Android 串口通信笔记2 调试工具分析工具类实现分析、项

作者: silencefun | 来源:发表于2018-01-25 18:16 被阅读150次

1.调试工具ComAssistant 分析

ComAssistant

Android 端调试工具ComAssistant 如图，处于何人之手已不可考，找到的源码是用eclipse 写的。源码见文末分享。
此串口调试工具，可以同时对四个串口读写是四个独立的线程，选定串口路径 ,Linux把每个硬件也看作是一个文件,所以都是“dev/ttyS1”这种的。

注意：官方提供的 demo 没有N-8-1（ N 不奇偶校验位 8 8个数据位 1 1个停止位）的设定。
第一次根据设备终端说明或者自己尝试连接电脑打开调试助手查看到底哪个口对应哪个路径。

2.源码分析：

Eclipse版本的从哪个资源网站下载的忘记了，不过解压看是2012年8月的，所以这里边的api 适配到10（API等级10：Android 2.3.3-2.3.7 Gingerbread 姜饼），Eclipse项目结构：

Eclipse项目结构

从结构中可以看出来是把Android官方提供的android_serial_api 从项目包中独立出来，此源码唯一不好的是 GBK 编码的导入Android Studio中时乱码要从新折腾。

SerialPortFinder与SerialPort分析：

SerialPortFinder

SerialPortFinder就是遍历获取设备上所有devices以及对应的path;

public class SerialPort {

private static final String TAG = "SerialPort";

/*
 * Do not remove or rename the field mFd: it is used by native method close();
 */
private FileDescriptor mFd;
private FileInputStream mFileInputStream;
private FileOutputStream mFileOutputStream;

public SerialPort(File device, int baudrate, int flags) throws SecurityException, IOException {

    /* Check access permission */
    if (!device.canRead() || !device.canWrite()) {
        try {
            /* Missing read/write permission, trying to chmod the file */
            Process su;
            su = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/su");
            String cmd = "chmod 666 " + device.getAbsolutePath() + "\n"
                    + "exit\n";
            su.getOutputStream().write(cmd.getBytes());
            if ((su.waitFor() != 0) || !device.canRead()
                    || !device.canWrite()) {
                throw new SecurityException();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            throw new SecurityException();
        }
    }

    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;
}

public OutputStream getOutputStream() {
    return mFileOutputStream;
}

// JNI
private native static FileDescriptor open(String path, int baudrate, int flags);
public native void close();
static {
    System.loadLibrary("serial_port");
}
}

创建了打开串口和关闭串口的本地方法，在jni中实现，给Java层调用。
主要是分析 SerialHelp和 Activity的实现逻辑，SerialHelper代码：

public abstract class SerialHelper{

private SerialPort mSerialPort;
private OutputStream mOutputStream;
private InputStream mInputStream;
private ReadThread mReadThread;
private SendThread mSendThread;
private String sPort="/dev/s3c2410_serial0";
private int iBaudRate=9600;
private boolean _isOpen=false;
private byte[] _bLoopData=new byte[]{0x30};
private int iDelay=500;
//----------------------------------------------------
public SerialHelper(String sPort,int iBaudRate){
    this.sPort = sPort;
    this.iBaudRate=iBaudRate;
}
public SerialHelper(){
    this("/dev/s3c2410_serial0",9600);
}
public SerialHelper(String sPort){
    this(sPort,9600);
}
public SerialHelper(String sPort,String sBaudRate){
    this(sPort,Integer.parseInt(sBaudRate));
}
//----------------------------------------------------
public void open() throws SecurityException, IOException,InvalidParameterException{
      File device = new File(sPort);
        //检查访问权限，如果没有读写权限，进行文件操作，修改文件访问权限
        if (!device.canRead() || !device.canWrite()) {
            try {
                //通过挂在到linux的方式，修改文件的操作权限
                Process su = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/su");
                //一般的都是/system/bin/su路径，有的也是/system/xbin/su
                String cmd = "chmod 777 " + device.getAbsolutePath() + "\n" + "exit\n";
                su.getOutputStream().write(cmd.getBytes());

                if ((su.waitFor() != 0) || !device.canRead() || !device.canWrite()) {
                    throw new SecurityException();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new SecurityException();
            }
        }
    
    
    
    mSerialPort =  new SerialPort(new File(sPort), iBaudRate, 0);
    mOutputStream = mSerialPort.getOutputStream();
    mInputStream = mSerialPort.getInputStream();
    mReadThread = new ReadThread();
    mReadThread.start();
    mSendThread = new SendThread();
    mSendThread.setSuspendFlag();
    mSendThread.start();
    _isOpen=true;
}
//----------------------------------------------------
public void close(){
    if (mReadThread != null)
        mReadThread.interrupt();
    if (mSerialPort != null) {
        mSerialPort.close();
        mSerialPort = null;
    }
    _isOpen=false;
}
//----------------------------------------------------
public void send(byte[] bOutArray){
    try
    {
        mOutputStream.write(bOutArray);
    } catch (IOException e)
    {
        e.printStackTrace();
    }
}
//----------------------------------------------------
public void sendHex(String sHex){
    byte[] bOutArray = MyFunc.HexToByteArr(sHex);
    send(bOutArray);        
}
//----------------------------------------------------
public void sendTxt(String sTxt){
    byte[] bOutArray =sTxt.getBytes();
    send(bOutArray);        
}
//----------------------------------------------------
private class ReadThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        while(!isInterrupted()) {
            try
            {
                if (mInputStream == null) return;
                byte[] buffer=new byte[512];
                int size = mInputStream.read(buffer);
                if (size > 0){
                    ComBean ComRecData = new ComBean(sPort,buffer,size);
                    onDataReceived(ComRecData);
                }
                try
                {
                    Thread.sleep(50);//延时50ms
                } catch (InterruptedException e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
            } catch (Throwable e)
            {
                e.printStackTrace();
                return;
            }
        }
    }
}
//----------------------------------------------------
private class SendThread extends Thread{
    public boolean suspendFlag = true;// 控制线程的执行
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        while(!isInterrupted()) {
            synchronized (this)
            {
                while (suspendFlag)
                {
                    try
                    {
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e)
                    {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            send(getbLoopData());
            try
            {
                Thread.sleep(iDelay);
            } catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //线程暂停
    public void setSuspendFlag() {
    this.suspendFlag = true;
    }
    
    //唤醒线程
    public synchronized void setResume() {
    this.suspendFlag = false;
    notify();
    }
}
//----------------------------------------------------
public int getBaudRate()
{
    return iBaudRate;
}
public boolean setBaudRate(int iBaud)
{
    if (_isOpen)
    {
        return false;
    } else
    {
        iBaudRate = iBaud;
        return true;
    }
}
public boolean setBaudRate(String sBaud)
{
    int iBaud = Integer.parseInt(sBaud);
    return setBaudRate(iBaud);
}
//----------------------------------------------------
public String getPort()
{
    return sPort;
}
public boolean setPort(String sPort)
{
    if (_isOpen)
    {
        return false;
    } else
    {
        this.sPort = sPort;
        return true;
    }
}
//----------------------------------------------------
public boolean isOpen()
{
    return _isOpen;
}
//----------------------------------------------------
public byte[] getbLoopData()
{
    return _bLoopData;
}
//----------------------------------------------------
public void setbLoopData(byte[] bLoopData)
{
    this._bLoopData = bLoopData;
}
//----------------------------------------------------
public void setTxtLoopData(String sTxt){
    this._bLoopData = sTxt.getBytes();
}
//----------------------------------------------------
public void setHexLoopData(String sHex){
    this._bLoopData = MyFunc.HexToByteArr(sHex);
}
//----------------------------------------------------
public int getiDelay()
{
    return iDelay;
}
//----------------------------------------------------
public void setiDelay(int iDelay)
{
    this.iDelay = iDelay;
}
//----------------------------------------------------
public void startSend()
{
    if (mSendThread != null)
    {
        mSendThread.setResume();
    }
}
//----------------------------------------------------
public void stopSend()
{
    if (mSendThread != null)
    {
        mSendThread.setSuspendFlag();
    }
}
//----------------------------------------------------
protected abstract void onDataReceived(ComBean ComRecData);
}

除去一些get set方法，主要是构造方法，打开关闭方法以及最后一行的abstract 方法onDataReceived（）和一个读的线程ReadThread 和一个发送命令线程SendThread ；在ReadThread 在接收或者叫读线程中调用了onDataReceived()方法这样在用的时候可以直接实现调用。

SendThread 中自动发的原理就是执行while语句发送命令线程sleep()来间隔循环,控制线程暂停和唤起用的是 wait()和notif()，所以就可以通过设定flag实现自动发送。

wait() 与 notify/notifyAll 方法必须在同步代码块（synchronized关键字）中使用.

由于 wait() 与 notify/notifyAll() 是放在同步代码块中的，因此线程在执行它们时，肯定是进入了临界区中的，即该线程肯定是获得了锁的。
当线程执行wait()时，会把当前的锁释放，然后让出CPU，进入等待状态。
当执行notify/notifyAll方法时，会唤醒一个处于等待该对象锁的线程，然后继续往下执行，直到执行完退出对象锁锁住的区域（synchronized修饰的代码块）后再释放锁。

ReadThread 就简单了也是while()代码块定时sleep循环之后读到内容之后封装成实体对象调用抽象方法onDataReceived()传递到要实现的地方。

MyFunc是一些数据转换的静态方法，如图：

MyFunc

ComAssistantActivity的大致截图 770行

ComAssistantActivity

ComAssistantActivity中数据比较多，但是也不难捋顺，从左侧概要中可以看出来主要是一些事件处理和两个继承类：串口控制类SerialControl 继承SerialHelper和刷新显示线程DispQueueThread
如图是Activity onCreate()是实例化四个串口控制SerialControl 对象以及刷新线程并启动。

image.png

    //----------------------------------------------------串口控制类
private class SerialControl extends SerialHelper{
      

    public SerialControl(){
    }

    @Override
    protected void onDataReceived(final ComBean ComRecData)
    {
        //数据接收量大或接收时弹出软键盘，界面会卡顿,可能和6410的显示性能有关
        //直接刷新显示，接收数据量大时，卡顿明显，但接收与显示同步。
        //用线程定时刷新显示可以获得较流畅的显示效果，但是接收数据速度快于显示速度时，显示会滞后。
        //最终效果差不多-_-，线程定时刷新稍好一些。
        DispQueue.AddQueue(ComRecData);//线程定时刷新显示(推荐)
        
        
        Log.e("TAG", MyFunc.ByteArrToHex(ComRecData.bRec));
        /*
        runOnUiThread(new Runnable()//直接刷新显示
        {
            public void run()
            {
                DispRecData(ComRecData);
            }
        });*/
    }
}

SerialControl 继承SerialHelper，那么它的实例就可以对串口进行读写操作并且在onDataReceived（）中实现对接收到的数据进行处理。即添加到刷新线程的数据源队列中：DispQueue是DispQueueThread 的实例。

    //----------------------------------------------------刷新显示线程
private class DispQueueThread extends Thread{
    private Queue<ComBean> QueueList = new LinkedList<ComBean>(); 
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        while(!isInterrupted()) {
            final ComBean ComData;
            while((ComData=QueueList.poll())!=null)
            {
                runOnUiThread(new Runnable()
                {
                    public void run()
                    {
                        DispRecData(ComData);//更新界面
                    }
                });
                try
                {
                    Thread.sleep(100);//显示性能高的话，可以把此数值调小。
                } catch (Exception e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
                break;
            }
        }
    }

    public synchronized void AddQueue(ComBean ComData){
        QueueList.add(ComData);
    }
}

其中QueueList做为接收到的数据存放队列，LinkedList是有序的，为什么AddQueue要同步加锁呢

public synchronized void AddQueue(ComBean ComData){
    QueueList.add(ComData);
}

因为LinkedList是线程不安全的，开启了四个串口控制对象如果同时add()会抛出ConcurrentModificationException异常。

while语句执行的条件LinkedList.poll()方法的含义:找到并删除表头，返回null或队列中第一个对象，还是用源码来分析LinkedList

 public E poll() {
    return size == 0 ? null : removeFirst();
}

 /**
 * Removes the first object from this {@code LinkedList}.
 *
 * @return the removed object.
 * @throws NoSuchElementException
 *             if this {@code LinkedList} is empty.
 */
public E removeFirst() {
    return removeFirstImpl();
}

private E removeFirstImpl() {
    Link<E> first = voidLink.next;
    if (first != voidLink) {
        Link<E> next = first.next;
        voidLink.next = next;
        next.previous = voidLink;
        size--;
        modCount++;
        return first.data;
    }
    throw new NoSuchElementException();
}

3.项目实现

用该eclipse项目源码做尝试移植了一份Android Studio 3.0 的项目，几番测试通过打的包也能用，同比可以迁移到自己项目。代码分享文末；

Android Studio移植实现

在main 目录下创建 jni 和jniLibs ，
0.把原Eclipse项目的android_serialport_api包复制到在main/java下。
1.把原eclipse中的libs路径下的三个平台的serial_port.so同目录复制到jniLibs下。
2.把原eclipse中的c .h 文件复制到jni并重命名为android_serialport_api_SerialPort，或者使用Terminal命令生成C的头文件自己在把代码复制进去（注意路径对应方法名，这个1应该是区分包名和下划线：Java_android_1serialport_1api_SerialPort_open）
Terminal命令

①输入cd app\src\main\java进入源码所在目录
②输入javah -jni android_serialport_api.SerialPort生成头文件
③把生成的android_serialport_api_SerialPort.h复制到jni下边（没有该目录就右键 Moudle，右键菜单中选择 New -> Folder -> JNI Folder）
④右键 jni 文件夹，右键菜单中选择New -> C/C++ Source File创建与 .h 文件同名的 .c 文件。
⑤把原Eclipse 的jni下对应的.c .h文件代码复制进去

3.在build.gradle 的android节点中添加

    sourceSets.main {
    jniLibs.srcDir 'src/main/jniLibs'
    jni.srcDirs = []  
}

上图的右侧标红部分，否则会提示

 Flag android.useDeprecatedNdk is no longer supported and will be removed in the next version of Android Studio.  Please switch to a supported build system.

这样就直接可以用原项目编译好的.so 注意前提是要在在 local.properties 添加 ndk 路径：

#Sat Jan 20 10:09:24 CST 2018
ndk.dir=F\:\\sdk\\ndk-bundle
sdk.dir=F\:\\sdk

其下目录有Eclipse 项目源码和Android Studio 源码以及自己使用本机debug 密钥打包的 Android调试工具和 PC 端调试工具，

github 地址 https://github.com/silencefun/ComTest

百度云链接: https://pan.baidu.com/s/1nw37xu5 密码: qscc

如果觉得有帮助，请点个赞❤ ★，谢谢。

Android 串口通信笔记2 调试工具分析工具类实现分析、项

1.调试工具ComAssistant 分析

2.源码分析：

3.项目实现

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