Android系统访问串口设备

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_appsrccncomfarsightSerialServiceSerialService.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_halincludeserial.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_runtimecn_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
");
            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 */
};