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  • Android串口編程入門

    標簽： Android智能設備開發  智能硬件  android  java  kotlin  串口編程

    基本常識

    串口通信：指串口按位（bit）發送和接收字節。盡管比按字節（byte）的并行通信慢，但是串口可以使用一根線發送數據的同時接收數據。在串口通信中，常用的協議包括RS232、RS-422和RS-485。

    在Android開發中，對串口數據的讀取和寫入，實際上是是通過I/O流讀取、寫入文件數據。
    串口用完記得關閉（文件關閉）。 串口關閉，即是文件流關閉。

    一、準備so庫以及相關SDK

    用到開源庫serialPort-api
    下載其中相關so庫資源導入到項目中
    在這里插入圖片描述
    其中libs文件夾中的armeabi、armeabi-v7a代表不同的cpu架構，可以根據自己app運行環境自動加載，通常只需要armeabi就可以了。android_serialport_api包下的兩個文件則是用來加載so庫以及提供相關接口的封裝SDK；

    注意：這里的包名不可以修改，必須跟so庫中的保持一致（這同樣在以后對接其他外設SDK時，在加載so庫方法經常會遇到方法名加載不到的原因）

    在拷貝完相關so庫之后我們仍然需要在gradle中指定我們支持的cpu架構，保持libs包中一致即可：

        defaultConfig {
        ndk {
            abiFilters "armeabi","armeabi-v7a"  // "armeabi", "x86", "arm64-v8a"
        }
    }

    SerialPort類：

    /*
 * Copyright 2009 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. 
 */

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;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

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, int parity) throws SecurityException, IOException {

		/* Check access permission */
		if (!device.canRead() || !device.canWrite()) {
			try {
				/* Missing read/write permission, trying to chmod the file */
				//Runtime.getRuntime().exec 會提示需要ACCESS_SUPERUSER權限
				Process su;
				su = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/su");
//				su = Runtime.getRuntime().exec("/system/xbin/su");
				String cmd = "chmod 666 " + device.getAbsolutePath() + "\n" + "exit\n";
				su.getOutputStream().write(cmd.getBytes());

				WatchThread wt = new WatchThread(su);
				wt.start();
				if ((su.waitFor() != 0) || !device.canRead() || !device.canWrite()) {
					ArrayList<String> commandStream = wt.getStream();
					wt.setOver(true);
					throw new SecurityException();
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
				throw new SecurityException();
			}
		}

		mFd = open(device.getAbsolutePath(), baudrate, flags, parity);
		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, int parity);
	public native void close();
	static {
		System.loadLibrary("serial_port");
	}

	class WatchThread extends Thread {
		Process p;
		boolean   over;
		ArrayList<String> stream;
		public WatchThread(Process p) {
			this.p = p;
			over = false;
			stream = new ArrayList<String>();
		}
		public void run() {
			try {
				if(p == null)return;
				Scanner br = new Scanner(p.getInputStream());
				while (true) {
					if (p==null || over) break;
					while(br.hasNextLine()){
						String tempStream = br.nextLine();
						if(tempStream.trim()==null||tempStream.trim().equals(""))continue;
						stream.add(tempStream);
					}
				}
			} catch(Exception e){e.printStackTrace();}
		}

		public void setOver(boolean   over)   {
			this.over   =   over;
		}
		public ArrayList<String> getStream() {
			return stream;
		}
	}
}

    從這個類中我們可以看到，通過System.loadLibrary來加載我們對應的so庫，“serial_port”名稱則對應libs文件夾下面的armeabi包中的so庫名稱，如果不是一致的則會拋出異常提示加載so庫失敗。

    static {
		System.loadLibrary("serial_port");
	}

    當然我們有些也可以將so庫放置在jni文件夾或者jnilib文件夾下面，如果我們so庫防止的路徑沒有問題，但是在加載so庫的時候仍然拋出異常提示找不到對應的so庫，那么可能是我們程序并沒有識別到相應的路徑，這個時候我們就需要在gradle里面進行配置：

        sourceSets.main {
        jniLibs.srcDir "libs"
    }

    同時可以看到該類中封裝的打開和關閉串口的方法：

    	private native static FileDescriptor open(String path, int baudrate, int flags, int parity);
	public native void close();

    如果沒有權限的也需要配置相關的系統權限，包括我們進行串口初始化時需要的root權限也是必須要的，如果沒有root權限則無法進行串口初始化。到此為止我們串口編程的基本準備工作已經全部準備就緒。

    二、編寫串口通訊工具類

    首先我們需要編寫的是串口通訊需要的工具類，該工具類主要解決一下幾個問題：串口的打開、關閉、輸入監聽、輸出等；同時該工具類作為全局唯一的操作類來進行串口通訊的統一管理：

    package com.xiye.reservesamplecabinet.manager

import android_serialport_api.SerialPort
import com.xiye.reservesamplecabinet.utils.L
import com.xiye.reservesamplecabinet.utils.T
import java.io.File
import java.io.IOException
import java.io.InputStream
import java.io.OutputStream
import java.security.InvalidParameterException

/**
 * Created by Administrator on 2018/8/3.
 */
class BoxActionManager private constructor() {

    companion object {

        val instance by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) { BoxActionManager() }

        private var mSerialPort: SerialPort? = null
        private var mOutputStream: OutputStream? = null
        private var mInputStream: InputStream? = null
        private var mReadDataThread: Thread? = null

        /**
         * 初始化鎖控串口
         */
        @Throws(IOException::class)
        private fun initSerialPort() {
            if (mSerialPort == null) {
                mSerialPort = getSerialPort(0, "dev/ttyS0", 9600)
                if (mSerialPort == null) {
                    T.instance.showToast("串口初始化失敗！")
                    return
                }
                mOutputStream = mSerialPort?.outputStream
                mInputStream = mSerialPort?.inputStream
            }
        }

        /**
         * 初始化串口
         */
        private fun getSerialPort(parity: Int, path: String, baudrate: Int): SerialPort? {
            var mSerialPort: SerialPort? = null
            if (path.isEmpty() || baudrate == -1) {
                throw InvalidParameterException()
            }

            try {
                mSerialPort = SerialPort(File(path), baudrate, 0, 0)
            } catch (e: IOException) {
                e.printStackTrace()
            } catch (e: SecurityException) {
                e.printStackTrace()
            }
            return mSerialPort
        }
    }

    init {
        if (mSerialPort == null) {
            try {
                initSerialPort()
            } catch (e: IOException) {
                e.printStackTrace()
            }
        }
        initThread()
    }

    /**
     * 初始化串口讀取線程
     */
    private fun initThread() {
        if (mReadDataThread == null) {
            mReadDataThread = Thread {
                while (true) {
                    try {
                        if (mInputStream != null) {
                            val count = mInputStream!!.available()
                            val buffer = ByteArray(count)
                            val size = mInputStream!!.read(buffer)
                            val hexStr = TransUtils.bytes2hex(buffer)
                            if (size > 0) {
                                onDataReceiver(buffer)
                            }
                            try {
                                Thread.sleep(50L)
                            } catch (e: InterruptedException) {
                                e.printStackTrace()
                            }
                        }
                    } catch (e: Exception) {
                        e.printStackTrace()
                    }
                }
            }
            mReadDataThread?.start()
        }
    }

    private fun onDataReceiver(buffer: ByteArray) {
    
    }


    @Synchronized
    fun openDoor(boardNo: Int, lockNo: Int) {
        if (checkSerialPort()) {
            return
        }
        val cmd = byteArrayOf(
            boardNo.toByte(), 0xF2.toByte(), 0x55, lockNo.toByte()
        )
        try {
            mOutputStream?.write(TransUtils.getSendDatas(cmd))
            mOutputStream?.flush()
        } catch (e: IOException) {
            T.instance.showToast(e.message)
        }
    }


    @Synchronized
    fun queryDoor(boardNo: Int, lockNo: Int) {
        if (checkSerialPort()) {
            return
        }
        val cmd = byteArrayOf(
            boardNo.toByte(), 0xF1.toByte(), 0x55, lockNo.toByte()
        )
        try {
            mOutputStream?.write(TransUtils.getSendDatas(cmd))
            mOutputStream?.flush()
        } catch (e: IOException) {
            T.instance.showToast(e.message)
        }
    }
}

    在初始化方法中可以看到mSerialPort = getSerialPort(0, “dev/ttyS0”, 9600)，是指定了一個固定的串口進行初始化，我們也可以通過SerialPortFinder類中提供的方法進行一個動態的搜索串口并進行相關初始化，需要根據項目不同的需求來靈活使用。

    其中onDataReceiver方法則是監聽到的輸入信息，我們可以通過協議相關的約定進行一個解析來判斷監聽到的輸入數據是否合法，同時解析出我們需要的數據幀。

    同樣我們是通過**mOutputStream?.write()**方法來對數據輸出，輸出的數據幀同樣是根據協議中的約定來進行組幀。

    感興趣的同學可以通過NDK開發中jni配置及調用GPIO了解如何自己一步步編譯屬于自己的so庫文件并運用到項目中

    版權聲明：本文為d38825原創文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處鏈接和本聲明。
    本文鏈接：https://blog.csdn.net/d38825/article/details/126365367

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