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第1章串行通讯之UARTLoopback
1 USB转串口
这两天在做Android手机上的串行通讯程序。手机没有串口，所以使用了USB转串口，如下图所示：
图1 USB转串口
上图中，红色的USB A型插头用来给此设备供电；黑色的Micro USB插头用来连接Android手机；粉红色的9针插头用来连接串口设备。
购买此产品时，附带了Java源代码，也就是工程UARTLoopback。本文对其进行说明及改进。
2 USB Accessory
USB设备分为两大类：USB Host、USB Accessory（USB 附件）。USB键盘、鼠标连入手机后，由手机给其供电，它们属于USB Host；上面的USB转串口连入手机后，会给自己、手机供电，它属于USB Accessory。
查看UARTLoopback的代码可知：访问USB转串口的实质是访问USB Accessory。
关于USB Accessory的更多信息请参考如下博客：
http://blog.****.net/yingzhao80/article/details/45511351
3 连入手机
Android 手机上安装UARTLoopbackActivity.apk后，将USB转串口接入手机，就会弹出如下界面：
图2
这是如何实现的呢？请查看UARTLoopback的AndroidManifest.xml文件。下面是精简后的内容，重点是红色字体部分：
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... ... ... <uses-feature android:name="android.hardware.usb.accessory"/> ... ... ... <intent-filter> <action android:name="android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED"/> </intent-filter> <meta-data android:name="android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED" android:resource="@xml/accessory_filter"> </meta-data> ... ... ... |
4 代码改进
串行通讯的核心类就是FT311UARTInterface，笔者对其进行了改进。改进版的下载网址为：http://download.****.net/detail/hanford/9686781
下文的说明以改进版为准。
5 打开串口
打开串口的代码如下
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com.UARTLoopback.FT311UARTInterface m_Comm = new com.UARTLoopback.FT311UARTInterface(this); if(m_Comm.open(9600,'N',8,1,0)) {//成功打开串口 } else if(m_Comm.isExist()) {//打开串口失败，可能是权限不够，申请权限 m_Comm.requestPermission(); } else {//说明手机未连接USB转串口 } |
m_Comm.open 用来打开串口
m_Comm.isExist 用来判断USB转串口是否已经插入手机
m_Comm.requestPermission 用来申请权限
打开串口的时候就设置通讯参数，为什么这么设计呢？因为：从USB转串口插入手机到拔出手机这段时间内，只能配置一次通讯参数。
6 写串口数据
请参考下面的代码
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if(m_Comm.isOpen()) { byte[] data = m_txtSend.getText().toString().getBytes(); m_Comm.write(data,data.length); } |
m_Comm.isOpen 判断串口是否已经打开
m_txtSend.getText().toString().getBytes() 获取文本框m_txtSend内的文本，然后转换为二进制数据
m_Comm.write 发送二进制数据
7 主动读取串口数据
请参考下面的代码
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if(m_Comm.isOpen()) { byte[] data = new byte[1024]; int nRead=m_Comm.read(data, data.length); try { m_txtRecv.setText(new String(data, 0, nRead, "UTF-8")); } catch (UnsupportedEncodingException ex) { } } |
m_Comm.read用来读取串口数据，返回读取到的字节数。接下来的代码，将读取到的二进制数据转换为字符串，并显示到文本框m_txtRecv里。
8 被动读取串口数据
被动读取串口数据，就是一旦获得了串口数据就通知程序。其代码有点多：
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m_Comm.setEventDataReceived(m_EventDataReceived); com.UARTLoopback.FT311UARTInterface.EventDataReceived m_EventDataReceived = new com.UARTLoopback.FT311UARTInterface.EventDataReceived(){ public void onEvent(byte[] data,int nBytes) {//接收到串口数据，就调用此函数 try { m_sRecv += new String(data, 0, nBytes, "UTF-8"); } catch (UnsupportedEncodingException ex) { } m_Handler.sendEmptyMessage(1); //更新界面显示 } }; private Handler m_Handler = new Handler() { public void handleMessage(Message msg) { switch (msg.what) { case 1: m_txtRecv.setText(m_sRecv); break; } super.handleMessage(msg); } }; |
代码m_Comm.setEventDataReceived(m_EventDataReceived);表示一旦接收到串口数据，马上调用m_EventDataReceived对象的onEvent函数。
onEvent函数中，将串口数据（保存在数组byte[] data里，字节数为 nBytes）转换为文本，然后加到字符串变量m_sRecv的右边。
因为onEvent函数不在主线程里，所以需要代码m_Handler.sendEmptyMessage(1);通知m_Handler更新主界面。其实就是handleMessage函数中的m_txtRecv.setText(m_sRecv)被执行。
总结：
1）m_Comm.setEventDataReceived指定事件处理对象，一旦读取到串口数据，将调用该对象的onEvent函数；
2）onEvent函数是被多线程调用的，更新主界面请使用Handler、sendEmptyMessage；
3）如果m_Comm.setEventDataReceived的参数不是null，那么就无法主动读取串口数据了。也就是说，此时m_Comm.read始终返回0。
9 关闭串口
关闭串口的代码很简单，如下所示：
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m_Comm.close(); |
不过，它的问题最严重：
调用上述代码，读取串口数据的线程（FT311UARTInterface.ThreadRead.run）将被阻塞在如下代码行：
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nRead = FileInputStream_read(m_InputStream,data,data.length); |
上面的代码调用了FileInputStream.read函数，这是一个同步函数——没有读取到串口数据，就不会返回。这个时候，如果串口设备发送过来数据，线程将正常退出；如果串口设备一直未发送数据过来，那么这个线程将永远阻塞在这一行上。
线程ThreadRead阻塞后，m_Comm.open将无法再打开串口。解决办法就是：拔下USB转串口，重新插入。
总结：关闭串口会极大概率的导致一个僵尸线程的产生，不够完美的解决办法就是重新拔、插USB转串口。