Android Studio应用开发简介

2017年6月，英创公司在ESM6802+10.1”LCD的硬件平台上成功运行Android 7.1.1原生操作系统。2017年8月，ESM6802 Android 版可以支持GPIO、串口、以太网、U盘。后续将进一步完善对CAN、SPI、I2C、WIFI、4G等接口的支持。

Google公司专门为开发Android应用程序提供了集成开发环境Android Studio，涵盖了所有Android应用开发相关的功能。Android应用程序主要使用Java语言编写，要用到开发工具集SDK（Software Development Kit，提供java编译工具、Android系统API等，可以直接在Android Studio中下载）。当应用程序中要直接访问硬件，或者需要提高运行效率时，需要将访问硬件、复杂逻辑部分使用C/C++实现。要在Android Studio中开发编译C/C++代码，需要用到工具集NDK（Native Development Kit，提供C/C++编译工具、API、打包工具等，可直接在Android Studio中下载）。使用NDK可以将C/C++源码编译成动态链接库，供Java调用。由于Java语言要调用C/C++函数需要用到JNI（Java Native Interface）技术，这就要求使用NDK开发C/C++时，C/C++源码要符合JNI规范要求。

图1、ESM6802 Android版本工作分布图

为方便Android用户专注于Android 应用层（Java语言）的开发，英创公司对所支持的硬件接口均提供了符合JNI规范的C/C++动态链接库，用户只需要加载英创的动态链接库，就可以在纯Java语言环境中调用动态链接库中的函数，达到访问硬件资源的目的。如图1所示，用户的工作只是应用层的java程序，英创已完成了其他部分工作。这篇文章会介绍Android Studio的环境搭建，并以Step2_SerialPort为例，来介绍使用Android Studio开发、调试、安装应用到ESM6802的过程。英创对已支持的硬件接口提供对应的应用程序示例，包括C/C++部分的so文件，供用户参考。

Android应用开发更详细的资料请参考开发者网站学习：https://developer.android.google.cn/index.html 。

一、安装android studio开发环境

1、安装android studio

2、下载sdk、ndk工具集

图2、Android Studio Welcome界面

打开Android Studio，在Configure下拉菜单中选择SDK Manager，如下图


图3 SDK Manager界面

选择好Android SDK的保存路径，并在SDK Platforms页面勾选Android 7.1.1（Nougat）选择SDK版本；在SDK Tools页面如上图所示勾选NDK，CMake，LLDB等，点击OK，下载完成即可（不需要国外代理）。

二、新建项目Step2_SerialPort

点击图2中的Start a new Android Studio project，弹出新建工程的导航界面，输入应用名字（首字母大写），Company domain是生成java包的目录，此处最终生成com/emtronix/ccl/step2_serialport目录，此目录用来存放应用程序的Java源代码，点击next：

勾选Phone and Tablet，选择Minimum SDK版本，小于此版本的Android系统可能不能运行该程序。由于这里只安装了7.1.1的sdk，所以选择Android 7.1.1，点击Next。

Android Studio预设了常用的activity模板供开发者选择，这里选择Empty Activity，点击Next。

点击Finish就进入了项目的开发界面。

进入开发界面后点击下图所示位置，选择Project视图，可以更方便观察整个项目的文件结构。

点击File>>Project Structure设置SDK、JDK、NDK的路径：

如果没有安装JDK，可以勾选Use embedded JDK，使用Android Studio内置的jre环境。

三、封装串口类

通过以上步骤，Android Studio已经搭建起了应用开发的基本环境，新建了Step2_SerialPort项目。为了方便管理，可以把所有串口的操作封装成一个串口类。

1、复制英创提供的串口控制类

在src\main\java目录下新建包emtronix.hardware，新建串口控制类SerialControl.java也可以直接复制英创提供的SerialControl.java源文件到emtronix.hardware包。SerialControl中加载了C/C++动态链接库（实现了native函数），并将native函数以公共静态成员方法的形式提供给Java用户调用。

以上native函数，英创已经使用C/C++实现，并编译成了libSerialControl.so库文件，用户只需要将so库添加到项目中即可（见下一小节）。

2、添加动态链接库

在app\src\main目录下新建文件夹jniLibs\armeabi-v7a，将英创提供的libSerialControl.so文件拷贝到这个目录下。

3、封装串口类SerialPort

串口控制类SerialControl加载的so库添加完毕之后，使用SerialControl的静态方法已经可以访问操作串口。但SerialControl仅仅是串口的四个行为（方法），为了方便串口的管理，建议将串口相关的数据（设备描述符、发送接收计数等）、行为（打开、关闭、读、写）封装成一个串口类：SerialPort。

在java\com.emtronix.ccl.step2_serialport目录下新建一个串口类SerialPort，在这个类中调用SerialControl类的静态方法访问串口设备，并对外提供公共接口。在MainActivity中示例化SerialPort去操作串口。

点击ok后，开始编辑SerialPort.java文件，这里只添加了描述符mFd、发送计数mSendCount、接收计数mRecvCount成员变量。用户可以根据自己的需要在这里自行添加其他变量和方法。在对外的公共接口中都是调用SerialControl类的静态方法实现，并对读写计数，即完成了串口类的封装。封装好的串口类可以在MainActivity中实例化，然后调用这些public函数操作串口。

编辑完SerialPort类后，如果应用中还需要其他java类，像上一样新建java类，只有需要调用C/C++库的类才需要native函数。本例中又添加了查找串口类SerialPortFinder和常用工具类ToolsFunc（自己常用的通用函数）。

四、编写java应用程序

经过以上步骤之后，SerialPort类可以通过JNI接口访问C/C++动态库，已经封装好了对底层的访问，就可以在纯java语言环境中开发应用程序了。此时的开发过程，跟不直接访问硬件的是一样的，在MainActivity中实例化一个SerialPort类，调用其公共接口就可以完成对硬件资源的访问了。

1、设计界面

在app\src\main\res下有个layout文件夹，android应用的界面布局文件都在这里，此应用只有一个界面activity_main.xml，默认只有一个文本显示“Hello World!”。对Android界面的设计可以通过xml语言修改这个文件，也可以通过可视化编辑窗口拖动相应部件到Android模拟窗口。使用xml语言修改能更精细的控制界面，具体见源码；使用可视化编辑窗口能够比较直观方便的实现界面的初步编辑。这里简单介绍下可视化编辑步骤。

a)、新建一个1024*600的Android虚拟设备

点击编辑窗口中activity_main.xml左下角的Design图标进入可视化窗口，默认选择的设备是Nexus 4，点击下拉窗口，选择Add Device Definiton…。进入到了Virtual Device Configuration，点击Create Virtual Device。

进入Select Hardware后选择Tablet，点击左下角的New Hardware Profile， 设置虚拟设备的参数，如下所示，主要是分辨率、屏幕大小要与实际设备相同。

点击Finish后回到Select Hardware，选中esm6802，点击Next。进入System Image页面，选择download android 7.1.1的image，点击download。下载完成后，在下载页面点击Finish，回到System Image页面点击next。

确认配置后，点击Finish。这里并不需要运行虚拟设备，关闭Your Virtual Devices窗口。

b) 可视化编辑界面

回到activity_main.xml的编辑页面，再次点击设备下拉菜单，就可以选择刚才建立的esm6802了。

点击左上角的show design图标，就可以得到如下所示的大图显示。

这时就可以拖动左边窗口中需要的组件到虚拟设备，并在右边property窗口设置具体参数了。

不管是可视化拖动设计的界面，还是使用xml语法编写的界面，最后都可以在design页面看到设计的最终样子。Step2_SerialPort的界面如下图所示。

2、编写java代码，实现应用的业务逻辑

Android系统与用户交互的界面通过Activity加载呈现给用户，在Activity中实现对界面操作的监听，并完成相应的业务逻辑。onCreate函数就是Activity创建时候回调函数，一般在这里找到xml界面中的元部件，设置元部件的初始参数，并设置事件监听。

需要注意的是，应用程序的主线程一般又称为UI线程。UI线程5s得不到响应，就会产生ANR (Application Not Responding)错误。所以，一般UI线程主要是监听界面操作的，一切耗时阻塞的操作都要放在其他线程中实现，通过handler发送消息给UI线程更新UI，这样才能使应用运行流畅稳定。因此，在MainActivity中分别声明了串口接收线程和串口发送线程：

serialPort是前面封装的SerialPort.java类的实例化对象，当调用serialPort.OpenPort()后，实例化一个RecvThread对象并启动后，就可以使用ReadPort接收串口消息了。

RecvThread类继承Thread，在构造函数中传入主线程的handler，当读取到数据的时候，就通过此handler发送消息给主线程，完成UI刷新。

java部分的具体实现，请参考源码。Android应用开发内容很多，更详细的资料请参考开发者网站学习：https://developer.android.google.cn/index.html 。

3、编译项目

编辑好java部分代码后，就可以使用Ctrl+F9或者Build>>Make Project编译项目了。然后在Message窗口可以看到编译结果。

五、安装应用到ESM6802进行调试

1、运行应用

编译通过后可以将应用部署到ESM6802上运行。通过usb线连接PC机和ESM6802，点击工具栏中的Run app按键，在弹出的对话框中选择已连接的ESM6802，点击OK，就会把Step2_SerialPort安装到ESM6802中，并运行起来。

此时点击左下角的Android Monitor可以查看的应用程序的运行过程中，程序打印的log信息。

2、调试应用

如果，在运行过程中出现问题，一般可以通过日志信息查看错误原因，如果需要单步调试可以Ctrl+F12或者点击工具栏的停止按钮，停止运行应用。

然后Shift+F9或者点击调试按钮，进入调试模式，在弹出的对话框中选择已连接设备，点击OK。

这里在点击“打开串口”的程序里设置断点，左键点击所在行的最左边就可以设置断点。然后点击ESM6802上的“打开串口按键”，就会运行到断点处停止，等待用户调试。

用户可以使用红框处的按键单步调试，也可以直接按快捷键。

调试完成后，与退出运行模式一样，点击停止按钮退出调试。

六、开机自启动用户的应用程序

用户开发好应用，有时需要应用在每一次开机的时候自启动。Android系统在启动完成的时候，会发生android.intent.action.BOOT_COMPLETED的广播，接收到此广播的应用就可以自己启动。所以，用户可以在应用中添加一个广播接收器，监听此广播，以开机启动此应用。

1、新建BootBroadcastReceiver类

在com.emtronix.ccl.step2_serialport包中新建BootBroadcastReceiver类，继承广播监听类BroadcastReceiver。重写onReveive函数，在此函数中判断Intent是否是BOOT_COMPLETE，如果为真就启动MainActivity。

2、向系统注册广播

BroadcastReceiver属于系统级监听，需要向系统注册。这里可以编辑app\src\main目录下的AndroidManifest.xml文件，在application标签中注册receiver，并添加接收此广播的权限

<uses-permission android:name="android.permission.RECEIVE_BOOT_COMPLETED"/>

就可以了，如下图所示。android:priority=”999”可以增加此应用的优先级，可以优先接收到广播消息，更早启动。

系统为防止恶意程序的自启动，第三方安装的应用软件在最开始都是stop状态，这种状态下是不能自启动的。当用户自己手动点击，运行过一次后，系统认为此应用已经过用户确认安全，之后开机就能自动运行了。

七、应用程序生成apk

应用程序调试完毕，没有问题后会发布release版本的安装包。android应用程序安装包的后缀是.apk。发布后的apk文件通过U盘或者网络下载到esm6802后，点击即可完成安装。

1、生成签名

每一个应用都需要一个签名表明应用发布者的身份，只有同一个签名才能覆盖此应用。以此可以防止其他发布者以相同的应用名覆盖原有应用，确保应用的升级等操作只能由同一个发布者完成。

首先，点击Build>>Generate Signed APK…，在弹出的对话框中选择Create new。

在Key store path中点击最右边的…，在弹出的对话框中选择要存放签名的路径，并在File name中输入发布者想要的文件名字，点击OK。回到New Key Store页面，设置Store的密码，以及key相关的密码信息等。

2、发布签名应用

回到Generate Signed APK页面，点击Next。在Build Type中选择release版，Signature Versions勾选V1，点击Finish。

最后，会在app目录下生成app-release.apk文件。

在app目录下的build.gradle文件中可以指定发布apk文件的名字，在android节点中添加如下代码，重新生成signed apk即可。

八、应用程序的安装与卸载

1、安装应用程序

a、通过U盘
将最终生成了step2_serialport-release-1.0.apk，将此文件通过U盘拷贝到esm6802上，通过AnExplorer找到此文件，点击即可完成安装。


b、通过USB线，直接访问esm6802内部存储器
在屏幕顶端向下滑动，在弹出的对话框中点击USB charging this device

在弹出的对话框中选择Transfer files，这样在PC上就可以直接访问esm6802的内部存储器了。把step2_serialport-release-1.0.apk拷贝到esm6802的Download目录，打开AnExplorer，点击Internal Storage，进入Download目录，点击step2_serialport-release-1.0.apk，即可进行安装。

通过apk文件安装的应用，安装后，处于stop状态，如果需要开机启动，请手动打开一次，激活此应用，才能确保下次开机自启动。

2、卸载应用程序

如果用户需要卸载应用程序，可以有两种方法。

比较快捷的方法是在home页面，长按应用程序图标，会回到桌面，此时将图标拖动到左上角的回收站，会弹出卸载对话框，点击OK即可自动完成应用卸载。

另一种方法是在home界面点击Settings，选择Apps管理项，在里边找到要卸载的应用，点击进去，在App info中点击UNINSTALL，同样弹出卸载对话框，点击ok即可完成卸载。

成都英创信息技术有限公司　http://www.emtronix.com
原文下载：http://www.emtronix.com/download/android_studio.pdf