Android如何實現串口通信

本文小編為大家詳細介紹“Android如何實現串口通信”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“Android如何實現串口通信”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。

生成so文件

首先確保已經安裝了NDK和CMake

然后創建一個SerialPort.java文件

主要用來處理so文件

注意包名一旦寫好不要更改位置，具體代碼：

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;
/**
 * Created by abc on 2021/1/23.
 */

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) throws SecurityException, IOException {

        if (device == null) {
            System.out.println("device is null");
            return;
        }


        /* Check access permission */
        if (!device.canRead() || !device.canWrite()) {
            try {
                /* Missing read/write permission, trying to chmod the file */
                Process su;
                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.printStackTrace();
//                throw new SecurityException();
            }
        }

        mFd = open(device.getAbsolutePath(), baudrate, flags);
        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);

    public native void close();

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


}

然后clean project 再rebuild project 生成class文件，
這時候打開如下圖的文件夾看是否生成了classes文件夾，沒有生成請重新再試一遍。

當然你也不一定會生成compileDebugJavaWithJavac 只要javac->debug下存在classes就可以

再打開Terminal輸入指令
cd app/build/intermediates/javac/debug/classes（具體位置定位到classes）
然后再輸入指令
javah -jni 包名.SerialPort
注意 這里javah -jni后面跟的是 SerialPort.java 的全路徑，如果javah報不存在之類的，是你的Java環境沒有配置好。

這時候打開 debug/classes下面的文件發現多了一個以 .h 結尾文件

編寫處理C文件

在main下創建一個jni包 將生成的.h文件復制進去

然后創建SerialPort.c文件

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <jni.h>
#include <assert.h>

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <jni.h>
#include 這里是生成.h文件全稱(com_***_***_serialport_SerialPort.h)

#include "android/log.h"
static const char *TAG = "serial_port";
#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,  TAG, fmt, ##args)
#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, fmt, ##args)
#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, fmt, ##args)


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;
    }
}

/*
 * Class:     android_serialport_SerialPort
 * Method:    open
 * Signature: (Ljava/lang/String;II)Ljava/io/FileDescriptor;
 */
 //這里同樣是生成.h文件全稱
JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_***_***_serialport_SerialPort_open
        (JNIEnv *env, jclass thiz, jstring path, jint baudrate, jint flags)
{
    int fd;
    speed_t speed;
    jobject mFileDescriptor;

    /* Check arguments */
    {
        speed = getBaudrate(baudrate);
        if (speed == -1) {
            /* TODO: throw an exception */
            LOGE("Invalid baudrate");
            return NULL;
        }
    }

    /* Opening device */
    {
        jboolean iscopy;
        const char *path_utf = (*env)->GetStringUTFChars(env, path, &iscopy);
        LOGD("Opening serial port %s with flags 0x%x", path_utf, O_RDWR | flags);
        fd = open(path_utf, O_RDWR | flags);
        LOGD("open() fd = %d", fd);
        (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, path, path_utf);
        if (fd == -1)
        {
            /* Throw an exception */
            LOGE("Cannot open port");
            /* TODO: throw an exception */
            return NULL;
        }
    }

    /* Configure device */
    {
        struct termios cfg;
        LOGD("Configuring serial port");
        if (tcgetattr(fd, &cfg))
        {
            LOGE("tcgetattr() failed");
            close(fd);
            /* TODO: throw an exception */
            return NULL;
        }

        cfmakeraw(&cfg);
        cfsetispeed(&cfg, speed);
        cfsetospeed(&cfg, speed);

        if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &cfg))
        {
            LOGE("tcsetattr() failed");
            close(fd);
            /* TODO: throw an exception */
            return NULL;
        }
    }

    /* Create a corresponding file descriptor */
    {
        jclass cFileDescriptor = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");
        jmethodID iFileDescriptor = (*env)->GetMethodID(env, cFileDescriptor, "<init>", "()V");
        jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, cFileDescriptor, "descriptor", "I");
        mFileDescriptor = (*env)->NewObject(env, cFileDescriptor, iFileDescriptor);
        (*env)->SetIntField(env, mFileDescriptor, descriptorID, (jint)fd);
    }

    return mFileDescriptor;
}

/*
 * Class:     cedric_serial_SerialPort
 * Method:    close
 * Signature: ()V
 */
  //這里同樣是生成.h文件全稱
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_***_***_serialport_SerialPort_close
(JNIEnv *env, jobject thiz)
{
jclass SerialPortClass = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);
jclass FileDescriptorClass = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileDescriptor");

jfieldID mFdID = (*env)->GetFieldID(env, SerialPortClass, "mFd", "Ljava/io/FileDescriptor;");
jfieldID descriptorID = (*env)->GetFieldID(env, FileDescriptorClass, "descriptor", "I");

jobject mFd = (*env)->GetObjectField(env, thiz, mFdID);
jint descriptor = (*env)->GetIntField(env, mFd, descriptorID);

LOGD("close(fd = %d)", descriptor);
close(descriptor);
}

termios.h 具體代碼:

#ifndef _TERMIOS_H_
#define _TERMIOS_H_

#include <sys/cdefs.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdint.h>
#include <linux/termios.h>

__BEGIN_DECLS

/* Redefine these to match their ioctl number */
#undef  TCSANOW
#define TCSANOW    TCSETS

#undef  TCSADRAIN
#define TCSADRAIN  TCSETSW

#undef  TCSAFLUSH
#define TCSAFLUSH  TCSETSF

static __inline__ int tcgetattr(int fd, struct termios *s)
{
    return ioctl(fd, TCGETS, s);
}

static __inline__ int tcsetattr(int fd, int __opt, const struct termios *s)
{
    return ioctl(fd, __opt, (void *)s);
}

static __inline__ int tcflow(int fd, int action)
{
    return ioctl(fd, TCXONC, (void *)(intptr_t)action);
}

static __inline__ int tcflush(int fd, int __queue)
{
    return ioctl(fd, TCFLSH, (void *)(intptr_t)__queue);
}

static __inline__ pid_t tcgetsid(int fd)
{
    pid_t _pid;
    return ioctl(fd, TIOCGSID, &_pid) ? (pid_t)-1 : _pid;
}

static __inline__ int tcsendbreak(int fd, int __duration)
{
    return ioctl(fd, TCSBRKP, (void *)(uintptr_t)__duration);
}

static __inline__ speed_t cfgetospeed(const struct termios *s)
{
    return (speed_t)(s->c_cflag & CBAUD);
}

static __inline__ int cfsetospeed(struct termios *s, speed_t  speed)
{
    s->c_cflag = (s->c_cflag & ~CBAUD) | (speed & CBAUD);
    return 0;
}

static __inline__ speed_t cfgetispeed(const struct termios *s)
{
    return (speed_t)(s->c_cflag & CBAUD);
}

static __inline__ int cfsetispeed(struct termios *s, speed_t  speed)
{
    s->c_cflag = (s->c_cflag & ~CBAUD) | (speed & CBAUD);
  return 0;
}

static __inline__ void cfmakeraw(struct termios *s)
{
    s->c_iflag &= ~(IGNBRK|BRKINT|PARMRK|ISTRIP|INLCR|IGNCR|ICRNL|IXON);
    s->c_oflag &= ~OPOST;
    s->c_lflag &= ~(ECHO|ECHONL|ICANON|ISIG|IEXTEN);
    s->c_cflag &= ~(CSIZE|PARENB);
    s->c_cflag |= CS8;
}

__END_DECLS

#endif /* _TERMIOS_H_ */

生成so文件

首先，在項目（app）的build.gradel中的defaultConfig下添加：

externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags ""
               // abiFilters "armeabi-v7a", "x86", "arm64-v8a"
            }
        }

然后再在項目（app）的build.gradel 的 android 閉包下添加：

externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt" 
        }
    }

在app下創建一個CMakeLists.txt

# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html

# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.

#設置生成的so動態庫最后輸出的路徑
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI})

add_library( # Sets the name of the library.
        #此處填入library名稱，就是生成so文件的名稱
        serial_port

        # Sets the library as a shared library.
        SHARED

        # Provides a relative path to your source file(s). c文件或cpp文件的相對路徑
        src/main/jni/SerialPort.c
        )
# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.
find_library( # Sets the name of the path variable.
        log-lib
        # Specifies the name of the NDK library that
        # you want CMake to locate.
        log)
# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.
target_link_libraries( # Specifies the target library.
        #此處填入library名稱，就是生成so文件的名稱
        serial_port
        # Links the target library to the log library
        # included in the NDK.
        ${log-lib})

你現在就可以Make Project 或者 Rebuild Project 一下 ，之后會在這里會生成so庫：

把生成的so文件復制到libs下或者jniLibs下
這時so文件我們生成了就需要把build的注釋掉不然下次運行還會生成

externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags ""
               // abiFilters "armeabi-v7a", "x86", "arm64-v8a"
            }
        }


 externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt" 
        }
    }

然后我們封裝一個SerialPortUtils

import android.util.Log;
import android.widget.Toast;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

/**
 * @author renquan
 */

public class SerialPortUtils {
    private static SerialPortUtils serialPortUtils;
    private final String TAG = "SerialPortUtils";
//    private String path = "/dev/ttyS1";
//    private int baudrate = 9600;
    public boolean serialPortStatus = false; //是否打開串口標志
    public String data_;
    public boolean threadStatus; //線程狀態，為了安全終止線程
    public SerialPort serialPort = null;
    public InputStream inputStream = null;
    public OutputStream outputStream = null;
    public ChangeTool changeTool = new ChangeTool();

    public static SerialPortUtils getInstance() {
        if (null == serialPortUtils){
            serialPortUtils = new SerialPortUtils();
        }
        return serialPortUtils;
    }

    /**
     * 獲取狀態
     * @return
     */
    public boolean getPortStatus(){
        return serialPortStatus;
    }
    /**
     * 打開串口
     * @return serialPort串口對象
     */
    public SerialPort openSerialPort(String path, int baudrate){
        if (getPortStatus()){
            return serialPort;
        }
        try {
            serialPort = new SerialPort(new File(path),baudrate,0);
            this.serialPortStatus = true;
            threadStatus = false; //線程狀態

            //獲取打開的串口中的輸入輸出流，以便于串口數據的收發
            inputStream = serialPort.getInputStream();
            outputStream = serialPort.getOutputStream();


            new ReadThread().start(); //開始線程監控是否有數據要接收
        } catch (IOException e) {
            Log.d(TAG,"打開串口異常");
            Toast.makeText(MyApp.context, "打開串口異常", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            isException = true;
            return serialPort;
        }
        Log.d(TAG, "openSerialPort: 打開串口");
        Toast.makeText(MyApp.context, "打開串口", Toast.LENGTH_SHORT).show();

        return serialPort;
    }

    /**
     * 關閉串口
     */
    public void closeSerialPort(){
        if (!getPortStatus()){
            return;
        }
        if (null == inputStream || null == outputStream){
            Log.e(TAG, "closeSerialPort: 關閉串口異常："+"null");

            Toast.makeText(MyApp.context, "關閉串口異常", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            isException = true;
            return;
        }
        try {
            inputStream.close();
            outputStream.close();

            this.serialPortStatus = false;
            this.threadStatus = true; //線程狀態
            serialPort.close();
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "closeSerialPort: 關閉串口異常："+e.toString());
            Toast.makeText(MyApp.context, "關閉串口異常", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            isException = true;
            return;
        }
        Log.d(TAG, "closeSerialPort: 關閉串口成功");
        Toast.makeText(MyApp.context, "關閉串口", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }

    /**
     * 發送串口指令（字符串）
     * @param data String數據指令
     */
    public void sendSerialPort(String data){
        Log.d(TAG, "sendSerialPort: 發送數據"+data);
        if (null == outputStream){
            Log.e(TAG, "sendSerialPort: 串口數據發送失敗："+"null");
            Toast.makeText(MyApp.context, "串口數據發送失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            return;
        }
        try {
            byte[] sendData = data.getBytes(); //string轉byte[]
            this.data_ = new String(sendData); //byte[]轉string
            if (sendData.length > 0) {
                outputStream.write(sendData);
//                outputStream.write('\n');
//                outputStream.write('\r'+'\n');
                outputStream.write('\r');
                outputStream.flush();
                Log.d(TAG, "sendSerialPort: 串口數據發送成功");
            }
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "sendSerialPort: 串口數據發送失敗："+e.toString());
            Toast.makeText(MyApp.context, "串口數據發送失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

    }

    /**
     * 單開一線程，來讀數據
     */
    private class ReadThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            //判斷進程是否在運行，更安全的結束進程
            while (!threadStatus){
                Log.d(TAG, "進入線程run");
                //64   1024
                byte[] buffer = new byte[64];
                int size; //讀取數據的大小
                try {
                    size = inputStream.read(buffer);
                    if (size > 0){
                        Log.d(TAG, "run: 接收到了數據：" + changeTool.ByteArrToHex(buffer));
                        Log.d(TAG, "run: 接收到了數據大小：" + String.valueOf(size));
//                        onDataReceiveListener.onDataReceive(buffer,size);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    Log.e(TAG, "run: 數據讀取異常：" +e.toString());
                }
            }

        }
    }

    //數據回調
    public OnDataReceiveListener onDataReceiveListener = null;
    public static interface OnDataReceiveListener {
        public void onDataReceive(byte[] buffer, int size);
    }
    public void setOnDataReceiveListener(OnDataReceiveListener dataReceiveListener) {
        onDataReceiveListener = dataReceiveListener;
    }

}

常見bug

這說明我們生成的so文件有問題 那么就從頭執行一次
或者說我們并沒有實現so的open方法這時需要看SerialPort.java
或者打個log看看so文件內的SerialPort和我們創建的SerialPort包名是否一致

如果我們走到了這里拋出異常
說明我們的Android機器并沒有root無法訪問權限這時我們需要找到廠商改下系統
或者系統給了權限但是我們并沒有添加

<!--往sdcard中寫入數據的權限 -->
    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"></uses-permission>
    <!--在sdcard中創建/刪除文件的權限 -->
    <uses-permission android:name="android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS"></uses-permission>

*注意

由于設備不同文件路徑有不同
這里默認的是/system/bin/su
有的機型路徑是/system/xbin/su

讀到這里，這篇“Android如何實現串口通信”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。