Android系统访问串口设备

2021-07-09 04:44:11

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

http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8069588

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

http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8074549

> 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

http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8082360

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

http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/8080606

#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 */
};

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