android串口编程

最近在Android项目中要使用到串口编程，开始的时候为了省事，直接把以前在linux下用纯C写得串口程序封装成so库，再在JNI中调用so库，一点也没有问题。

虽说没有什么问题，总觉得在JAVA中使用纯C实现串口所有的操作很像是在“挂羊头卖狗肉”，而且也有点繁琐，想说JAVA应该把这些东西直接封装成API，于是在网上查资料，想找到类似于windows下的CreateFile的API接口，未果。

还好JAVA之中有个FileDescriptor类，可以把串口当作一个FileDescriptor，打开之后操作FileDescriptor就相当于操作串口。

不管是windows、linux、或是android操作系统，串口编程无非是以下几步：

  1. 打开串口
  2. 串口配置
  3. 串口操作（读写）
  4. 关闭串口

这是典型的流驱动设备，操作很简单，在C语言里无非就是open、write、read、close几个操作就能轻松搞定的东西。这跟文件的输入输出流其实是一个概念，所以在windows中可以用CreateFile操作串口，同样的道理，在java中可以使用FileDescriptor操作串口。

下面是android 串口编程的具体步骤，先创建一个串口类SerialPort：

[java] view plain copy
 
  1. private static final String TAG = "SerialPort";  
  2.   
  3. /* 
  4.  * Do not remove or rename the field mFd: it is used by native method close(); 
  5.  */  
  6. private FileDescriptor mFd;  
  7. private FileInputStream mFileInputStream;  
  8. private FileOutputStream mFileOutputStream;  
  9.   
  10. public SerialPort(File device, int baudrate, int flags) throws SecurityException, IOException {  
  11.   
  12.     /* Check access permission */  
  13.     if (!device.canRead() || !device.canWrite()) {  
  14.         try {  
  15.             /* Missing read/write permission, trying to chmod the file */  
  16.             Process su;  
  17.             su = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/su");  
  18.             String cmd = "chmod 666 " + device.getAbsolutePath() + "\n"  
  19.                     + "exit\n";  
  20.             su.getOutputStream().write(cmd.getBytes());  
  21.             if ((su.waitFor() != 0) || !device.canRead()  
  22.                     || !device.canWrite()) {  
  23.                 throw new SecurityException();  
  24.             }  
  25.         } catch (Exception e) {  
  26.             e.printStackTrace();  
  27.             throw new SecurityException();  
  28.         }  
  29.     }  
  30.   
  31.     mFd = open(device.getAbsolutePath(), baudrate, flags);  
  32.     if (mFd == null) {  
  33.         Log.e(TAG, "native open returns null");  
  34.         throw new IOException();  
  35.     }  
  36.     mFileInputStream = new FileInputStream(mFd);  
  37.     mFileOutputStream = new FileOutputStream(mFd);  
  38. }  
  39.   
  40. // Getters and setters  
  41. public InputStream getInputStream() {  
  42.     return mFileInputStream;  
  43. }  
  44.   
  45. public OutputStream getOutputStream() {  
  46.     return mFileOutputStream;  
  47. }  
  48.   
  49. // JNI  
  50. private native static FileDescriptor open(String path, int baudrate, int flags);  
  51. public native void close();  
  52. static {  
  53.     System.loadLibrary("serial_port");  
  54. }  


这个类中主要干了两件事情：
创建了打开串口和关闭串口的本地方法

[java] view plain copy
 
  1. private native static FileDescriptor open(String path, int baudrate, int flags);  
  2. public native void close();  

关联串口的文件描述符（FileDescriptor），并把文件的输入输出流与之关联，在代码之中

[java] view plain copy
 
  1. private FileDescriptor mFd;  
  2. private FileInputStream mFileInputStream;  
  3. private FileOutputStream mFileOutputStream;  
  4.   
  5. mFd = open(device.getAbsolutePath(), baudrate, flags);  
  6. mFileInputStream = new FileInputStream(mFd);  
  7. mFileOutputStream = new FileOutputStream(mFd);  

这段代码的意思就是把串口打开，并取得串口的输入输出操作（读写操作）。

 

到了这里，有个问题，如何打开串口？

代码上可知，打开串口的操作用的是一个本地方法open，那只能在JNI中实现这个接口，下面是jni中的实现：

[cpp] view plain copy
 
  1. static speed_t getBaudrate(jint baudrate)  
  2. {  
  3.     switch(baudrate) {  
  4.     case 0: return B0;  
  5.     case 50: return B50;  
  6.     case 75: return B75;  
  7.     case 110: return B110;  
  8.     case 134: return B134;  
  9.     case 150: return B150;  
  10.     case 200: return B200;  
  11.     case 300: return B300;  
  12.     case 600: return B600;  
  13.     case 1200: return B1200;  
  14.     case 1800: return B1800;  
  15.     case 2400: return B2400;  
  16.     case 4800: return B4800;  
  17.     case 9600: return B9600;  
  18.     case 19200: return B19200;  
  19.     case 38400: return B38400;  
  20.     case 57600: return B57600;  
  21.     case 115200: return B115200;  
  22.     case 230400: return B230400;  
  23.     case 460800: return B460800;  
  24.     case 500000: return B500000;  
  25.     case 576000: return B576000;  
  26.     case 921600: return B921600;  
  27.     case 1000000: return B1000000;  
  28.     case 1152000: return B1152000;  
  29.     case 1500000: return B1500000;  
  30.     case 2000000: return B2000000;  
  31.     case 2500000: return B2500000;  
  32.     case 3000000: return B3000000;  
  33.     case 3500000: return B3500000;  
  34.     case 4000000: return B4000000;  
  35.     default: return -1;  
  36.     }  
  37. }  
  38.   
  39. /* 
  40.  * Class:     android_serialport_SerialPort 
  41.  * Method:    open 
  42.  * Signature: (Ljava/lang/String;II)Ljava/io/FileDescriptor; 
  43.  */  
  44. JNIEXPORT jobject JNICALL Java_android_1serialport_1api_SerialPort_open  
  45.   (JNIEnv *env, jclass thiz, jstring path, jint baudrate, jint flags)  
  46. {  
  47.     int fd;  
  48.     speed_t speed;  
  49.     jobject mFileDescriptor;  
  50.   
  51.     /* Check arguments */  
  52.     {  
  53.         speed = getBaudrate(baudrate);  
  54.         if (speed == -1) {  
  55.             /* TODO: throw an exception */  
  56.             LOGE("Invalid baudrate");  
  57.             return NULL;  
  58.         }  
  59.     }  
  60.   
  61.     /* Opening device */  
  62.     {  
  63.         jboolean iscopy;  
  64.         const char *path_utf = (*env)->GetStringUTFChars(env, path, &iscopy);  
  65.         LOGD("Opening serial port %s with flags 0x%x", path_utf, O_RDWR | flags);  
  66.         fd = open(path_utf, O_RDWR | flags);  
  67.         LOGD("open() fd = %d", fd);  
  68.         (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, path, path_utf);  
  69.         if (fd == -1)  
  70.         {  
  71.             /* Throw an exception */  
  72.             LOGE("Cannot open port");  
  73.             /* TODO: throw an exception */  
  74.             return NULL;  
  75.         }  
  76.     }  
  77.   
  78.     /* Configure device */  
  79.     {  
  80.         struct termios cfg;  
  81.         LOGD("Configuring serial port");  
  82.         if (tcgetattr(fd, &cfg))  
  83.         {  
  84.             LOGE("tcgetattr() failed");  
  85.             close(fd);  
  86.             /* TODO: throw an exception */  
  87.             return NULL;  
  88.         }  
  89.   
  90.         cfmakeraw(&cfg);  
  91.         cfsetispeed(&cfg, speed);  
  92.         cfsetospeed(&cfg, speed);  
  93.   
  94.         if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &cfg))  
  95.         {  
  96.             LOGE("tcsetattr() failed");  
  97.             close(fd);  
  98.             /* TODO: throw an exception */  
  99.             return NULL;  
  100.         }  
  101.     }  
  102.   
  103.     /* Create a corresponding file descriptor */  
  104.     {  
  105.         jclass cFileDescriptor = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");  
  106.         jmethodID iFileDescriptor = (*env)->GetMethodID(env, cFileDescriptor, "<init>", "()V");  
  107.         jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, cFileDescriptor, "descriptor", "I");  
  108.         mFileDescriptor = (*env)->NewObject(env, cFileDescriptor, iFileDescriptor);  
  109.         (*env)->SetIntField(env, mFileDescriptor, descriptorID, (jint)fd);  
  110.     }  
  111.   
  112.     return mFileDescriptor;  
  113. }  
  114.   
  115. /* 
  116.  * Class:     cedric_serial_SerialPort 
  117.  * Method:    close 
  118.  * Signature: ()V 
  119.  */  
  120. JNIEXPORT void JNICALL Java_android_1serialport_1api_SerialPort_close  
  121.   (JNIEnv *env, jobject thiz)  
  122. {  
  123.     jclass SerialPortClass = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
  124.     jclass FileDescriptorClass = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");  
  125.   
  126.     jfieldID mFdID = (*env)->GetFieldID(env, SerialPortClass, "mFd", "Ljava/io/FileDescriptor;");  
  127.     jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, FileDescriptorClass, "descriptor", "I");  
  128.   
  129.     jobject mFd = (*env)->GetObjectField(env, thiz, mFdID);  
  130.     jint descriptor = (*env)->GetIntField(env, mFd, descriptorID);  
  131.   
  132.     LOGD("close(fd = %d)", descriptor);  
  133.     close(descriptor);  
  134. }  


在Java_android_1serialport_1api_SerialPort_open接口中，能发现一些熟悉的东西：

[cpp] view plain copy
 
  1. fd = open(path_utf, O_RDWR | flags);  
  2. tcgetattr(fd, &cfg)  
  3. cfmakeraw(&cfg);  
  4. cfsetispeed(&cfg, speed);  
  5. cfsetospeed(&cfg, speed);  
[cpp] view plain copy
 
  1. ...  


这些都是在linux下的串口编程，分别是打开串口设备节点，配置数据流控、波特率等，这些东西其实不是重点，重点是如何把打开的串口设备与FileDescriptor关联，即把fd封装到FileDescriptor中去：

[cpp] view plain copy
 
  1. /* Create a corresponding file descriptor */  
  2. {  
  3.     jclass cFileDescriptor = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");  
  4.     jmethodID iFileDescriptor = (*env)->GetMethodID(env, cFileDescriptor, "<init>", "()V");  
  5.     jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, cFileDescriptor, "descriptor", "I");  
  6.     mFileDescriptor = (*env)->NewObject(env, cFileDescriptor, iFileDescriptor);  
  7.     (*env)->SetIntField(env, mFileDescriptor, descriptorID, (jint)fd);  
  8. }  
  9.   
  10. return mFileDescriptor;  

上面的代码简单解释来说就是mFileDescriptor与fd关联并返回给JAVA层。

至此，其实串口的JAVA封装已经完成，这个类其实已经可以完成串口的所有操作（打开，配置，读写，关闭），接下来的事情只是逻辑层面的事情了。

posted on 2016-08-12 14:22  kiss.liu  阅读(1013)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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