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_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 */
 };

4. 相关代码下载：

http://download.csdn.net/detail/mr_raptor/7033385