Android APP如何简单快速实现控制硬件设备并实现APP签名

本文叙述的是方便快速的实现APP控制硬件，而不是Android的整体架构。Android APP控制硬件设备主要是通过JNI工具，实现Java层与C层的链接。driver层实现对硬件的直接控制，并通过创建文件或设备节点提供给native层访问。在native层代码中实现Java调用接口，一般包括对文件节点的open、read、write等操作，并利用ndk工具将native层代码编译成.so库，提供给Java层调用。

driver©层

在驱动层包括两方面的任务。第一是实现硬件控制部分，第二是实现节点创建。

硬件控制

主要通过对硬件模块寄存器的读写操作，或者对GPIO的置位和复位。
例如，你想控制开发板的某个led，那么只需要对那个led对应的寄存器的某一位置位（设置1）或复位（设置0）即可。	
如果想要控制某个模块设备的led，就需要通过通信协议实现，通信协议一般包括II2，SPI，UART等等。

节点的创建

在Android/Linux驱动中创建节点的方法有三种。

第一，通过fileoperation结构体创建
第二，通过sys文件系统创建
第三，通过proc文件系统创建

APP(java)层

下面展示一些 内联代码片,主要实现Java层的调用接口,文件名：

myjni.java

package com.example.awdetectapplication;

public class awjni {
	//本方法主要实现了驱动节点的读写操作
    public static native int IICWriteRead(byte[] WriteBuffer, int WriteLength,byte[] ReadBuffer, int ReadLength);
    //本方法主要实现了驱动节点的打开和关闭
    public static native int OpenDeviceNode();
    public static native int CloseDeviceNode();
    static {
    	//jni为生成.so库的名字
        System.loadLibrary("jni");
    }
}

native(C/C++)层

在本层通过C语言实现对节点的读写。

下面展示一些 内联代码片,文件名:
myjni.c

/*
 * Class:     com_example_awdetectapplication_awjni
 * Method:    IICWriteRead
 * Signature: ([BI[BI)I
 */
 #include <errno.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <malloc.h>
 #include <math.h>
 #include <stdbool.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <unistd.h>

 #include <jni.h>
 #include <android/log.h>

 #define LOG_TAG "hello"
 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
 #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)

 #define DEVICE_NAME    "/dev/hello"

static int fd = 0;

int file_read(jbyte *rbuf, jint rlen)
{
      int ret;
      fd = open(DEVICE_NAME,O_RDWR|O_NONBLOCK);
      if (fd < 0) {
            LOGE("jni open fail for read, fd = %d\n",fd);
      }
      LOGE("jni open sueeessed for read, fd = %d\n",fd);
      LOGE("jni read rlen=%d, bufr = %#x\n", rlen, rbuf[0]);
      ret = read(fd, rbuf, rlen);
      if (ret < 0) {
           LOGE("jni read fail ret = %d\n",ret);
           return ret;
      }
      LOGE("jni read successed ret = %d\n",ret);

      close(fd);
      return ret;
}

int file_write(jbyte *wbuf, jint wlen)
{
    int ret;
    fd = open(DEVICE_NAME,O_RDWR|O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
         LOGE("jni open device fail, fd = %d\n",fd);
         return -errno;
    }
    LOGE("jni write bufw=%#x\n", wbuf[0]);
    LOGE("jni write wlen=%d\n", wlen);

    ret = write(fd, wbuf, wlen);
    if (ret < 0) {
        LOGE("jni write fail, ret = %d\n", ret);
        ret = -errno;
    } else if (ret != wlen) {
        LOGE("jni write fail,ret = %d,wlen = %d\n",ret,wlen);
        ret = -EAGAIN;
    } else {
         LOGE("jni write successed ret = %d\n",ret);
    }

    close(fd);
    return ret;
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_awdetectapplication_awjni_IICWriteRead
  (JNIEnv *env, jclass class, jbyteArray wbuf, jint Wlen, jbyteArray rbuf, jint Rlen){

        int ret = 0;

        jbyte* bufw = (*env)->GetByteArrayElements(env,wbuf,NULL);
        jbyte* bufr = (*env)->GetByteArrayElements(env,rbuf,NULL);
        jint wlen = (*env)->GetArrayLength(env,wbuf);
        jint rlen = (*env)->GetArrayLength(env,rbuf);

        LOGE("jni first wlen=%d, rlen = %d\n", wlen,rlen);

        if(wlen > 1) {
            file_write(bufw, wlen);
        }

        //get reg addr
        bufr[0] = bufw[0];

        if (rlen > 0) {
            file_read(bufr, rlen);
        }
        return ret;
  }

/*
 * Class:     com_example_awdetectapplication_awjni
 * Method:    OpenDeviceNode
 * Signature: ()
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_awdetectapplication_awjni_OpenDeviceNode
  (JNIEnv *env, jclass class){

     fd = open(DEVICE_NAME,O_RDWR|O_NONBLOCK);
      if (fd < 0) {
            LOGE("jni open fail, fd = %d\n",fd);
      }
      LOGE("jni open sueeessed, fd = %d\n",fd);
      return fd;
  }

/*
 * Class:     com_example_awdetectapplication_awjni
 * Method:    CloseDeviceNode
 * Signature: ()I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_awdetectapplication_awjni_CloseDeviceNode
  (JNIEnv *env, jclass class){
      close(fd);
      return 0;
  }

接下来上干货，重点说说实现流程

Android studio 中APP 实现部分

1.创建刚刚上边提到的myjni.java代码，简单的说，就是你的Java程序的最底层调用接口；

2.通过java命令生成 .h文件。这个 .h文件就是你要实现的native层代码，你必须，原封不动的对这个 .h进行CV（复制粘贴）操作，创建myjni.c文件，在该文件中实现对应的接口；

3.javah命令，是JDK中带的一个功能，主要是通过它来创建 .h文件。具体命令如下：
①进入app/src/main/java

②运行javah -jni com. exampole.myapplication.myjni（注意，这里就是之前创建的myjni.java文件的路径）

③没有错误，Java路径下会生成一个.h文件;

④在main/java/创建JN目录；

⑤在JNI目录下根据.h文件，实现对应的myjni.c，即之前的文件；

⑥在JNI目录下，实现Android.mk，具体实现如下：
Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := jni //jni 即是最终生成的库名字
LOCAL_SRC_FILES := myjni.c //即是.c源文件
LOCAL_LDLIBS += -llog
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

⑦通过终端进入到JNI路径，进行编译：
运行 ndk-build，编译成功后，会在Java目录下生成libs目录；
关于ndk，若没有安装，在使用之前必须先安装，ndk的功能即编译工具，将.c文件编译成.so文件。

⑧在main/路径下创建jniLib目录，将将libs目录下的库全部复制到jniLib下；
好了终于，大功告成，接下来进行编译APP，直接点击Android Studio的编译按钮，编译成功即可；

驱动实现部分

还有最关键一步，千万不要忘记，加载驱动，千万，千万，不然将会找不到文件节点；

①编译linux内核，将驱动编译进image；

②重新烧写系统镜像，抓取内核的log，等到驱动加载成功后，会在/dev下或者sys/bus/i2c/driver 路径下出现对应的驱动文件节点。

安装APP调试

对于与你开发的APP，如果要安装到手机上，有两种方式：

第一、打开手机调试模式，直接通过USB连接手机，利用Android studio进行调试；

第二 、对你的APP进行签名，然后安装。

APP签名

第一步，如图所示，依次点击：

第二步，选择APK,点击NEXT

第三步，开始注册签名，如果有签名key，则直接选择，没有的话点击Create new：

开始输入签名信息：first and last name之前的项目是必填项：


点击ok后会弹出一个警告窗口，直接点击ok即可。然后回到下边界面：

第四步，点击next，选择发行版本，并勾选下边的V1,V2，V1是必须勾选的，用以生成签名文件，V2只有在APP上架应用商店时才选择，完了后点击finish。

第五步，点击如下Build,再次利用已经生成的签名文件编译APP即可。

结束后，在APP工程路径下的D:\Android_work\xxxx\app\build\outputs\apk\debug目录下会生成对应的APK文件，可以直接传到手机端安装使用

Android APP的签名介绍到此结束。