et_num); prot = TextUtils.isEmpty(et_prot.getText().toString().trim()) ? "ttyS0" : et_prot.getText().toString().trim(); baudrate = Integer.parseInt(TextUtils.isEmpty(et_num.getText() .toString().trim()) ? "9600" : et_num.getText() .toString().trim()); } }); //打开按钮事件 Button btn_open = (Button) findViewById(R.id.btn_open); btn_open.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { // 配置并打开串口 try { mSerialPort = new SerialPort(new File("/dev/" + prot), baudrate, 0); mInputStream = mSerialPort.getInputStream(); mOutputStream = mSerialPort.getOutputStream(); receiveThread(); } catch (SecurityException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { Log.i("test", "打开失败"); e.printStackTrace(); } } }); //发送按钮事件 Button btn_send = (Button) findViewById(R.id.btn_send); btn_send.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { // 发送串口信息 sendThread = new Thread() { @Override public void run() { while (true) { try { i++; mOutputStream.write(("1").getBytes()); Log.i("test", "发送成功:1" + i); Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) { Log.i("test", "发送失败"); e.printStackTrace(); } } } }; sendThread.start(); } }); //关闭按钮事件 Button btn_close = (Button) findViewById(R.id.btn_receive); btn_receive.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { closeSerialPort(); } }); } private void receiveThread() { // 接收串口信息 receiveThread = new Thread() { @Override public void run() { while (true) { int size; try { byte[] buffer = new byte[1024]; if (mInputStream == null) return; size = mInputStream.read(buffer); if (size > 0) { String recinfo = new String(buffer, 0, size); Log.i("test", "接收到串口信息:" + recinfo); sb.append(recinfo).append(","); handler.sendEmptyMessage(1); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }; receiveThread.start(); } /** * 关闭串口 */ public void closeSerialPort() { if (mSerialPort != null) { mSerialPort.close(); } if (mInputStream != null) { try { mInputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (mOutputStream != null) { try { mOutputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }

    2、在整个项目中SerialPort.Java是最重要的类，在这个类中完成了对串口权限的修改，通过jni调用底层C函数，实现串口的一系列操作。代码：

package android_serialport_api;import android.util.Log;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;public class SerialPort { private static final String TAG = "SerialPort"; private FileDescriptor mFd; private FileInputStream mFileInputStream; private FileOutputStream mFileOutputStream; public SerialPort(File device, int baudrate, int flags) throws SecurityException, IOException { //检查访问权限，如果没有读写权限，进行文件操作，修改文件访问权限 if (!device.canRead() || !device.canWrite()) { try { //通过挂在到linux的方式，修改文件的操作权限 Process su = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/su"); //一般的都是/system/bin/su路径，有的也是/system/xbin/su String cmd = "chmod 777 " + device.getAbsolutePath() + "\n" + "exit\n"; 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(调用java本地接口，实现串口的打开和关闭) /** * @param path 串口设备的据对路径 * @param baudrate 波特率 * @param flags 校验位 */ private native static FileDescriptor open(String path, int baudrate, int flags); public native void close(); static {//加载jni下的C文件库 System.loadLibrary("serial_port"); } }

3、再来看看SerialPort.c文件，在这个C文件中，主要实现了Open()和Close()方法的实现。

/* * Copyright 2009-2011 Cedric Priscal * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); * you may not use this file except in compliance with the License. * You may obtain a copy of the License at * * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. */#include <termios.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <string.h>#include <jni.h>#include "SerialPort.h"#include "android/log.h"static const char *TAG="serial_port";#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, fmt, ##args)#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, fmt, ##args)#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, fmt, ##args)static speed_t getBaudrate(jint baudrate){    switch(baudrate) {    case 0: return B0;    case 50: return B50;    case 75: return B75;    case 110: return B110;    case 134: return B134;    case 150: return B150;    case 200: return B200;    case 300: return B300;    case 600: return B600;    case 1200: return B1200;    case 1800: return B1800;    case 2400: return B2400;    case 4800: return B4800;    case 9600: return B9600;    case 19200: return B19200;    case 38400: return B38400;    case 57600: return B57600;    case 115200: return B115200;    case 230400: return B230400;    case 460800: return B460800;    case 500000: return B500000;    case 576000: return B576000;    case 921600: return B921600;    case 1000000: return B1000000;    case 1152000: return B1152000;    case 1500000: return B1500000;    case 2000000: return B2000000;    case 2500000: return B2500000;    case 3000000: return B3000000;    case 3500000: return B3500000;    case 4000000: return B4000000;    default: return -1;    }}/* * Class:     android_serialport_SerialPort * Method:    open * Signature: (Ljava/lang/String;II)Ljava/io/FileDescriptor; */JNIEXPORT jobject JNICALL Java_android_1serialport_1api_SerialPort_open  (JNIEnv *env, jclass thiz, jstring path, jint baudrate, jint flags){    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;        }    }    /* Create a corresponding file descriptor */    {        jclass cFileDescriptor = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");        jmethodID iFileDescriptor = (*env)->GetMethodID(env, cFileDescriptor, "<init>", "()V");        jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, cFileDescriptor, "descriptor", "I");        mFileDescriptor = (*env)->NewObject(env, cFileDescriptor, iFileDescriptor);        (*env)->SetIntField(env, mFileDescriptor, descriptorID, (jint)fd);    }    return mFileDescriptor;}/* * Class:     cedric_serial_SerialPort * Method:    close * Signature: ()V */JNIEXPORT void JNICALL Java_android_1serialport_1api_SerialPort_close  (JNIEnv *env, jobject thiz){    jclass SerialPortClass = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);    jclass FileDescriptorClass = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");    jfieldID mFdID = (*env)->GetFieldID(env, SerialPortClass, "mFd", "Ljava/io/FileDescriptor;");    jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, FileDescriptorClass, "descriptor", "I");    jobject mFd = (*env)->GetObjectField(env, thiz, mFdID);    jint descriptor = (*env)->GetIntField(env, mFd, descriptorID);    LOGD("close(fd = %d)", descriptor);    close(descriptor);}

4、Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)TARGET_PLATFORM := android-3LOCAL_MODULE    := serial_portLOCAL_SRC_FILES := SerialPort.cLOCAL_LDLIBS    := -lloginclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

    如果你要修改so文件的名称，请修改LOCAL_MODULE:= serial_port,主要的就是这些，还有其他的类就不一 一说了，打开一看就明白。

调试和总结：

在调试中如果大家没有串口硬件的话可以使用PC机+模拟器完成调试实验。具体操作方法：

1、打开cmd进入到android开发的sdk目录下的tools文件夹下；

2、执行命令emulator @（你自己的模拟器的名字） -qemu -serial COM3（COM3是你的PC的一个串口通过命令挂载到你的模拟器上，当然你也可以是COM1跟你电脑对应）；例：我的模拟器叫123，我给模拟器挂载的电脑上的串口是COM3，则执行：emulator @123 -qemu -serial COM3

这样你会看到模拟器已经启动，这时候你将程序部署上运行即可。
如果用程序打开串口，提示没有读写权限。应该在命令提示符下用linux命令赋予读写的权限：进入shell：adb shell 进入设备目录：#cd dev 修改权限：#chmod 777 ttyS2即可。（这个我已经写入程序内，无需在添加，如果LOG日志打印显示无权限，那就只能你手动在执行一边，再解说以下这个进入shell,这个是adb shell,你的命令执行的目录下必须有adb shell.exe多的不解释了）

Demo截图：

下载地址：seriail_test串口测试代码

Demo运行操作说明：由于只是为测试程序的串口收发通过性，所以将串口的TX和DX短接，然后实现自发自收的功能。主要操作：首先你将串口的TX和DX短接后，在APP里面输入端口号和波特率，点击设置按钮，如果不进行设置，则默认端口为ttyS0,波特率为9600设置完后，点击打开按钮，去设置和打开串口，再去点击发送按钮，程序就进行自己发送信息了，默认内容为1；最后点击关闭则关闭串口，释放流对象。（Demo只是为测试代码的通过性，如果按照我描述的步骤走，不会有BUG,测试已通过）。

希望我的文章对你有一定的帮助，要是有实在解决不了的问题，请留言给我！如果你有什么好的分享也请留言给我！

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