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;@Overrideprotected 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic void onClick(View v) {// 发送串口信息sendThread = new Thread() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic void onClick(View v) {closeSerialPort();}});}private void receiveThread() {// 接收串口信息receiveThread = new Thread() {@Overridepublic 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/suString 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 setterspublic 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-3
LOCAL_MODULE    := serial_port
LOCAL_SRC_FILES := SerialPort.c
LOCAL_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！