android 串口開發第二篇:利用jni實現android和串口通信

一：串口通信簡介

　　由於串口開發涉及到jni，所以開發環境需要支持ndk開發，如果未配置ndk配置的朋友，或者對jni不熟悉的朋友,請查看上一篇文章，android 串口開發第一篇:搭建ndk開發環境以及第一個jni調用程序 ,串口通信和java操作io類似，先打開串口，然后向串口發送或者讀取數據，最后關閉串口，所以基本思路就是：

　　1.對串口文件進行配置（波特率等），選擇串口文件，打開串口，設備不同 ,可以讀寫的串口也不同.

　　2.讀寫串口 ,讀串口需要開一個子線程，然后死循環讀取串口發送的數據

　　3.關閉串口文件

       其中打開，關閉串口是在jni方法執行，讀寫操作是android程序執行。

二：代碼實現

　　我的開發環境是android studio 2.3.3 串口開發我創建一個支持c++項目，然后在cpp目錄下，創建一個nateve-lib.cpp的程序，將串口打開，串口關閉的程序復制進去即可，native-lib程序中方法的命名規則需要根據你實際情況，稍作修改，cpp中方法名格式為,Java_包名_調用jni方法的類名_方法名，如Java_com_serialportdemo_SerialPort_open，此處一定要注意，android studio生成的是cpp程序，不是c程序，這兩個有一些區別的，比如：

我對c也不熟悉，以下語法有誤請指出

*.c的語法
變量定義
jstring jstr2 = (*env) -> NewStringUTF(env, cstr);
方法定義
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_encode（）
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_decode（）


*.cpp的語法
jstring jstr2 =env->NewStringUTF(hello.c_str());

extern "C"  //如果這里不寫extern "C"，程序編譯不會錯，但android無法調用該方法，錯誤日志是找不到該方法
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_encode（）

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_serialportdemo_MainActivity_decode（）

 

串口打開，串口關閉代碼如下：

//獲取波特率
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;
    }
}


//打開串口程序
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;
}

//關閉串口程序
  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 方法就簡單多了，首先來看串口操作類，在這個類中打開串口，測試沒有做關閉串口的操作,jni的open方法，返回一個java.io.FileDescriptor對像，串口操作類通過該對像,獲取文件的讀寫流操作對像.

//加載so文件
 static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

/**
     * @param  path 串口文件路徑
     * @param baudrate 波特率，不同設備波特率有區別
     * */
    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);
    }


 //定義本地方法
public native FileDescriptor open(String path, int baudrate); 
public native void close(); 

接下來需要定義一個讀取串口信息的線程，用於獲取串口發送給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+"接收到串口回調  "+message);
                   seriapPortMsg.append(message);
                   if(buff[size - 1] == '\n'){
                       log.post(new Runnable() {
                           @Override
                           public void run() {
                               log.setText(sdf.format(new Date())+"接收到串口發送的指令  "+message);
                           }
                       });
                   }
               }catch (Exception e){
                   e.printStackTrace();
               }finally {
                   try {
                       Thread.sleep(1000);
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
            }
        }
    }

以上代碼完成了對串口的讀操作，串口寫操作比較簡單，就是得到串口的OutputStream,然后調用writer方法即可，代碼如下：

　　

 @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 輸出完成");
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        Logger.e(TAG+e.getMessage());
                    }
                }
        }
    }

到此為止，讀寫操作的代碼全部完成，我的測試串口設備一直在向android發送信息，如下圖

三：注意事項

　　 String SERIALPORT_NO3 = "/dev/ttyS3"，int BAUDRATE=115200;  這是我設備定義的串口文件路徑和波特率，這個信息位置需要根據實際情況作修改。

　　 

完整demo代碼：https://github.com/jlq023/serialport