Android开发板串口通讯-深入浅出的分析和使用详解

Android开发编程 2023-03-28 原文

引言

最近时间做的android开发板上控制电机，都是通过串口进行对接和通讯。对串口接触下来，发现真的可以做很多有意思的东西，很多硬件设备都可以通过串口进行通讯，比如：打印机、ATM吐卡机、IC/ID卡读卡等，以及物联网相关的设备；

一、串口简介

串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口；

串行接口（SerialInterface）是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢；

1.串口-波特率

串口传输速率，用来衡量数据传输的快慢，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。波特率与距离成反比，波特率越大传输距离相应的就越短；

2.串口-数据位

这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据往往不会是8位的，标准的值是6、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息；

3.串口-停止位

用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢；

4.串口-校验位

在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位；

5、串口地址

不同操作系统的串口地址，Android是基于Linux的所以一般情况下使用Android系统的设备串口地址为/dev/ttyS0；

/dev目录下的串口都有哪些
/dev的串口包括：虚拟串口，真实串口，USB转串口
真实串口：/dev/tty0..tty1这个一般为机器自带COM口
虚拟串口：/dev/ttyS1...ttyS2...ttyS3...均为虚拟console，同样可以作为输入输出口
USB转串口：/dev/tty/USB0

二、Android串口实现

串口通讯和服务器之间的通讯是一样的，都是传一些参数过去，然后返回一些数据回来；

不过串口通讯管这些参数叫做指令，而这些指令是由硬件的通讯协议而定的，通讯协议不同，指令自然也不同；

设备文档上都有介绍相应的协议参数，比如电机角度、电机速度、电机复位、当前电机的角度等；

在Android上使用串口比较快速的方式就是直接套用google官方的串口demo代码（android-serialport-api），基本上能够应付很多在Android设备使用串口的场景；

这次介绍下，在项目中用到的开源库com.github.licheedev:Android-SerialPort-API:2.0.0

1.build.gradle中的dependencies中添加以下依赖：

dependencies {
    //串口
    implementation 'com.github.licheedev:Android-SerialPort-API:2.0.0'
}
Project 中的 build.gradle 中的 allprojects 中添加以下 maven仓库 
allprojects {
    repositories {
        maven { url "https://jitpack.io" }//maven仓库
    }
}

2.串口处理封装

import android.serialport.SerialPort;
import android.util.Log;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.concurrent.ScheduledFuture;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 串口实处理类-jason
 */
public class SerialHandleUtils implements Runnable {
    private static final String TAG = "串口处理类";
    private String path = "";//串口地址
    private SerialPort mSerialPort;//串口对象
    private InputStream mInputStream;//串口的输入流对象
    private BufferedInputStream mBuffInputStream;//用于监听硬件返回的信息
    private OutputStream mOutputStream;//串口的输出流对象 用于发送指令
    private SerialMonitor serialInter;//串口回调接口
    private ScheduledFuture readTask;//串口读取任务
    /**
     * 添加串口回调
     *
     * @param serialInter
     */
    public void addSerialInter(SerialMonitor serialInter) {
        this.serialInter = serialInter;
    }
    /**
     * 打开串口
     *
     * @param devicePath 串口地址(根据平板的说明说填写)
     * @param baudrate   波特率(根据对接的硬件填写 - 硬件说明书上"通讯"中会有标注)
     * @param isRead     是否持续监听串口返回的数据
     * @return 是否打开成功
     */
    public boolean open(String devicePath, int baudrate, boolean isRead) {
        return open(devicePath, baudrate, 7, 1, 2, isRead);
    }
    /**
     * 打开串口
     *
     * @param devicePath 串口地址(根据平板的说明说填写)
     * @param baudrate   波特率(根据对接的硬件填写 - 硬件说明书上"通讯"中会有标注)
     * @param dataBits   数据位(根据对接的硬件填写 - 硬件说明书上"通讯"中会有标注)
     * @param stopBits   停止位(根据对接的硬件填写 - 硬件说明书上"通讯"中会有标注)
     * @param parity     校验位(根据对接的硬件填写 - 硬件说明书上"通讯"中会有标注)
     * @param isRead     是否持续监听串口返回的数据
     * @return 是否打开成功
     */
    public boolean open(String devicePath, int baudrate, int dataBits, int stopBits, int parity, boolean isRead) {
        boolean isSucc = false;
        try {
            if (mSerialPort != null) close();
            File device = new File(devicePath);
            mSerialPort = SerialPort // 串口对象
                    .newBuilder(device, baudrate) // 串口地址地址，波特率
                    .dataBits(dataBits) // 数据位,默认8；可选值为5~8
                    .stopBits(stopBits) // 停止位，默认1；1:1位停止位；2:2位停止位
                    .parity(parity) // 校验位；0:无校验位(NONE，默认)；1:奇校验位(ODD);2:偶校验位(EVEN)
                    .build(); // 打开串口并返回
            mInputStream = mSerialPort.getInputStream();
            mBuffInputStream = new BufferedInputStream(mInputStream);
            mOutputStream = mSerialPort.getOutputStream();
            isSucc = true;
            path = devicePath;
            if (isRead) readData();//开启识别
        } catch (Throwable tr) {
            close();
            isSucc = false;
        } finally {
            return isSucc;
        }
    }
    // 读取数据
    private void readData() {
        if (readTask != null) {
            readTask.cancel(true);
            try {
                Thread.sleep(160);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //此处睡眠：当取消任务时 线程池已经执行任务，无法取消，所以等待线程池的任务执行完毕
            readTask = null;
        }
        readTask = SerialManage
                .getInstance()
                .getScheduledExecutor()//获取线程池
                .scheduleAtFixedRate(this, 0, 150, TimeUnit.MILLISECONDS);//执行一个循环任务
    }
    @Override//每隔 150 毫秒会触发一次run
    public void run() {
        if (Thread.currentThread().isInterrupted()) return;
        try {
            int available = mBuffInputStream.available();
            if (available == 0) return;
            byte[] received = new byte[1024];
            int size = mBuffInputStream.read(received);//读取以下串口是否有新的数据
            if (size > 0 && serialInter != null) serialInter.readData(path, received, size);
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "串口读取数据异常:" + e.toString());
        }
    }
    /**
     * 关闭串口
     */
    public void close(){
        try{
            if (mInputStream != null) mInputStream.close();
        }catch (Exception e){
            Log.e(TAG,"串口输入流对象关闭异常：" +e.toString());
        }
        try{
            if (mOutputStream != null) mOutputStream.close();
        }catch (Exception e){
            Log.e(TAG,"串口输出流对象关闭异常：" +e.toString());
        }
        try{
            if (mSerialPort != null) mSerialPort.close();
            mSerialPort = null;
        }catch (Exception e){
            Log.e(TAG,"串口对象关闭异常：" +e.toString());
        }
    }
    /**
     * 向串口发送指令
     */
    public void send(final String msg) {
        byte[] bytes = hexStr2bytes(msg);//字符转成byte数组
        try {
            mOutputStream.write(bytes);//通过输出流写入数据
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 把十六进制表示的字节数组字符串，转换成十六进制字节数组
     *
     * @param
     * @return byte[]
     */
    private byte[] hexStr2bytes(String hex) {
        int len = (hex.length() / 2);
        byte[] result = new byte[len];
        char[] achar = hex.toUpperCase().toCharArray();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            int pos = i * 2;
            result[i] = (byte) (hexChar2byte(achar[pos]) << 4 | hexChar2byte(achar[pos + 1]));
        }
        return result;
    }
    /**
     * 把16进制字符[0123456789abcde]（含大小写）转成字节
     * @param c
     * @return
     */
    private static int hexChar2byte(char c) {
        switch (c) {
            case '0':
                return 0;
            case '1':
                return 1;
            case '2':
                return 2;
            case '3':
                return 3;
            case '4':
                return 4;
            case '5':
                return 5;
            case '6':
                return 6;
            case '7':
                return 7;
            case '8':
                return 8;
            case '9':
                return 9;
            case 'a':
            case 'A':
                return 10;
            case 'b':
            case 'B':
                return 11;
            case 'c':
            case 'C':
                return 12;
            case 'd':
            case 'D':
                return 13;
            case 'e':
            case 'E':
                return 14;
            case 'f':
            case 'F':
                return 15;
            default:
                return -1;
        }
    }
}

3.串口回调SerialMonitor；

简单概括一下这个类，就是将SerialHandle类中产生的结果，返回给上一层的业务代码

/**
 * 串口回调
 */
public interface SerialMonitor {
 
    /**
     * 连接结果回调
     * @param path 串口地址(当有多个串口需要统一处理时，可以用地址来区分)
     * @param isSucc 连接是否成功
     */
    void connectMsg(String path,boolean isSucc);
 
    /**
     * 读取到的数据回调
     * @param path 串口地址(当有多个串口需要统一处理时，可以用地址来区分)
     * @param bytes 读取到的数据
     * @param size 数据长度
     */
    void readData(String path,byte[] bytes,int size);
 
}

4.串口统一管理SerialManage；

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
 


 
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements SerialMonitor {
 
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        SerialManage.getInstance().init(this);//串口初始化
        SerialManage.getInstance().open();//打开串口
        findViewById(R.id.send_but).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                SerialManage.getInstance().send("Z");//发送指令 Z 
            }
        });
    }
 
    @Override
    public void connectMsg(String path, boolean isSucc) {
        String msg = isSucc ? "成功" : "失败";
        Log.e("串口连接回调", "串口 "+ path + " -连接" + msg);
    }
 
    @Override//若在串口开启的方法中 传入false 此处不会返回数据
    public void readData(String path, byte[] bytes, int size) {
//        Log.e("串口数据回调","串口 "+ path + " -获取数据" + bytes);
    }
}

5.使用串口

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;




public class MainActivity extends AppCompatActivity implements SerialMonitor {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        SerialManage.getInstance().init(this);//串口初始化
        SerialManage.getInstance().open();//打开串口
        findViewById(R.id.send_but).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                SerialManage.getInstance().send("Z");//发送指令 Z 
            }
        });
    }
    @Override
    public void connectMsg(String path, boolean isSucc) {
        String msg = isSucc ? "成功" : "失败";
        Log.e("串口连接回调", "串口 "+ path + " -连接" + msg);
    }
    @Override//若在串口开启的方法中 传入false 此处不会返回数据
    public void readData(String path, byte[] bytes, int size) {
//        Log.e("串口数据回调","串口 "+ path + " -获取数据" + bytes);
    }
}

6.串口常见进制与进制工具类

开发中比较常见进制与进制，进制与字节间的转换，比如：十六进制转十进制，字节数组转十六进制字符串等

public class DataConversionUtils {


 /**
 * 判断奇数或偶数，位运算，最后一位是1则为奇数，为0是偶数
 * @param num
 * @return
 */
 public static int isOdd(int num) {
     return num & 0x1;
 }


 /**
 * 将int转成byte
 * @param number
 * @return
 */
 public static byte intToByte(int number){
     return hexToByte(intToHex(number));
 }


 /**
 * 将int转成hex字符串
 * @param number
 * @return
 */
 public static String intToHex(int number){
     String st = Integer.toHexString(number).toUpperCase();
     return String.format("%2s",st).replaceAll(" ","0");
 }


 /**
 * 字节转十进制
 * @param b
 * @return
 */
 public static int byteToDec(byte b){
     String s = byteToHex(b);
     return (int) hexToDec(s);
 }


 /**
 * 字节数组转十进制
 * @param bytes
 * @return
 */
 public static int bytesToDec(byte[] bytes){
     String s = encodeHexString(bytes);
     return (int)  hexToDec(s);
 }


 /**
 * Hex字符串转int
 *
 * @param inHex
 * @return
 */
 public static int hexToInt(String inHex) {
    return Integer.parseInt(inHex, 16);
 }


 /**
 * 字节转十六进制字符串
 * @param num
 * @return
 */
 public static String byteToHex(byte num) {
     char[] hexDigits = new char[2];
     hexDigits[0] = Character.forDigit((num >> 4) & 0xF, 16);
     hexDigits[1] = Character.forDigit((num & 0xF), 16);
     return new String(hexDigits).toUpperCase();
 }


 /**
 * 十六进制转byte字节
 * @param hexString
 * @return
 */
 public static byte hexToByte(String hexString) {
     int firstDigit = toDigit(hexString.charAt(0));
     int secondDigit = toDigit(hexString.charAt(1));
     return (byte) ((firstDigit << 4) + secondDigit);
 }


 private static  int toDigit(char hexChar) {
      int digit = Character.digit(hexChar, 16);
      if(digit == -1) {
              throw new IllegalArgumentException(
                     "Invalid Hexadecimal Character: "+ hexChar);
      }
      return digit;
 }


 /**
 * 字节数组转十六进制
 * @param byteArray
 * @return
 */
 public static String encodeHexString(byte[] byteArray) {
    StringBuffer hexStringBuffer = new StringBuffer();
    for (int i = 0; i < byteArray.length; i++) {
          hexStringBuffer.append(byteToHex(byteArray[i]));
    }
    return hexStringBuffer.toString().toUpperCase();
 }


 /**
 * 十六进制转字节数组
 * @param hexString
 * @return
 */
 public static byte[] decodeHexString(String hexString) {
    if (hexString.length() % 2 == 1) {
           throw new IllegalArgumentException(
               "Invalid hexadecimal String supplied.");
    }
    byte[] bytes = new byte[hexString.length() / 2];
    for (int i = 0; i < hexString.length(); i += 2) {
           bytes[i / 2] = hexToByte(hexString.substring(i, i + 2));
    }
    return bytes;
 }


 /**
 * 十进制转十六进制
 * @param dec
 * @return
 */
 public static String decToHex(int dec){
     String hex = Integer.toHexString(dec);
      if (hex.length() == 1) {
           hex = '0' + hex;
      }
     return hex.toLowerCase();
 }


 /**
 * 十六进制转十进制
 * @param hex
 * @return
 */
 public static long hexToDec(String hex){
     return Long.parseLong(hex, 16);
 }


 /**
 * 十六进制转十进制，并对卡号补位
 */
 public static String setCardNum(String cardNun){
     String cardNo1= cardNun;
     String cardNo=null;
     if(cardNo1!=null){
          Long cardNo2=Long.parseLong(cardNo1,16);
           //cardNo=String.format("%015d", cardNo2);
           cardNo = String.valueOf(cardNo2);
      }
      return cardNo;
     }
}

总结

串口通讯使用到进程、Linux指令、JNI...，但抛开现象看本质，最终目标还是获得一个输入输出流去进行读写操作；

串口通讯对于Android开发者来说，仅需关注如何连接、操作(发送指令)、读取数据。

深入浅出详解 padding span padding-box 移动开发 Android $android 开发板串口

有关Android开发板串口通讯-深入浅出的分析和使用详解的更多相关文章

ruby - 如何使用 Nokogiri 的 xpath 和 at_xpath 方法 - 2
我正在学习如何使用Nokogiri，根据这段代码我遇到了一些问题:require'rubygems'require'mechanize'post_agent=WWW::Mechanize.newpost_page=post_agent.get('http://www.vbulletin.org/forum/showthread.php?t=230708')puts"\nabsolutepathwithtbodygivesnil"putspost_page.parser.xpath('/html/body/div/div/div/div/div/table/tbody/tr/td/div
ruby - 使用 RubyZip 生成 ZIP 文件时设置压缩级别 - 2
我有一个Ruby程序，它使用rubyzip压缩XML文件的目录树。gem。我的问题是文件开始变得很重，我想提高压缩级别，因为压缩时间不是问题。我在rubyzipdocumentation中找不到一种为创建的ZIP文件指定压缩级别的方法。有人知道如何更改此设置吗？是否有另一个允许指定压缩级别的Ruby库？最佳答案这是我通过查看rubyzip内部创建的代码。level=Zlib::BEST_COMPRESSIONZip::ZipOutputStream.open(zip_file)do|zip|Dir.glob("**/*")d
ruby - 为什么我可以在 Ruby 中使用 Object#send 访问私有(private)/ protected 方法？ - 2
类classAprivatedeffooputs:fooendpublicdefbarputs:barendprivatedefzimputs:zimendprotecteddefdibputs:dibendendA的实例a=A.new测试a.foorescueputs:faila.barrescueputs:faila.zimrescueputs:faila.dibrescueputs:faila.gazrescueputs:fail测试输出failbarfailfailfail.发送测试[:foo,:bar,:zim,:dib,:gaz].each{|m|a.send(m)resc
ruby-on-rails - 使用 Ruby on Rails 进行自动化测试 - 最佳实践 - 2
很好奇，就使用rubyonrails自动化单元测试而言，你们正在做什么？您是否创建了一个脚本来在cron中运行rake作业并将结果邮寄给您？git中的预提交Hook？只是手动调用？我完全理解测试，但想知道在错误发生之前捕获错误的最佳实践是什么。让我们理所当然地认为测试本身是完美无缺的，并且可以正常工作。下一步是什么以确保他们在正确的时间将可能有害的结果传达给您？最佳答案不确定您到底想听什么，但是有几个级别的自动代码库控制:在处理某项功能时，您可以使用类似autotest的内容获得关于哪些有效，哪些无效的即时反馈。要确保您的提
ruby - 在 Ruby 中使用匿名模块 - 2
假设我做了一个模块如下:m=Module.newdoclassCendend三个问题:除了对m的引用之外，还有什么方法可以访问C和m中的其他内容？我可以在创建匿名模块后为其命名吗(就像我输入“module...”一样)？如何在使用完匿名模块后将其删除，使其定义的常量不再存在？最佳答案三个答案:是的，使用ObjectSpace.此代码使c引用你的类(class)C不引用m:c=nilObjectSpace.each_object{|obj|c=objif(Class===objandobj.name=~/::C$/)}当然这取决于
ruby - 使用 ruby 和 savon 的 SOAP 服务 - 2
我正在尝试使用ruby和Savon来使用网络服务。测试服务为http://www.webservicex.net/WS/WSDetails.aspx?WSID=9&CATID=2require'rubygems'require'savon'client=Savon::Client.new"http://www.webservicex.net/stockquote.asmx?WSDL"client.get_quotedo|soap|soap.body={:symbol=>"AAPL"}end返回SOAP异常。检查soap信封，在我看来soap请求没有正确的命名空间。任何人都可以建议我
python - 如何使用 Ruby 或 Python 创建一系列高音调和低音调的蜂鸣声？ - 2
关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题？更新问题，以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点？我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等)，但我确实想创建一个输出文件。
ruby-on-rails - 'compass watch' 是如何工作的/它是如何与 rails 一起使用的 - 2
我在我的项目目录中完成了compasscreate.和compassinitrails。几个问题:我已将我的.sass文件放在public/stylesheets中。这是放置它们的正确位置吗？当我运行compasswatch时，它不会自动编译这些.sass文件。我必须手动指定文件:compasswatchpublic/stylesheets/myfile.sass等。如何让它自动运行？文件ie.css、print.css和screen.css已放在stylesheets/compiled。如何在编译后不让它们重新出现的情况下删除它们？我自己编译的.sass文件编译成compiled/t
ruby - 使用 ruby 将 HTML 转换为纯文本并维护结构/格式 - 2
我想将html转换为纯文本。不过，我不想只删除标签，我想智能地保留尽可能多的格式。为插入换行符标签，检测段落并格式化它们等。输入非常简单，通常是格式良好的html(不是整个文档，只是一堆内容，通常没有anchor或图像)。我可以将几个正则表达式放在一起，让我达到80%，但我认为可能有一些现有的解决方案更智能。最佳答案首先，不要尝试为此使用正则表达式。很有可能你会想出一个脆弱/脆弱的解决方案，它会随着HTML的变化而崩溃，或者很难管理和维护。您可以使用Nokogiri快速解析HTML并提取文本:require'nokogiri'h
ruby - 在 64 位 Snow Leopard 上使用 rvm、postgres 9.0、ruby 1.9.2-p136 安装 pg gem 时出现问题 - 2
我想为Heroku构建一个Rails3应用程序。他们使用Postgres作为他们的数据库，所以我通过MacPorts安装了postgres9.0。现在我需要一个postgresgem并且共识是出于性能原因你想要pggem。但是我对我得到的错误感到非常困惑当我尝试在rvm下通过geminstall安装pg时。我已经非常明确地指定了所有postgres目录的位置可以找到但仍然无法完成安装:$envARCHFLAGS='-archx86_64'geminstallpg--\--with-pg-config=/opt/local/var/db/postgresql90/defaultdb/po