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摘要:串口在数据通信中应用广泛,但android sdk指定使用java作为第三方应用开发语言,这给c语言实现串口应用带来了困难。虽然google android已经发布了ndk(native development kit,原生态开发包),支持开发者用c/c++语言开发android程序,但目前官方提供的技术指导比较简略。通过开发一个android下串口通信应用实例,详细介绍了android ndk的开发流程,帮助开发人员快速的完成平台搭建。 关键词:android;ndk;jni;sdk;串口
serial communication based android platform jin zhi-yi, zhang ji (vehicle college, tongji university, shanghai 201804, china) abstract: serial communication is widely used in data communication, but the android sdk uses the java language as a designated third-party application development, which makes it difficult to achieve serial applications with c language. although google android has released ndk (native development kit)which supports the developer to develop android program with c/c++ language,but the official technical guidance has been relatively brief. through the development of serial communication under an android platform as an application example, article gives a thoroughly description of the android ndk development process that can help developers quickly build platforms. key words: android; ndk; jni; sdk; serial android是google推出的基于linux的开源手机操作系统,是一个专门针对移动设备设计的软件平台,包括操作系统、中间件和一些关键应用。wWW.11665.cOM它的软件架构包含四个层次,从高到低分别为应用层、应用框架层、系统运行层和linux内核层,如图1所示。每一个android应用程序都在它自己的进程中运行,都拥有一个独立的dalvik虚拟机实例。android发布初期,google就表示其虚拟机dalvik支持jni编程方式,也就是第三方应用完全可以使用jni调用自己的c动态库,但google官方并没有明确表示支持开发者使用这种方法。终于在2009年6月,google android发布了ndk,它支持开发者使用c/c++语言开发android程序。作为android sdk的一个附加组件提供,开发者必须先安装android sdk方可使用ndk。ndk的目的是为了增加代码的重用性及加快程序的运行速度,这有利于开发者从其他系统上移植软件到android平台。 1 android ndk简介 在android上应用程序的开发大部分基于java语言来实现。要使用c或是c++的程序或库,就需要使用ndk来实现。ndk是native development kit的简称。它是一个工具集,集成了android的交叉编译环境,并提供了一套比较方便的makefile,可以帮助开发者快速开发c或是c++的动态库,并自动的将so动态库和java程序打包成apk,在android上运行。有两个理由使用ndk:一是合理的重用现有的代码;二是在程序中某些关键的部分提高执行效率。 android ndk目前作为android sdk的一个附加组件提供,开发者须先安装android sdk方可使用ndk。在windows平台下进行ndk开发通常会采用cygwin。cygwin是一套可以运行在windows平台上的unix/linux模拟器。运行cygwin后会出现一个类似windows cmd的shell环境界面,可以使用大部分linux软件和功能。使用它我们可以方便的在windows平台编译出linux平台的库文件或应用程序。 2 安装和配置ndk开发环境 2.1 安装ndk 首先要完整安装sdk,尽量升级至最新版本,文中使用2.1版本的sdk。然后下载ndk,官网有三个版本分别是windows、mac os x(intel)、linux32/64(x86),下载后解压即可使用。文中使用windows版本的ndk,版本为android-ndk-r5。将它解压到某个目录下,文中我们将ndk安装到d:\android\android-ndk-r5目录中。 2.2 安装cygwin 首先去cygwin官网下载网络安装程序,下载下来以后点击直接运行。安装过程中最关键的是选择需要安装的包,为支持android ndk的开发,选择default安装后再安装以下模块autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc4-core、gdb、pcre、pcre-devel、gnu awk。 下面开始将android ndk配置到cygwin中。运行cygwin,修改cygwin目录下(/home/usrname)的.bash_profile文件,在文件尾部加入如下代码, ndk=/cygdrive/d/android/android-ndk-r5 export ndk 然后重新启动cygwin。输入cd $ndk,如果输出上面配置的/cygdrive/e/android-ndk-r5信息,则表明环境变量设置成功了。接下来就可以用 cygwin 来编译我们的ndk代码了。 3android ndk开发实例 开发实例是一个android平台上的收音机程序,该应用通过调用串口api与外围收音机芯片通信,进而控制收音机芯片完成搜台、显示等功能。 android ndk开发一般有以下步骤: 1) jni接口设计; 2) 使用c/c++实现本地方法; 3) 生成动态链接库; 4) 将动态链接库复制到java工程,生成.apk文件。 首先,创建一个ndk工程,然后在这个文件夹下建立jni和src两个目录,jni用来存放我们的c文件,src是调用c库的java接口文件。接着创建jni/serialport.c,该文件的主要作用是完成串口的打开和关闭。关键代码如下: jniexport jobject jnicall java_android_serialport_serialport_open(jnienv *env, jobject thiz, jstring path, jint baudrate) { …… /* opening device */ const char *path_utf = (*env)->getstringutfchars(env, path, &iscopy); logd("opening serial port %s", path_utf); fd = open(path_utf, o_rdwr | o_direct | o_sync); logd("open() fd = %d", fd); (*env)->releasestringutfchars(env, path, path_utf); …… /* configure device */ …… struct termios cfg; cfmakeraw(&cfg); cfsetispeed(&cfg, speed); cfsetospeed(&cfg, speed); } 在文件中,函数名这样定义: jobject jnicall java_android_serialport_serialport_open,这个是jni的标准,定义需要按照如下格式:java_packagename_classname_methodname 接着创建文件jni/android.mk.这个文件是我们本地c代码的makefile。文件内容如下: local_path := $(call my-dir) include $(clear_vars) local_module:= serial_port local_src_files := serialport.c local_ldlibs:= -llog include $(build_shared_library) local_path:=$(callmy-dir)这句用来指定编译的路径通过调用宏my-dir获取到当前工作的路径。 include$(clear_vars) clear_vars这个变量是编译系统提供的用来指明一个gnu makefile文件添加这句主要的目的是清理所有的local_xxx,比如local_module、local_src_files等。在每个新模块的开始处需要添加这句。 local_module := serial_port这句定义了模块名称,将来编译的库或者可执行程序就以此命名。如果编译的是动态库或者静态库,那么库名就是libserial_port.so或者libserial_port.a。需要注意的是系统会在生成动态库或者静态库的时候自动添加lib的前缀。 local_src_files := serialport.c是列出需要编译的源码文件名。这里不需要列出头文件和被包含文件,因为编译系统会自动为你添加。 include$(build_shared_library)这句说明将来产生的库是共享库即动态链接库。 接着,我们就可以在cygwin下编译生成库文件了。如图2所示,进入到工程目录下,运行ndk-build命令,生成了名为libserial_port.so的文件。 将该文件安装到工程目录下的libs\armeabi目录中。然后在src目录下编写的serialport.java文件,该文件用于jni接口调用。关键代码如下: public class serialport { …… /*open the serial port*/ mfd = open(device.getabsolutepath(), baudrate); // jni private native static filedescriptor open(string path, int baudrate); public native void close(); static { system.loadlibrary("serial_port"); } } private native static filedescriptor open(string path, int baudrate)这句申明,带有native关键字,说明该方法是本地方法。system.loadlibrary("serial_port")这句就是用来加载我们的c动态库的。上面声明方法的具体实现就在我们加载的库中。 在完成了上述工作后,我们就可以针对具体应用来使用串口完成数据通信了。文中通过按键搜台,并显示出具体频段。 界面布局采用xml文件来声明,主要包括两个button和一个textview视图。 在button上添加了按键响应,当按下button时通过串口发送调频信号。 bforeward.setonclicklistener(new view.onclicklistener() { public void onclick(view v) { try { moutputstream.write('+'); moutputstream.write('\n'); } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } } }); textview用于接收串口信息,显示调频。 protected void ondatareceived(final byte[] buffer, final int size) { runonuithread(new runnable() { public void run() { if (mreception != null) { mreception.settext(new string(buffer, 0, size)); } } }); } 同时添加了menu,当按下menu键时可以选择“退出”或“关于”。 //添加菜单选项 @override public boolean oncreateoptionsmenu(menu menu) { menu.add(0, 0, 0,r.string.about); menu.add(0, 1, 1,r.string.exit); return true; } //实现选择菜单的动作 @override public boolean onoptionsitemselected(menuitem item) { int item_id = item.getitemid(); switch(item_id) { case 0: …… case 1: mainmenu.this.finish(); break; }return true; } 编译运行该工程,就可以生成apk文件了。将apk文件和libserial_port.so安装到android平台后,运行该应用程序,运行结果如图所示。 4结论 android ndk使c语言开发人员也能参与到android应用程序的开发中,增加代码的重用性。文中通过搭建串口应用的c代码底层接口,验证了其平台的可用性。但目前ndk还处于初级阶段,官方表示后期将提供更多的库,相信今后android会对“c组件支持”更完善。 参考文献: [1] 赵宏伟.android ndk开发环境实现与应用[j].电脑知识与技术,2010(35). [2] 杨丰盛.android应用开发揭秘[m].北京:机械工业出版社,2010:484. [3] android sdk document[eb/ol].http://developer.android.com/guide/index.html.
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