Android串口开发之使用JNI实现ANDROID和串口通信详解

Faustine ·

更新时间:2024-11-13

· 649 次阅读

一：串口通信简介

前段时间因为工作需要研究了一下android的串口通信，网上有很多讲串口通信的文章，我在做的时候也参考了很多文章，现在就将我学习过程中的一些心得分享给大家，由于串口开发涉及到jni，所以开发环境需要支持ndk开发，如果未配置ndk配置的朋友，或者对jni不熟悉的朋友,请查看上一篇文章，android 串口开发第一篇:搭建ndk开发环境以及第一个jni调用程序 ,串口通信和java操作io类似，先打开串口，然后向串口发送或者读取数据，最后关闭串口，所以基本思路就是：

　　1.对串口文件进行配置（波特率等），选择串口文件，打开串口，设备不同 ,可以读写的串口也不同.

　　2.读写串口 ,读串口需要开一个子线程，然后死循环读取串口发送的数据

　　3.关闭串口文件

其中打开，关闭串口是在jni方法执行，读写操作是android程序执行。

二：代码实现

我的开发环境是android studio 2.3.3 串口开发我创建一个支持c++项目，然后在cpp目录下，创建一个nateve-lib.cpp的程序，将串口打开，串口关闭的程序复制进去即可，native-lib程序中方法的命名规则需要根据你实际情况，稍作修改，cpp中方法名格式为,Java_包名_调用jni方法的类名_方法名，如Java_com_serialportdemo_SerialPort_open，此处一定要注意，android studio生成的是cpp程序，不是c程序，这两个有一些区别的，比如：

我对c也不熟悉，以下语法有误请指出

*.c的语法

变量定义


jstring jstr2 = (*env) -> NewStringUTF(env, cstr);

方法定义


JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_encode（）
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_decode（）

*.cpp的语法


jstring jstr2 =env->NewStringUTF(hello.c_str());
extern "C" //如果这里不写extern "C"，程序编译不会错，但android无法调用该方法，错误日志是找不到该方法
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_encode（）
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_decode（）

串口打开，串口关闭代码如下：


//获取波特率
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;
 }
}
//打开串口程序
extern "C"
JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_com_serialportdemo_SerialPort_open(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path,jint baudrate) {
 int fd;
 speed_t speed;
 jobject mFileDescriptor;
 LOGD("init native Check arguments");
 /* Check arguments */
 {
 speed = getBaudrate(baudrate);
 if (speed == -1) {
 /* TODO: throw an exception */
 LOGE("Invalid baudrate");
 return NULL;
 }
 }
 LOGD("init native Opening device!");
 /* Opening device */
 {
 jboolean iscopy;
 const char *path_utf = env->GetStringUTFChars(path, &iscopy);
 LOGD("Opening serial port %s", path_utf);
// fd = open(path_utf, O_RDWR | O_DIRECT | O_SYNC);
 fd = open(path_utf, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK | O_NDELAY);
 LOGD("open() fd = %d", fd);
 env->ReleaseStringUTFChars(path, path_utf);
 if (fd == -1) {
 /* Throw an exception */
 LOGE("Cannot open port %d",baudrate);
 /* TODO: throw an exception */
 return NULL;
 }
 }
 LOGD("init native Configure device!");
 /* Configure device */
 {
 struct termios cfg;
 if (tcgetattr(fd, &cfg)) {
 LOGE("Configure device tcgetattr() failed 1");
 close(fd);
 return NULL;
 }
 cfmakeraw(&cfg);
 cfsetispeed(&cfg, speed);
 cfsetospeed(&cfg, speed);
 if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &cfg)) {
 LOGE("Configure device tcsetattr() failed 2");
 close(fd);
 /* TODO: throw an exception */
 return NULL;
 }
 }
 /* Create a corresponding file descriptor */
 {
 jclass cFileDescriptor = env->FindClass("java/io/FileDescriptor");
 jmethodID iFileDescriptor = env->GetMethodID(cFileDescriptor,"<init>", "()V");
 jfieldID descriptorID = env->GetFieldID(cFileDescriptor,"descriptor", "I");
 mFileDescriptor = env->NewObject(cFileDescriptor,iFileDescriptor);
 env->SetIntField(mFileDescriptor, descriptorID, (jint) fd);
 }
 return mFileDescriptor;
}
//关闭串口程序
 extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_serialportdemo_SerialPort_close(JNIEnv * env, jobject thiz)
{
 jclass SerialPortClass = env->GetObjectClass(thiz);
 jclass FileDescriptorClass = env->FindClass("java/io/FileDescriptor");
 jfieldID mFdID = env->GetFieldID(SerialPortClass, "mFd", "Ljava/io/FileDescriptor;");
 jfieldID descriptorID = env->GetFieldID(FileDescriptorClass, "descriptor", "I");
 jobject mFd = env->GetObjectField(thiz, mFdID);
 jint descriptor = env->GetIntField(mFd, descriptorID);
 LOGD("close(fd = %d)", descriptor);
 close(descriptor);
 return 1;
}

android 方法就简单多了，首先来看串口操作类，在这个类中打开串口，测试没有做关闭串口的操作,jni的open方法，返回一个java.io.FileDescriptor对像，串口操作类通过该对像,获取文件的读写流操作对像.


//加载so文件
 static {
 System.loadLibrary("native-lib");
 }
/**
 * @param path 串口文件路径
 * @param baudrate 波特率，不同设备波特率有区别
 * */
 public SerialPort(String path, int baudrate) throws SecurityException, IOException {
 File device = new File(path);
 Logger.d(serialPortMsg());
 if(!device.canRead() || !device.canWrite()) {
 try {
 Process su = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/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.getMessage();
 }
 }
 mFd = open(device.getAbsolutePath(), baudrate);
 Logger.d(TAG+"open commplete");
 if (mFd == null) {
 Logger.e(TAG, "native open returns null");
 throw new IOException();
 }
 mFileInputStream = new FileInputStream(mFd);
 mFileOutputStream = new FileOutputStream(mFd);
 }
 //定义本地方法
public native FileDescriptor open(String path, int baudrate); 
public native void close();

接下来需要定义一个读取串口信息的线程，用于获取串口发送给android的信息


class ReadSerialPortMsgThread implements Runnable{
 @Override
 public void run() {
  int size;
  byte buff[] = new byte[1024];
  final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
  while (true){
  try {
   if(mInputStream==null){
   return;
   }
   size = mInputStream.read(buff);
   if(size<=0){
   continue;
   }
   final String message = new String(buff,0,size);
   Logger.d(TAG+"接收到串口回调 "+message);
   seriapPortMsg.append(message);
   if(buff[size - 1] == '\n'){
   log.post(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    log.setText(sdf.format(new Date())+"接收到串口发送的指令 "+message);
    }
   });
   }
  }catch (Exception e){
   e.printStackTrace();
  }finally {
   try {
   Thread.sleep(1000);
   } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
   }
  }
  }
 }
 }

以上代码完成了对串口的读操作，串口写操作比较简单，就是得到串口的OutputStream,然后调用writer方法即可，代码如下：


@Override
 public void onClick(View view) {
 switch (view.getId()){
  case R.id.sendMsg:
  String msg = serMsg.getText().toString()+"\r\n";
  if(msg!=null&&!msg.equals("")){
   byte [] buff = msg.getBytes();
   try {
   mOutputStream.write(buff,0,buff.length);
   Logger.d(TAG+"msg 输出完成");
   } catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
   Logger.e(TAG+e.getMessage());
   }
  }
 }
 }

到此为止，读写操作的代码全部完成，我的测试串口设备一直在向android发送信息，如下图