Android串口编程

前言

最近在做手机跟外设交互，因为之前没有涉猎过这方面，做起来真的是头大。幸好有万能的百度和无所不能的google，以及程序员的小帮手github，多方查询资料，咨询同事，以及万能的群友帮助，终于顺利实现了第一款串口编程的App。不得不说现在的手机越来越强大，都可以通过USB接口，直接读取其它外设的数据了。写这篇博客一是为了记录一下这次开发的经验，二是给后来的同学提供一些经验。

基本常识

串口通信：指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以使用一根线发送数据的同时接收数据。

在串口通信中，常用的协议包括RS232、RS-422和RS-485.

我这次工作中对接的是RS232，当然具体是哪种协议和你选择的硬件有关，将你的硬件插到对应的协议的串口即可。

开发前准备

1.检查你的硬件装备
正确连接你的设备，向你的硬件提供商索要开发资料，或者说明书。基本的资料包括硬件的通讯命令格式。类似下图，

2.正确的连接，测试你的硬件与系统
串口电脑调试助手
 Android USB串口调试助手
下载一个串口助手，按照资料输入命令。测试是否能够成功的启动设备，收到对应的返回数据。

我的硬件设备连接线是DB9的USB-RS-232转接线，再配一个转接头，即可

在这里插入图片描述

开发阶段

整体的开发流程如下：打开串口–>开启接收线程(ReadThread)–>发送串口数据–>接收数据，处理返回信息–>关闭接收数据线程–>关闭串口。

获取权限

1.要使用手机的USB接口首先要获取相关的权限

    <!--USB权限-->
    <uses-feature android:name="android.hardware.usb.host" />
    <!---->
    <uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
    <!--这里是为了硬件调试时，保存日志，申请的权限-->
    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />

2.在需要打开串口的activity，添加如下数据

 <activity android:name=".MainActivity" android:windowSoftInputMode="stateHidden">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
                <!--添加 1-->
                <action android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED" />
            </intent-filter>
             <!--添加 2-->
            <meta-data
                android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED"
                android:resource="@xml/device_filter" />
        </activity>

3.在res目录下新建xml目录，新建device_filter.xml文件，内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resource xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
    <!-- 要进行通信的USB设备的供应商ID（VID）和产品识别码（PID）
    （如果这个不对，需要你跟你的硬件供应商索要这个参数）-->
    <usb-device vendor-id="1027" product-id="24577" /> <!-- FT232RL -->
</resource>

导入jar包

这里是我自己的独家jar包，简单明了，好用，易上手，里面已经封装好了，不需要自己进行繁琐的JNI操作，特别是对JNI不熟悉的同学。这个独家秘笈我就不免费放出来了,如果你用这个手机调试助手能正常调试，再去这里下载助手源码。

USBSerialPortUtils

下面看重点，我封装到utils中的方法

初始化基本参数

   /**
     * oncreate
     * 为了准确提示，使用位置，故定义成了onCreate
     * 1个停止位，8个数据位，奇校验，16进制，波特率
     * flowControl None
     * @param context
     */
    public void onCreate(Context context) {
        try {
            ftD2xx = D2xxManager.getInstance(context);
        } catch (D2xxManager.D2xxException e) {
            Log.e("FTDI_HT", "getInstance fail!!");
        }
        //这里为了从子线程切换到主线程
        handler = new MyHandler(context);
        PowerManager powerManager = (PowerManager) context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
        wakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.FULL_WAKE_LOCK, "My Lock");
        global_context = context;
        // init modem variables
        modemReceiveDataBytes = new int[1];
        modemReceiveDataBytes[0] = 0;
        /* allocate buffer */
        writeBuffer = new byte[512];
        readBuffer = new byte[UI_READ_BUFFER_SIZE];
        readDataBuffer = new byte[MAX_NUM_BYTES];
        actualNumBytes = 0;
        // start main text area read thread
        HandlerThread handlerThread = new HandlerThread(handler);
        handlerThread.start();
        baudRate = Integer.parseInt(PublicCache.getBaudRate());
        stopBit = 1;
        dataBit = 8;
        /**
         *
         None parity = 0;
         Odd parity = 1;
         Even parity = 2;
         Mark parity = 3;
         Space parity = 4;
         */
        parity = 1;
        /**
         None flowControl = 0;
         CTS/RTS flowControl = 1;
         DTR/DSR flowControl = 2;
         XOFF/XON flowControl = 3;
         */
        flowControl = 0;
        portIndex = 0;
        //16进制HEX
        bFormatHex = true;
        configParams();
    }

2.打开串口，配置基本参数

 /**
     * 打開串口
     */
    private void connectFunction() {
        if (portIndex + 1 > DevCount) {
            portIndex = 0;
        }

        if (currentPortIndex == portIndex && ftDev != null && ftDev.isOpen()) {
            //Toast.makeText(global_context,"Port("+portIndex+") is already opened.", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            return;
        }

        if (bReadTheadEnable) {
            bReadTheadEnable = false;
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        ftDev = ftD2xx.openByIndex(global_context, portIndex);
        uart_configured = false;

        if (ftDev == null) {
            if (!isMainThread()) {
                Looper.prepare();
                Toast.makeText(global_context, "Open port(" + portIndex + ") NG!", Toast.LENGTH_LONG).show();
                Looper.loop();
            } else
                Toast.makeText(global_context, "Open port(" + portIndex + ") NG!", Toast.LENGTH_LONG).show();
            if (onReceivedListener != null)
                onReceivedListener.openFailure();
            return;
        }

        if (ftDev.isOpen()) {
            currentPortIndex = portIndex;
            if (!isMainThread()) {
                Looper.prepare();
                Toast.makeText(global_context, "open device port(" + portIndex + ") OK", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                Looper.loop();
            } else {
                Toast.makeText(global_context, "open device port(" + portIndex + ") OK", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }

            if (onReceivedListener != null)
                onReceivedListener.openSuccess();

            if (!bReadTheadEnable) {
                ReadThread readThread = new ReadThread(handler);
                readThread.start();
            }
        } else {
            if (!isMainThread()) {
                Looper.prepare();
                Toast.makeText(global_context, "Open port(" + portIndex + ") NG!", Toast.LENGTH_LONG).show();
                Looper.loop();
            } else {
                Toast.makeText(global_context, "Open port(" + portIndex + ") NG!", Toast.LENGTH_LONG).show();
            }
            if (onReceivedListener != null)
                onReceivedListener.openFailure();
        }
    }

   /***
     * 配置参数
     */
    private void configParams() {
        createDeviceList();
        if (DevCount > 0) {
            connectFunction();
        }

        if (DeviceStatus.DEV_NOT_CONNECT == checkDevice()) {
            return;
        }

        setConfig(baudRate, dataBit, stopBit, parity, flowControl);

        uart_configured = true;

    }

     /**
     * 配置数据位，校验位，停止位
     * @param baud
     * @param dataBits
     * @param stopBits
     * @param parity
     * @param flowControl
     */
    private void setConfig(int baud, byte dataBits, byte stopBits, byte parity, byte flowControl) {
        // configure port
        // reset to UART mode for 232 devices
        ftDev.setBitMode((byte) 0, D2xxManager.FT_BITMODE_RESET);

        ftDev.setBaudRate(baud);

        switch (dataBits) {
            case 7:
                dataBits = D2xxManager.FT_DATA_BITS_7;
                break;
            case 8:
                dataBits = D2xxManager.FT_DATA_BITS_8;
                break;
            default:
                dataBits = D2xxManager.FT_DATA_BITS_8;
                break;
        }

        switch (stopBits) {
            case 1:
                stopBits = D2xxManager.FT_STOP_BITS_1;
                break;
            case 2:
                stopBits = D2xxManager.FT_STOP_BITS_2;
                break;
            default:
                stopBits = D2xxManager.FT_STOP_BITS_1;
                break;
        }

        switch (parity) {
            case 0:
                parity = D2xxManager.FT_PARITY_NONE;
                break;
            case 1:
                parity = D2xxManager.FT_PARITY_ODD;
                break;
            case 2:
                parity = D2xxManager.FT_PARITY_EVEN;
                break;
            case 3:
                parity = D2xxManager.FT_PARITY_MARK;
                break;
            case 4:
                parity = D2xxManager.FT_PARITY_SPACE;
                break;
            default:
                parity = D2xxManager.FT_PARITY_NONE;
                break;
        }

        ftDev.setDataCharacteristics(dataBits, stopBits, parity);

        short flowCtrlSetting;
        switch (flowControl) {
            case 0:
                flowCtrlSetting = D2xxManager.FT_FLOW_NONE;
                break;
            case 1:
                flowCtrlSetting = D2xxManager.FT_FLOW_RTS_CTS;
                break;
            case 2:
                flowCtrlSetting = D2xxManager.FT_FLOW_DTR_DSR;
                break;
            case 3:
                flowCtrlSetting = D2xxManager.FT_FLOW_XON_XOFF;
                break;
            default:
                flowCtrlSetting = D2xxManager.FT_FLOW_NONE;
                break;
        }

        ftDev.setFlowControl(flowCtrlSetting, XON, XOFF);

        uart_configured = true;
    }

3.开启接收数据线程

 //开启接收线程

     class ReadThread extends Thread {
        final int USB_DATA_BUFFER = 8192;

        Handler mHandler;

        ReadThread(Handler h) {
            mHandler = h;
            this.setPriority(MAX_PRIORITY);
        }

        @Override
        public void run() {
            byte[] usbdata = new byte[USB_DATA_BUFFER];
            int readcount = 0;
            int iWriteIndex = 0;
            bReadTheadEnable = true;

            while (bReadTheadEnable) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                while (iTotalBytes > (MAX_NUM_BYTES - (USB_DATA_BUFFER + 1))) {
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                readcount = ftDev.getQueueStatus();
                //Log.e(">>@@","iavailable:" + iavailable);
                if (readcount > 0) {
                    if (readcount > USB_DATA_BUFFER) {
                        readcount = USB_DATA_BUFFER;
                    }
                    ftDev.read(usbdata, readcount);

                    if ((MODE_X_MODEM_CHECKSUM_SEND == transferMode)
                            || (MODE_X_MODEM_CRC_SEND == transferMode)
                            || (MODE_X_MODEM_1K_CRC_SEND == transferMode)) {

                    } else {
                        //DLog.e(TT,"totalReceiveDataBytes:"+totalReceiveDataBytes);

                        //DLog.e(TT,"readcount:"+readcount);
                        for (int count = 0; count < readcount; count++) {
                            readDataBuffer[iWriteIndex] = usbdata[count];
                            iWriteIndex++;
                            iWriteIndex %= MAX_NUM_BYTES;
                        }

                        if (iWriteIndex >= iReadIndex) {
                            iTotalBytes = iWriteIndex - iReadIndex;
                        } else {
                            iTotalBytes = (MAX_NUM_BYTES - iReadIndex) + iWriteIndex;
                        }

                        //DLog.e(TT,"iTotalBytes:"+iTotalBytes);
                        if ((MODE_X_MODEM_CHECKSUM_RECEIVE == transferMode)
                                || (MODE_X_MODEM_CRC_RECEIVE == transferMode)
                                || (MODE_X_MODEM_1K_CRC_RECEIVE == transferMode)
                                || (MODE_Y_MODEM_1K_CRC_RECEIVE == transferMode)
                                || (MODE_Z_MODEM_RECEIVE == transferMode)
                                || (MODE_Z_MODEM_SEND == transferMode)) {
                            modemReceiveDataBytes[0] += readcount;
                        }
                    }
                }
            }

        }
    }

 // Update UI content,发送消息到handler，切换到主线程处理数据
    class HandlerThread extends Thread {
        Handler mHandler;

        HandlerThread(Handler h) {
            mHandler = h;
        }

        public void run() {
            byte status;
            Message msg;

            while (true) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                if (bContentFormatHex) // consume input data at hex content format
                {
                    status = readData(UI_READ_BUFFER_SIZE, readBuffer);
                } else if (MODE_GENERAL_UART == transferMode) {
                    status = readData(UI_READ_BUFFER_SIZE, readBuffer);

                    if (0x00 == status) {
                        if (!WriteFileThread_start) {
                            checkZMStartingZRQINIT();
                        }

                        // save data to file
                        if (WriteFileThread_start && buf_save != null) {
                            try {
                                buf_save.write(readBuffer, 0, actualNumBytes);
                            } catch (IOException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }

                        msg = mHandler.obtainMessage(UPDATE_TEXT_VIEW_CONTENT);
                        mHandler.sendMessage(msg);
                    }
                }
            }
        }
    }

4.发送数据：


    /**
     * 写数据
     * @param command
     * @param dataBlock
     */
    public void writeData(String command, String dataBlock) {

        String hexStr = FormatUtils.createCommand(command, dataBlock);

        if (DeviceStatus.DEV_CONFIG != checkDevice()) {
            return;
        }

        // check whether there is some

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道士缉凶录：失踪的卖姜人
文/不坏的土叔我叫张陵，是天一观的道长。经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？我笑而不...
开封第一讲书人阅读 54,640评论 1赞 276
港岛之恋（遗憾婚礼）
正文为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
茶点故事阅读 63,657评论 5赞 365
恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
文/花漫我一把揭开白布。她就那样静静地躺着，像睡着了一般。火红的嫁衣衬着肌肤如雪。梳的纹丝不乱的头发上，一...
开封第一讲书人阅读 48,590评论 1赞 281
城市分裂传说
那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。我是一名探鬼主播，决...
沈念sama阅读 37,962评论 3赞 395
双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
文/苍兰香墨我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
开封第一讲书人阅读 36,631评论 0赞 258
万荣杀人案实录
序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
沈念sama阅读 40,870评论 1赞 297
护林员之死
正文独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋以下内容为张勋视角年9月15日...
茶点故事阅读 35,611评论 2赞 321
白月光启示录
正文我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
茶点故事阅读 37,704评论 1赞 329
活死人
序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
沈念sama阅读 33,386评论 4赞 319
日本核电站爆炸内幕
正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
茶点故事阅读 38,969评论 3赞 307
男人毒药：我在死后第九天来索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
开封第一讲书人阅读 29,944评论 0赞 19
一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...
开封第一讲书人阅读 31,179评论 1赞 260
情欲美人皮
我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...
沈念sama阅读 44,742评论 2赞 349
代替公主和亲
正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
茶点故事阅读 42,440评论 2赞 342