android4.0下serial port给应用操作完成特殊定制

android4.0下serial port给应用操作完成特殊定制

        我们在开发中，串口也就是serialport或者叫uart用的是相当频繁的，很普通的接口了，今天为什么在这提出来呢？笔者前年完成了一款android4.0平台的车载平板产品，客户外接了一个DTV，我们在android这边通过GPIO模拟IR来控制DTV盒子的。客户前面也做了特殊的一些应用，可以通过wifi跟服务器连。服务器通过wifi网络发送控制命令给车载平板机器，但是客户反馈在wifi 在heavy WiFi trafic / interferences时，丢包率很高，达到50%以上，造成很多控制命令丢失。

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        其实通过网络传输，在网络堵塞的时候，丢包率高这是很正常的问题，怎么不能通过控制好发送命令再确认ack，如果约定时间内没收到就继续重发呢？不知道老外怎么想的。由于给他做的控制DTV的GPIO模拟IR接口很好用，很稳定，因此客户想通过串口去控制DTV，同时有些控制信息就走DVB网络，应该没那么堵塞，再通过DTV盒子通过串口回传给android车载平台机器，这样也确实是可行。由于目前产品早已经成形，客户也不想把通过串口的数据让我们来解析，所以我们就只要提供一条操作串口的库给上层就可以了，这样相对对我们来说也简单了，只要打通串口，上层能收发串口数据就可以了。

        从android4.1起，android系统提供了操作串口的service，但是笔者以前是基于android4.0的，怎么办呢？参考android4.1以后的系统操作控制方式，主要思路还是提供一个操作串口的文件句柄给应用上层使用。但是笔者觉得不大好的，android提供的serial service没有提供关闭串口的接口，这样如果频繁关闭打开的话会存在很多句柄没关闭的情况。当然，如果只在service里面打开的话也没问题，如果在上层打开的话可能就会存在问题。下面笔者就带你一起游历这个过程吧！

       第一步，肯定是要搞定驱动。串口驱动目前来说，每个平台基本都是做好了，直接做好配置打开就可以了，笔者使用的全志平台，配置如下：

;----------------------------------------------------------------------------------
;uart configuration
;uart_type ---  2 (2 wire), 4 (4 wire), 8 (8 wire, full function)
;----------------------------------------------------------------------------------
[uart_para0]
uart_used                = 1
uart_port                = 0
uart_type                = 2
uart_tx                  =port:PB22<2><1><default><default>
uart_rx                  =port:PB23<2><1><default><default>

     第二步，确认串口设备文件的权限，需要有system的权限，所以笔者把它配置成666了。笔者使用的是打印串口做的测试，因此是ttyS0设备文件。

     第三步，写一个JNI文件，提供一个库给应用调用了，因为我们不可能给他做一个系统service来使用了，以最小的代价来搞定，这样的话使用NDK也好，可以直接用一个apk就可以完成了。在这个JNI文件里，笔者提供了两个接口，一个open，一个close，刚好形成最小闭环循环。代码也不难，涉及一点JNI基本知识，如下：

extern "C" JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_jeavox_ttys_utils_SerialPort_open
  (JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path, jint baudrate, jint flags)
{
        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(path, NULL);
                LOGD("Opening serial port %s with flags 0x%x", path_utf, O_RDWR | flags);
                fd = open(path_utf, O_RDWR | flags);
                env->ReleaseStringUTFChars(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("java/io/FileDescriptor");
                jmethodID iFileDescriptor = env->GetMethodID( cFileDescriptor, "<init>", "()V");
                jfieldID descriptorID = env->GetFieldID( cFileDescriptor, "descriptor", "I");
                mFileDescriptor = env->NewObject( cFileDescriptor, iFileDescriptor);
                env->SetIntField( mFileDescriptor, descriptorID, (jint)fd);
        }

        return mFileDescriptor;
}

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jeavox_ttys_utils_SerialPort_close
  (JNIEnv *env, jobject thiz)
{
        jclass SerialPortClass = env->GetObjectClass(thiz);
        jclass FileDescriptorClass = env->FindClass("java/io/FileDescriptor");

        jfieldID mFdID = env->GetFieldID( SerialPortClass, "mFd", "Ljava/io/FileDescriptor;");
        jfieldID descriptorID = env->GetFieldID( FileDescriptorClass, "descriptor", "I");

        jobject mFd = env->GetObjectField( thiz, mFdID);
        jint descriptor = env->GetIntField( mFd, descriptorID);

        close(descriptor);
}

     第四步，到应用层去接应JNI库，这里很重要的是使用了FileInputStream跟FileOutputStream。在FileOutputStream使用上有一点要注意，就是目前FileOutputStream提供的三个read接口都是阻塞的，会一直在那等数据，但是另外还提供了一个available接口，这个接口是用来提示有多少数据现在可以读取，这样我们去读的时候，就有目的性了，挺好的。

	private FileDescriptor mFd;
	private FileInputStream mFileInputStream;
	private FileOutputStream mFileOutputStream;

	public SerialPort(File device, int baudrate, int flags) throws SecurityException, IOException {
		mFd = open(device.getAbsolutePath(), baudrate, flags);
		if (mFd == null) {
			Log.e(TAG, "native open returns null");
			throw new IOException();
		}
		
		mFileInputStream = new FileInputStream(mFd);
		mFileOutputStream = new FileOutputStream(mFd);
	}

	// Getters and setters
	public InputStream getInputStream() {
		return mFileInputStream;
	}

	private class ReadThread extends Thread {

		@Override
		public void run() {
			super.run();
			while (!isInterrupted()) {
				int size;
				try {
					byte[] buffer = new byte[64];
					if (mInputStream == null)
						return;
					if(mInputStream.available() > 0 ){
				    	size = mInputStream.read(buffer);
				    } else{
				    	continue;
				    }
					if (size > 0) {
						onDataReceived(buffer, size);
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
					return;
				}
			}
		}
	}

     第五步，当然是起应用去call相应接口了。

        mSerialPort = new SerialPort(new File("/dev/ttyS0"), 115200, 0);

     第六步，就看看应用的效果吧！我从串口输入了一些字符，在应用上读出来显示出来。

      整个过程还是不算难搞的，整个过程参考了网上一些大侠的代码，参考了android4.4的代码实现，同时得到了做应用的同事协助完成整个调试。在此看透这个问题，android4.1以后的serialservice只不过是把它写成一个系统service的形式供应用使用。总之，算交差了，通道建好了，客户自己爱怎么折腾就怎么折腾吧！

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