Android Virtual Device与串口调试助手间进行收发数据通信

实现目标：Android Virtual Device与串口调试助手间进行收发数据通信

1、代码分析
   AVD串口通信程序主要参考google的开源串口类android-serialport-api，关于串口操作主要有：（1）打开串口；（2）读串口；（3）写串口；（4）关闭串口。在本demo中，只有一个Activity，其中包含了打开串口，读写串口的操作，打开串口等操作用到了JNI，使得Java可以调用C语言写成的库。

1.1 MainActivity.java，主要包含打开串口按钮，返回文件输入输出流，发送和接收按钮，并将接收和发送的内容在EditText显示

package com.charles.uart;

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.widget.Toast;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String TAG=MainActivity.class.getSimpleName();   //log信息

    private Button btOpen;
    private Button btSend;
    private Button btRec;
    private EditText mSend;
    private EditText mReception;

    SerialPort sp;

    FileInputStream mInputStream;
    FileOutputStream mOutputStream;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        //初始化钮以及文本显示
        btOpen= (Button) findViewById(R.id.button);
        btSend= (Button) findViewById(R.id.button2);
        btRec= (Button) findViewById(R.id.button3);
        mSend= (EditText) findViewById(R.id.editText);
        mReception= (EditText) findViewById(R.id.editText2);
        Log.i(TAG,"钮以及文本显示初始化完成");

        //点击打开串口
        btOpen.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                Log.i(TAG,"点击了打开按钮");

                /*
                * 打开串口，返回文件输入输出流
                * */
                sp=new SerialPort(new File("/dev/ttyS1"),9600);

                mInputStream= (FileInputStream) sp.getInputStream();
                mOutputStream= (FileOutputStream) sp.getOutputStream();

                Toast.makeText(getApplicationContext(),"open",Toast.LENGTH_SHORT).show();

            }
        });

        //点击发送
        btSend.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                Log.i(TAG,"点击了发送钮");

                try {
                    //获取发送数据
                    String send=mSend.getText().toString();

                    //将获取的数据发出
                    mOutputStream.write(send.getBytes());
                    mOutputStream.write('\\n');
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                    return;
                }

                Toast.makeText(getApplicationContext(),"send",Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        });

        //点击接收
        btRec.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                Log.i(TAG,"点击了接收钮");

                int size;

                //存储接收数据
                byte[] buffer=new byte[64];

                if (mInputStream==null){
                    Log.i(TAG,"没接收到数据，返回");
                    return;
                }

                //如果接收到数据
                try {
                    size=mInputStream.read(buffer);     //读取接收数据

                    if (size>0){
                        onDataReceived(buffer,size);        //如果读取的数据不为空，将读取的数据显示在EditText
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                    return;
                }
            }
        });
    }

    void onDataReceived(final byte[] buffer,final int size){
        runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                if (mReception!=null){
                    mReception.append(new String(buffer,0,size));
                }
            }
        });
    }
}

1.2 SerialPort.java类，主要调用JNI打开串口，返回文件输入输出流

package com.charles.uart;

import android.util.Log;

import java.io.File;
import java.io.FileDescriptor;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

/**
* Created by charles.wang_cp on 2016/11/29.
*/

public class SerialPort {

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

    private FileInputStream mFileInputStream;
    private FileOutputStream mFileOutputStream;

    private FileDescriptor mFd;


    public SerialPort(File device,int baudrate){

        if (!device.canWrite()||!device.canWrite()){
            return;                                   //如果节点无读写权限
        }

        //打开串口，并获取文件输入输出流
        mFd=open(device.getAbsolutePath(),baudrate);
   
     mFileInputStream=new FileInputStream(mFd);
        mFileOutputStream=new FileOutputStream(mFd);

    }


    //获取文件输入输出流
    public InputStream getInputStream(){return mFileInputStream;}
    public OutputStream getOutputStream(){return mFileOutputStream;}

    //调用JNI打开串口
    private native static FileDescriptor open(String path,int baudrate);
}

1.3 调用JNI打开串口
1.3.1 调用JNI时，请确保NDK已经配置好，在local.properties中有SDK和NDK的配置路径
1.3.2 注意：
SerialPort中添加的native open方法：此处会有Cannot resolve corresponding JNI function java_com_charles_uart_SerialPort_open，可以先不用理会
1.3.3 编译生成字节码文件
Build->Make Project，执行这一步为了验证工程中无其他错误，并生成.class字节码文件，生成的字节码文件位于工程目录下的
build\\intermediates\\classes\\debug文件夹下

1.3.4 使用Javah生成头文件
打开cmd进入工程main目录下：
D:\\AndroidProjet\\HelloJni01\\app\\src\\main>javah -d jni -classpath D:\\Users\\charle
s.wang_cp\\AppData\\Local\\Android\\sdk\\platforms\\android-25\\android.jar;..\\..\\build
\\intermediates\\classes\\debug com.charles.uart.SerialPort

注意：此处的android-25根据工程的compile SDK API来选择，执行此命令后会生成jni文件夹以及对应有包名的头文件.h

1.3.5在jni文件夹下创建jni.c文件，并编辑c源代码，注意要区分创建.c还是.cpp文件，如果创建成.cpp，而编辑的是.c源代码，那么可能编译时会有语法错误，C源代码中的方法来自com_charles_uart_SerialPort.h中的定义

jni.c源代码

//
// Created by charles.wang_cp on 2016/11/29.
//

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <jni.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:com_charles_uart_SerialPort
*Method:open
*Signature: (Ljava/lang/String;I)Ljava/io/FileDescriptor
*/

JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_charles_uart_SerialPort_open
  (JNIEnv *env, jclass thiz, jstring path, jint baudrate){

      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", path_utf);
              fd = open(path_utf, O_RDWR);
              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;


}

1.3.6 配置gradle.properties文件以及build.gradle文件
首先在gradle.properties中末尾添加：android.useDeprecatedNdk=true
然后在build.gradle中添加如下配置


1.3.7 Build->Rebuild Project
这一步编译代码将生成.so文件，生成路径在\build\intermediates\ndk\lib文件夹下

2、创建AVD
2.1 Tools->Android->AVD Manager->Create Virtual Device 创建Android Virtual Device
注意：Nexus 在Marshmallow模式的system image下，每次Activity启动和退出时，log都会打印出未知错误
如图为创建成功的avd1和avd2

2.2 启动AVD，并且为AVD设置串口COM，本demo中为AVD设置COM2

2.3 获取节点权限，否则将不能对串口进行读写操作
//获取root权限
>adb root
//查看串口节点
>ls -l ttyS*
//修改系统属性
>chown root:root ttyS*
//节点获得读写可执行权限
>chmod 777 ttyS*
//关闭Selinux
>setenforce 0


3、AVD与串口调试助手进行串口通信
3.1 将串口通信程序apk安装到avd2

3.2 打开串口调试助手，并将串口设置为COM1，波特率为9600（串口程序设置为9600）

3.3 AVD点击“打开串口”
3.4 输入发送数据，例如：Zesusis，点击“发送”，在串口调试助手接收端可以看到接收的数据

3.5 点击“接收”，再在串口调试助手端写好要发送的数据，例如：2016，在AVD端可以看到接收的数据

至此，说明Android与串口调试助手间的串口通信调试成功。