Android系统访问串口设备

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-08-25 14:57 161阅读 0赞

在常见的嵌入式外设中，串口通信是经常使用的一种通信机制，本篇文章给你带来，如何在Android系统中实现对串口设备的访问。

在Android中如何访问底层Linux的设备驱动，必然要用到HAL，即：硬件抽象层。关于HAL的概念及框架分析，请查看作者的下面几篇博文。

> [深入浅出 - Android系统移植与平台开发（七）－ 初识HAL][- Android_ _HAL]

[http://blog.csdn.net/mr\_raptor/article/details/8069588][- Android_ _HAL]

> [深入浅出 - Android系统移植与平台开发（八）－ HAL Stub框架分析][- Android_ HAL Stub]

[http://blog.csdn.net/mr\_raptor/article/details/8074549][- Android_ _HAL]

> [深入浅出 - Android系统移植与平台开发（十） - led HAL简单设计案例分析][- Android_ - led HAL]

[http://blog.csdn.net/mr\_raptor/article/details/8082360][- Android_ _HAL]

**1. 首先，我们先定义出串口的API类，即：SerialService，它为串口访问应用程序提示了两个API接口：read()和write()方法。**

@serial\_app\\src\\cn\\com\\farsight\\SerialService\\SerialService.java

package cn.com.farsight.SerialService;
    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.InputStreamReader;
    
    import android.util.Log;
    
    public class SerialService {
    	private static final String TAG = "SerialService";
    	// 底层初始化状态
    	private boolean isInitOk = false;
    
    	// 加载本地库，read()和write()的实现通过JNI在本地代码实现
    	static {
    		Log.d(TAG, "System.loadLibrary()");
    		System.loadLibrary("serial_runtime");
    	}   
    	
    	// 构造器，用于初始化本地HAL及runtime
    	public SerialService(){	  
    		Log.d(TAG, "SerialService()");
    		// 初始化本地HAL
    		isInitOk =  _init();
    		Log.d(TAG, "_init()");
    	}
    
    	// 读串口数据
    	public String read() {
    		Log.d(TAG, "read()");
    		if(!isInitOk)
    			return "串口初始化失败，请确认已经连接串口设备。";
    		// 由于 Java String是双字节字符，而串口数据是原始字节流，所以要进行转化
    		byte[] data = new byte[128];
    		// 从驱动读取字节流
    		_read(data, 128);
    		 
    		String ret;
    		try{
    			// 转化为Java String字符
    			ret = new String(data, "GBK");
    		}catch(UnsupportedEncodingException e1) {
    			return null;
    		}
    		return ret;
    	}
    
    	// 写入字符串数据
    	public int  write(String s) {
    		Log.d(TAG, "write()");
    		int len;
    		try{
    			// 将Java String字符串转码成字节流后，写入串口
    			len = _write(s.getBytes("GBK"));
    		}catch(UnsupportedEncodingException e1) {
    			return -1;
    		}
    		return len;
    	}
    
    	private static native boolean _init();
    	private static native int _read(byte[] data, int len);
    	private static native int _write(byte[] data);
    }

**2. 编写SerialService的运行时代码，即：cn\_com\_farsight\_SerialService\_SerialService.cpp，实现JNI调用函数：\_init()，\_read()，\_write()。**

串口硬件抽象层头文件：

@serial\_hal\\include\\serial.h

#include <hardware/hardware.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <errno.h>
    #include <cutils/log.h>
    #include <cutils/atomic.h>
    
    #define serial_HARDWARE_MODULE_ID "serial"
    
    
    /*每一个硬件模块都每必须有一个名为HAL_MODULE_INFO_SYM的数据结构变量，
    它的第一个成员的类型必须为hw_module_t*/
    struct serial_module_t {
    	struct hw_module_t common; //模块类型
    	
    }; 
    /*见hardware.h中的hw_module_t定义的说明，
    xxx_module_t的第一个成员必须是hw_module_t类型，
    其次才是模块的一此相关信息，当然也可以不定义，
    这里就没有定义模块相关信息
    */
    
    
    /*每一个设备数据结构的第一个成员函数必须是hw_device_t类型，
    其次才是各个公共方法和属性*/
    struct serial_control_device_t {
    	struct hw_device_t common; //设备类型
    	/* supporting control APIs go here */
    
    	int (*serial_read_hal)(struct serial_control_device_t *dev, char *buf, int count);
    	/***************************************/
    	int (*serial_write_hal)(struct serial_control_device_t *dev, char *buf, int count);
    	/***************************************/
    };
    /*见hardware.h中的hw_device_t的说明，
    要求自定义xxx_device_t的第一个成员必须是hw_device_t类型，
    其次才是其它的一些接口信息
    */

@serial\_runtime\\cn\_com\_farsight\_SerialService\_SerialService.cpp

下面的代码用到JNI部分知识点，详情请看：

> [深入浅出 - Android系统移植与平台开发（九）－ JNI介绍][- Android_ JNI]

[http://blog.csdn.net/mr\_raptor/article/details/8080606][- Android_ JNI]

#include <hardware/hardware.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <termios.h>
    #include <errno.h>
    #include <cutils/log.h>
    #include <cutils/atomic.h>
    #include <sys/ioctl.h>
    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    #include <dirent.h>
    #include "../include/serial.h"
    
    int fd;
    
    static int serial_device_close(struct hw_device_t* device)
    {
    	LOGD("%s E", __func__);
    	struct serial_control_device_t* ctx = (struct serial_control_device_t*)device;
    	if (ctx) {
    		free(ctx);
    	}
    	close(fd);
    	LOGD("%s X", __func__);
    	return 0; 
    }
    
    static int serial_read_drv(struct serial_control_device_t *dev, char *buf, int count)
    {	
    	LOGD("%s E", __func__);
    	int len = 0;
    	len = read(fd, buf, count);
    	if(len < 0)
    	{
    		perror("read");
    	}
    	LOGD("%s X", __func__);
    	return len;
    }
    
    static int serial_write_drv(struct serial_control_device_t *dev, char *buf, int size)
    {	
    	LOGD("%s E", __func__);
    	int len = write(fd, buf, size);
    	if(len < 0)
    	{
    		perror("write");
    	}
    	LOGD("%s X", __func__);
    	return len;
    }
    
    static int serial_device_open(const struct hw_module_t* module, const char* name,
    		struct hw_device_t** device)
    {
    	LOGD("%s E", __func__);
    	struct serial_control_device_t *dev;
    	struct termios opt; 
    
    	dev = (struct serial_control_device_t *)malloc(sizeof(*dev));
    	memset(dev, 0, sizeof(*dev)); 
    
    	//HAL must init property
    	dev->common.tag= HARDWARE_DEVICE_TAG; //必须写这个
    	dev->common.version = 0;
    	dev->common.module= module;
    
    	dev->serial_read_hal = serial_read_drv;
    
    	dev->serial_write_hal = serial_write_drv;
    	*device= &dev->common;
    
    	// MichaelTang add for open ttyUSBx 
    	char devname[PATH_MAX];
    	DIR *dir;
    	struct dirent *de;
    	dir = opendir("/dev");
    	if(dir == NULL)
    		return -1;
    	strcpy(devname, "/dev");
    	char * filename = devname + strlen(devname);
    	*filename++ = '/';
    	while((de = readdir(dir))) {
    		if(de->d_name[0] == '.' || strncmp(de->d_name, "ttyUSB", 6))        // start with . will ignor
    			continue;
    		strcpy(filename, de->d_name);
    		if((fd = open(devname, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY)) < 0)
    		{       
    			LOGE("open error");
    			return -1;
    		}else {
    			LOGD("open ok\n");
    			break;
    		}
    	}
    
    
    	//初始化串口
    	tcgetattr(fd, &opt);
    	//tcflush(fd, TCIOFLUSH);
    	cfsetispeed(&opt, B9600);
    	cfsetospeed(&opt, B9600);
    
    	//tcflush(fd, TCIOFLUSH);
    
    	opt.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
    
    	opt.c_cflag &= ~CSIZE;
    	opt.c_cflag &= ~CRTSCTS;
    	opt.c_cflag |= CS8;
    
    	/* 
    	   opt.c_cflag |= PARENB;  // enable; 允许输入奇偶校验
    	   opt.c_cflag |= PARODD;  // J check     对输入使用奇校验          
    	   opt.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);  // 
    	   */ 
    	opt.c_iflag |= IGNPAR;
    
    	opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
    
    	opt.c_oflag = 0;
    	opt.c_lflag = 0;
    
    	tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt);
    
    	LOGD("%s X", __func__);
    
    	return 0;
    }
    
    //定一个hw_module_methods_t结构体，关联入口函数
    static struct hw_module_methods_t serial_module_methods = {
    open: serial_device_open  
    };
    
    //定义Stub入口
    //注意必须使用：
    //1。hw_module_t继承类
    //2。必须使用HAL_MODULE_INFO_SYM这个名字
    
    const struct serial_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    common: {
    tag: HARDWARE_MODULE_TAG,
         version_major: 1,
         version_minor: 0,
         id: serial_HARDWARE_MODULE_ID, 
         //模块ID，上层的Service通过这个ID应用当前Stub
         name: "serial HAL module",
         author: "farsight",
         methods: &serial_module_methods, //入口函数管理结构体
    	}, 
    	/* supporting APIs go here */
    };

**4. 相关代码下载：**

[http://download.csdn.net/detail/mr\_raptor/7033385][http_download.csdn.net_detail_mr_raptor_7033385]

[- Android_ _HAL]: http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8069588
[- Android_ HAL Stub]: http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8074549
[- Android_ - led HAL]: http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8082360
[- Android_ JNI]: http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8080606
[http_download.csdn.net_detail_mr_raptor_7033385]: http://download.csdn.net/detail/mr_raptor/7033385