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安卓开发 串口通信

安卓串口通信基础

硬件支持与限制

  • 设备要求：安卓设备需具备物理串口（如OTG接口连接的USB-TTL模块）或通过扩展板支持串口通信。
  • 系统权限：安卓系统默认不开放串口设备访问权限,需通过Root或特定驱动绕过限制。

核心概念

参数 说明 常见值
波特率 通信速率（bps） 9600/115200
数据位 每个字符的位数 8位
停止位 字符结束标志 1位
校验位 错误检测方式 无校验(N)

实现方案对比

原生API开发（需Root权限）

// 示例：通过FileInputStream/OutputStream操作串口
File device = new File("/dev/ttyS1"); // 替换为实际设备节点
int baudRate = 9600;
// 配置串口参数（需JNI调用termios库）
// 省略具体实现...
FileInputStream fis = new FileInputStream(device);
FileOutputStreamfos = new FileOutputStream(device);
// 发送数据
fos.write("Hello".getBytes());
// 接收数据（需开线程循环读取）
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = fis.read(buffer);
String data = new String(buffer, 0, len);

USB-Serial For Android方案

组件 说明
USB驱动 Prolific/FTDI等芯片驱动
权限声明 android:permission="android.permission.USB_PERMISSION"
设备过滤 通过USB_DEVICE_CLASS匹配串口设备 
<!-AndroidManifest.xml -->
<uses-feature android:name="android.hardware.usb.host" />
<meta-data android:name="android.hardware.usb.action" android:resource="@xml/device_filter" />

第三方库方案（推荐）

库名称 特点
SerialPortLib 轻量级，支持USB/蓝牙串口
UsbSerial 基于Google USB库，支持多厂商设备 
// 使用SerialPortLib示例
SerialPort mSerialPort = new SerialPort(new File(devicePath), baudRate, flags);
// 发送数据
mSerialPort.getOutputStream().write("Test".getBytes());
// 接收数据（需设置监听器）
mSerialPort.getInputStream().skip(availableBytes); // 跳过缓冲区已有数据

关键实现步骤

  1. 设备权限处理

    • 动态申请USB权限：UsbManager.requestPermission()
    • Root设备需添加android:sharedUserId="android.uid.system"

  2. 串口参数配置

    // 通过JNI调用termios设置（C代码示例）
struct termios options;
tcgetattr(fd, &options); // 获取当前设置
cfsetispeed(&options, B9600); // 输入波特率
cfsetospeed(&options, B9600); // 输出波特率
options.c_cflag &= ~PARENB;   // 无校验
options.c_cflag |= CS8;      // 8数据位
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 应用设置

  3. 数据收发机制

    • 发送：直接写入OutputStream
    • 接收：需创建独立线程，使用InputStream.read()阻塞读取
    • 缓冲处理：建议使用BufferedReader包装输入流

常见问题与解决方案

问题 解决方案
权限拒绝报错 使用USB授权或Root设备后重试
数据丢失/粘包 添加CRC校验，设计应用层协议包头
高波特率丢数据 启用串口硬件流控（RTS/CTS）

跨平台注意事项

平台特性 处理方案
Android 10+后台限制 使用Foreground Service保持串口连接
设备驱动差异 优先选择通用驱动（如CP210x/FTDI）
鸿蒙系统兼容 使用HAP规范重新打包驱动模块

相关问题与解答

Q1：如何保证串口数据接收的实时性？

  • A1：
    1. 创建专用接收线程，使用InputStream.read(byte[])循环读取
    2. 设置接收缓冲区（建议4096字节以上）
    3. 启用硬件流控（RTS/CTS）防止数据溢出
    4. 示例代码结构： 
      new Thread(() -> {
   byte[] buffer = new byte[4096];
   while (isRunning) {
       int len = inputStream.read(buffer);
       if (len > 0) {
           // 处理接收到的数据
       }
   }
}).start();

Q2：如何处理不同安卓设备的驱动兼容性问题？

  • A2：
    • 方案对比表：
      | 方案 | 优点 | 缺点 |
      |———————|——————————-|——————————-|
      | USB-Serial For Android | 官方支持，稳定性好 | 需修改系统镜像，仅支持特定芯片 |
      | 通用CH340驱动 | 广泛兼容，免修改系统 | 依赖Root权限 |
      | FTDI/Prolific驱动 | 即插即用，无需Root | 需要预装驱动 |
    • 实施建议：
      1. 优先选择支持免驱的USB-TTL模块（如FTDI芯片）
      2. 在APK中集成驱动安装包（需处理Android 7.0+驱动签名限制）
      3. 测试阶段覆盖主流设备（如Pixel/Samsung/Huawei等
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