这篇文章起源于之前遗留的一个问题（https://www.jianshu.com/p/189816294b37），公司的产品需要使用开发板做host与多个串口通信，多个串口同时打开会发生crash，必须先连接成功一个，再插另一根线连接另一个，很不方便，当时想尽办法并没有解决，最近在研究framework的时候有了新的发现。

环境

操作系统：ubuntu 16.04
源码版本：5.1.1

目标

android系统做host与多个串口同时通信。

发现过程

当时在使用pl2303出现这个问题时，我曾一度怀疑是芯片厂商提供的jar包代码有bug，因为我使用官方的demo打开多个串口时也有相同的问题，但是没有源码，向台湾厂家反应也毫无回应，最后不了了之。
最近这个问题又被提起，心想干脆不使用厂家封装好的jar包，自己用系统api来试试能不能通信，没想到刚写了几行代码就发现了问题：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        val usbManager:UsbManager = getSystemService(Context.USB_SERVICE) as UsbManager
        btnDeviceList.setOnClickListener {
            val deviceList = usbManager.deviceList
            println("设备数目：${deviceList.size}")
            deviceList.forEach { println(it) }
        }
    }
}

非常简单的一段代码，只是检测一下当前连接多少设备，并将设备信息依次打印出来，我分别试了连接一个设备和连接两个设备，下面看下日志：

05-08 06:32:19.059 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: 设备数目：1
05-08 06:32:19.060 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: /dev/bus/usb/001/003=UsbDevice[mName=/dev/bus/usb/001/003,mVendorId=1659,mProductId=8963,mClass=0,mSubclass=0,mProtocol=0,mManufacturerName=Prolific Technology Inc. ,mProductName=USB-Serial Controller D,mSerialNumber=null,mConfigurations=[
05-08 06:32:19.060 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbConfiguration[mId=1,mName=null,mAttributes=160,mMaxPower=50,mInterfaces=[
05-08 06:32:19.060 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbInterface[mId=0,mAlternateSetting=0,mName=null,mClass=255,mSubclass=0,mProtocol=0,mEndpoints=[
05-08 06:32:19.060 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=129,mAttributes=3,mMaxPacketSize=10,mInterval=1]
05-08 06:32:19.060 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=2,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]
05-08 06:32:19.060 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=131,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]]]]

这是一台设备的信息，当时我看到时心里是毫无波动的，因为除了看出来连接成功了其他啥也看不懂/(ㄒoㄒ)/~~，然后看两台设备的日志：

05-08 06:34:47.284 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: 设备数目：2
05-08 06:34:47.284 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: /dev/bus/usb/001/004=UsbDevice[mName=/dev/bus/usb/001/004,mVendorId=1659,mProductId=8963,mClass=0,mSubclass=0,mProtocol=0,mManufacturerName=Prolific Technology Inc. ,mProductName=USB-Serial Controller D,mSerialNumber=null,mConfigurations=[
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbConfiguration[mId=1,mName=null,mAttributes=128,mMaxPower=50,mInterfaces=[]]
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: /dev/bus/usb/001/003=UsbDevice[mName=/dev/bus/usb/001/003,mVendorId=1659,mProductId=8963,mClass=0,mSubclass=0,mProtocol=0,mManufacturerName=Prolific Technology Inc. ,mProductName=USB-Serial Controller D,mSerialNumber=null,mConfigurations=[
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbConfiguration[mId=1,mName=null,mAttributes=160,mMaxPower=50,mInterfaces=[
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbInterface[mId=0,mAlternateSetting=0,mName=null,mClass=255,mSubclass=0,mProtocol=0,mEndpoints=[
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=129,mAttributes=3,mMaxPacketSize=10,mInterval=1]
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=2,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]
05-08 06:34:47.285 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=131,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]]]]

2台设备的日志信息居然和1台设备的信息差不多，仔细看发现第一台设备的mInterfaces属性为空，回想之前发生crash的错误信息，于是大胆怀疑是系统源码的问题，毕竟这次是完全使用系统api的。

解决过程

android启动后会加载SystemServer来启动很多系统服务，我们看下SystemServer的结构：

SystemServer.png

方法并不多，一看就懂，在启动服务的方法中搜索一下我们关心的usb服务：

if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_USB_HOST)
                        || mPackageManager.hasSystemFeature(
                                PackageManager.FEATURE_USB_ACCESSORY)) {
                    // Manage USB host and device support
                    mSystemServiceManager.startService(USB_SERVICE_CLASS);
                }

...
private static final String USB_SERVICE_CLASS =
            "com.android.server.usb.UsbService$Lifecycle";

然后我们打开UsbService：

/**
 * UsbService manages all USB related state, including both host and device support.
 * Host related events and calls are delegated to UsbHostManager, and device related
 * support is delegated to UsbDeviceManager.
 */
public class UsbService extends IUsbManager.Stub {

翻译一下，UsbService管理所有的USB相关状态，支持做主机（host）和设备（device）。做主机时相关事件和回调由UsbHostManager管理，做设备时相关事件和回调由UsbDeviceManager管理。
于是打开USBHostManager，发现了一些我们熟悉的东西：

    private UsbDevice mNewDevice;
    private UsbConfiguration mNewConfiguration;
    private UsbInterface mNewInterface;
    private ArrayList<UsbConfiguration> mNewConfigurations;
    private ArrayList<UsbInterface> mNewInterfaces;
    private ArrayList<UsbEndpoint> mNewEndpoints;

很明显，这就是我们开始在日志中看到的相关信息。再看下结构图：

UsbHostManager.png

说下比较重要的几个方法：

• systemReady：该类的起点，运行monitorUsbHostBus，一个native方法。
• beginUsbDeviceAdded：有新的设备时由monitorUsbHostBus()调用，接下来会继续由jni调用addUsbConfiguration、addUsbInterface、addUsbEndpoint方法添加相应参数信息，并最后调用endUsbDeviceAdded方法。
• usbDeviceRemoved：移除设备时由monitorUsbHostBus()调用。

联想我们开始发现的mInterfaces为空问题，看下addUsbConfiguration、addUsbInterface、addUsbEndpoint三个方法：

/* Called from JNI in monitorUsbHostBus() to report new USB configuration for the device
       currently being added.  Returns true if successful, false in case of error.
     */
    private void addUsbConfiguration(int id, String name, int attributes, int maxPower) {
        if (mNewConfiguration != null) {
            mNewConfiguration.setInterfaces(
                    mNewInterfaces.toArray(new UsbInterface[mNewInterfaces.size()]));
            mNewInterfaces.clear();
        }

        mNewConfiguration = new UsbConfiguration(id, name, attributes, maxPower);
        mNewConfigurations.add(mNewConfiguration);
    }

    /* Called from JNI in monitorUsbHostBus() to report new USB interface for the device
       currently being added.  Returns true if successful, false in case of error.
     */
    private void addUsbInterface(int id, String name, int altSetting,
            int Class, int subClass, int protocol) {
        if (mNewInterface != null) {
            mNewInterface.setEndpoints(
                    mNewEndpoints.toArray(new UsbEndpoint[mNewEndpoints.size()]));
            mNewEndpoints.clear();
        }

        mNewInterface = new UsbInterface(id, altSetting, name, Class, subClass, protocol);
        mNewInterfaces.add(mNewInterface);
    }

    /* Called from JNI in monitorUsbHostBus() to report new USB endpoint for the device
       currently being added.  Returns true if successful, false in case of error.
     */
    private void addUsbEndpoint(int address, int attributes, int maxPacketSize, int interval) {
        mNewEndpoints.add(new UsbEndpoint(address, attributes, maxPacketSize, interval));
    }

发现在添加相应usb信息时会判断mNewConfiguration和mNewInterface是否为null，如果不为null则会进行mNewInterfaces.clear()操作，而在endUsbDeviceAdded方法中并没有将mNewConfiguration和mNewInterface重置为null的操作，意味着除了第一次检测到usb接入，后续的都会执行clear操作。
因此尝试在add相关信息之前将mNewConfiguration和mNewInterface重置为null，所以在beginUsbDeviceAdded方法的最后添加代码：

mNewConfiguration = null;
mNewInterface = null;
System.out.println("UsbHostManager  by lxf");

重新编译services模块后刷入开发板，重新运行测试代码，日志是这样的：

05-08 07:48:16.489 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: 设备数目：2
05-08 07:48:16.490 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: /dev/bus/usb/001/005=UsbDevice[mName=/dev/bus/usb/001/005,mVendorId=1659,mProductId=8963,mClass=0,mSubclass=0,mProtocol=0,mManufacturerName=Prolific Technology Inc. ,mProductName=USB-Serial Controller D,mSerialNumber=null,mConfigurations=[
05-08 07:48:16.490 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbConfiguration[mId=1,mName=null,mAttributes=128,mMaxPower=50,mInterfaces=[
05-08 07:48:16.490 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbInterface[mId=0,mAlternateSetting=0,mName=null,mClass=255,mSubclass=0,mProtocol=0,mEndpoints=[
05-08 07:48:16.490 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=129,mAttributes=3,mMaxPacketSize=10,mInterval=1]
05-08 07:48:16.490 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=2,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]
05-08 07:48:16.490 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=131,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]]]]
05-08 07:48:16.491 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: /dev/bus/usb/001/003=UsbDevice[mName=/dev/bus/usb/001/003,mVendorId=1659,mProductId=8963,mClass=0,mSubclass=0,mProtocol=0,mManufacturerName=Prolific Technology Inc. ,mProductName=USB-Serial Controller D,mSerialNumber=null,mConfigurations=[
05-08 07:48:16.491 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbConfiguration[mId=1,mName=null,mAttributes=160,mMaxPower=50,mInterfaces=[
05-08 07:48:16.491 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbInterface[mId=0,mAlternateSetting=0,mName=null,mClass=255,mSubclass=0,mProtocol=0,mEndpoints=[
05-08 07:48:16.491 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=129,mAttributes=3,mMaxPacketSize=10,mInterval=1]
05-08 07:48:16.491 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=2,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]
05-08 07:48:16.491 2101-2101/com.lxf.usbdemo I/System.out: UsbEndpoint[mAddress=131,mAttributes=2,mMaxPacketSize=64,mInterval=0]]]]

发现确实两个设备的信息都打印出来了，于是激动的去测试多个串口同时打开的问题，并没有发生crash，并且可以连接上，附一张图，绿色提示表示连接成功了。

多串口.jpg