CN103353839A

CN103353839A - 一种基于Android系统的通用串行设备通信模块

Info

Publication number: CN103353839A
Application number: CN2013102284713A
Authority: CN
Inventors: 黄戟
Original assignee: I-FITTEST Inc
Current assignee: I-FITTEST Inc
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2013-10-16

Abstract

一种基于Android系统的通用串行设备通信模块。本发明提供一种在Android系统下实现对多种串口设备的调用，并对多个（APK）应用程序同时访问同一个串口设备时产生的互斥现象提出解决方案的基于Android系统的通用串行设备通信模块。所述串行设备通信模块运行于Linux内核之上，Android框架之下，所述串行设备通信模块包括串行设备驱动层、硬件抽象层、和Framework层及JNI层。本发明为Android系统能应用到在对有串口设备调用有需要的行业中提供了便利。

Description

一种基于Android系统的通用串行设备通信模块

技术领域

本发明涉及一种基于Android系统的通用串行设备通信模块。

背景技术

Google公司于2007年11月5日公开发布了手机操作系统Android，这是一款基于linux内核的操作系统。早期是由google公司独立开发，后由移交给开放式手持设备联盟（Open Handset Alliance）进行开发。据2010年末统计数据显示，仅正式推出两年多的操作系统Android的用户已经超越了连续称霸十年的诺基亚symbian OS系统，使Android跃居全球最受欢迎的智能手机平台，而且未来数年其市场占有率仍有望持续增长。

Android系统在Linux核心应用的基础上，向广大程序开发人员提供了各种的函数库和完整的应用程序框架。此外，Android系统还在Linux核心上提供了一种名叫Dalvik的Java应用程序运行环境，与Sun公司J2ME的Java虚拟机不同，Dalvik是由Google公司独创的专门针对Android平台进行优化的Java虚拟机。为了让全世界的应用程序开发人员学习和参与Android平台应用程序的开发，Google公司还提供了完全免费的跨平台（包括：windows、Mac OS X、Linux等平台）的开发工具包SDK。这些特性使得Android系统大受市场好评，很快取得了手机操作系统中领先地位，世界各领先行业的手持终端设备也正在逐步用Android系统替代原先老旧、单一的设备系统。

随着我国高新技术智能化进程的不断推进，大量基于Android系统环境下开发的软件越来越多，使得Android在各个行业中得到应用。

默认的情况下Android的系统不支持串口的调用，特殊情况下Android操作系统提供给应用程序调用的接口相对比较简单，一般只是将一个设备文件通过I/O往下进行设置，可读性差，大大限制了Android系统在行业中的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在Android系统下实现对多种串口设备的调用，并对多个（APK）应用程序同时访问同一个串口设备时产生的互斥现象提出解决方案的基于Android系统的通用串行设备通信模块。

为此，本发明采用如下技术方案：

所述串行设备通信模块运行于Linux内核之上，Android框架之下，所述串行设备通信模块包括串行设备驱动层、硬件抽象层、和Framework层及JNI层。

本发明还可以采用如下优选的技术方案：

所述串行设备驱动层运行于Linux内核之上，为所述硬件抽象层提供各种串行设备驱动。

所述硬件抽象层运行于所述串行设备驱动层之上，用于在所述串行设备驱动层的支持下，为所述Android框架及JNI层提供对串行设备调用的接口实现。

所述Framework层及JNI层运行于所述硬件抽象层之上，Android框架之下，用于通过调用所述硬件抽象层提供的通用串行设备调用接口，为上层应用程序提供系统守护进程并完成对串行设备的访问。

通过以上技术方案，本发明为Android系统能应用到在对有串口设备调用有需要的行业中提供了便利。

附图说明

图1是本发明的基于Android系统的通用串行设备通信模块的框架结构图；

图2是本发明的基于Android系统的通用串行设备通信模块的数据通信流程示意图一；

图3是本发明的基于Android系统的通用串行设备通信模块的数据通信流程示意图二。

具体实施方式

本发明在Android系统中通过自身硬件抽象层对其进行封装，将原本可读性差的接口，转化成可读性很好的接口，提供给上层程序调用；不同的串口特性也不相同，将这些不相同的串口信息全部封装整合。

应用程序（APK），默认的情况下Android的系统不支持串口的调用，本发明在Framework、HAL层上做了专门用于在Android系统上调用串口支持的模块，使应用程序上（APK）通过Framework上的库直接访问串口。串口的Manager能起到一个很好的并发，在多应用程序（APK）同时访问同一个串口的情况下，能起到分发的作用。

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明：

本发明提供一种基于Android系统的通用串行设备通信模块，所述串行设备通信模块运行于Linux内核之上，Android框架之下，所述串行设备通信模块包括串行设备驱动层、硬件抽象层、和Framework层及JNI层。

通用串行设备通信模块的要求是支持多业务共同使用接收外部设备数据，也支持同时设置外部设备参数与发送数据。在现有的Android平台框架下串行口未实现该功能，为了更好支持大众化的平台扩展，通用串行设备通信模块的框架遵循平台软件构架，如图1的结构。

所述串行设备驱动层运行于Linux内核之上，为所述硬件抽象层提供各种串行设备驱动以及串行设备挂载与驱动机制。

Linux内核版本很多，开发者加入了模块验证机制，它在加载内核模块的时候对模块进行校验，如果模块与主机的一些环境不一致，就会加载不成功。如何有效实现串行设备在内核的动态加载不受内核版本约束，就需要明确内核对模块验证的时候采用了何种验证的方法，分析内核可知模块crc值和vermagic检查2层验证被采用。

内核安装的版本检查模块在循环中只是在寻找模块结构体struct_module符号，而模块一定存在一个结构模块的符号，这是modpost生成的。在进行编译模块的时，采用动态停止modpost生成.mod.c文件，并按照check修改.mod.c，更换模块结构体struct_module名字方法，同时修改elf文件，把struct_module这个符号改名，继续进行编译模块，得到最后的mod.c。采用上述方法后在centos5.3下编译的驱动可拷贝到centos5.1下直接执行insmod，即可完成驱动的加载，实现跨内核版本冲突问题。

系统在加载模块时没找到模块结构体struct_module也会返回0，此时动态将struct_module的值修改正确，使用已知的CRC值即可完成操作。

突破vermagic验证：

由于gcc链接的时候会把modinfo小节链接在最后，加载模块的时候还是会读取第一个.modinfo小节，用MODULE_INFO宏来生成一个与目标主机相同的vermagic是不可能的。但可通过动态查看其他模块的内部信息得到vermagic相关值，再进行文件替换而使模块能加载正常，突破vermagic验证。但由于系统加载时需要自动完成，因此采用与CRC值修改模式一致的流程方法实现值替换，即对elf文件的值进行修改。

上述串行设备通信模块的硬件抽象层通过设计的open()，read()，write()，ioctl()，poll()函数调用方式，与底层设备驱动程序进行交互，而这些函数调用是底层设备驱动程序事先准备好的。

为交互设计了文件描述符fd，fd通过open()打开串行设备节点而得到，即fd=open("/dev/ ttyBD"，O_RDONLY);而/dev/ttyBD这个设备节点是在底层设备驱动中注册完成的。其他的函数调用如read()，write()等都通过该文件描述符fd对串行设备进行操作。

所述Android Framework层及JNI层运行于所述硬件抽象层之上，Android框架之下，用于通过调用所述硬件抽象层提供的通用串行设备调用接口，为上层应用程序提供系统守护进程并完成对串行设备的访问。

在JNI层为Framework层设计了一系列接口，而这些接口函数的具体实现中，利用module->methods->open()，sSerialDevice->data_open()，sSerialDevice->poll()等回调函数与硬件抽象层进行交互。

Framework层提供了各种类和类的对象，作为系统的守护进程运行，并供上层应用程序的使用。例如类SerialManager，它作为系统的守护进程在初始化的时候开始运行，其子类SerialThread中的子类SerialThreadRunnable通过Serial_data_poll()实现了对串行数据的轮训访问，而Serial_data_poll()通过JNI层转换到硬件抽象层去具体实现poll()。

为了实现多Apk访问，我们的服务必须实现Android Binder通讯，好在Android对Binder进程通讯支持非常友好，我们只要用定义AIDL接口，AIDL(Android Interface Definition Language)是一种IDL语言，用于生成可以在Android设备上两个进程之间进行进程间通信(interprocess communication,IPC)的代码。如果在一个进程中（例如Activity）要调用另一个进程中（例如Service）对象的操作，就可以使用AIDL生成可序列化的参数。AIDL IPC机制是面向接口的，像COM或Corba一样，但是更加轻量级。它是使用代理类在客户端和实现端传递数据。

AIDL接口文件，和普通的接口内容没有什么特别，只是它的扩展名为.AIDL。保存在src目录下。如果其他应用程序需要IPC，则那些应用程序的src也要带有这个文件。Android SDK tools就会在gen目录自动生成一个IBinder接口文件。service必须适当地实现这个IBinder接口。那么客户端程序就能绑定这个service并在IPC时从IBinder调用方法。

每个AIDL文件只能定义一个接口，而且只能是接口的声明和方法的声明。

AIDL类似伪代码

为了给apk调用方便一些，我们对Binder远程调用进行分装，用class SerialManager分装ISerialService调用

这样给apk调用ISerialService接口带来友好

类似伪代码:

中心服务SerialService,是Binder服务，继承于我们刚才AIDL文件定义的ISerialService服务接口。这里是ISerialService.Stub

类似伪代码:

SerialService跟多数其他frameworks里面的服务一样都是Java编写服务，要通过Java Native Interface（JNI）接口访问底层库和接口。JNI模块就是给SerialService调用Serial HAL层提供通道支持。

module->methods->open()函数模块在框架下的描述如下：

sSerialDevice->data_open()函数模块在框架下的描述如下：

。

Claims

1.一种基于android系统的通用串行设备通信模块，其特征在于：所述串行设备通信模块运行于Linux 内核之上，Android 框架之下，所述串行设备通信模块包括串行设备驱动层、硬件抽象层、和Framework层及JNI层。

2.如权利要求1所述的一种基于android系统的通用串行设备通信模块，其特征在于：所述串行设备驱动层运行于Linux 内核之上，为所述硬件抽象层提供各种串行设备驱动。

3.如权利要求1所述的一种基于android系统的通用串行设备通信模块，其特征在于：所述硬件抽象层运行于所述串行设备驱动层之上，用于在所述串行设备驱动层的支持下，为所述Android框架及JNI层提供对串行设备调用的接口实现。

4.如权利要求1所述的一种基于android系统的通用串行设备通信模块，其特征在于：所述Framework层及JNI层运行于所述硬件抽象层之上， Android框架之下，用于通过调用所述硬件抽象层提供的通用串行设备调用接口，为上层应用程序提供系统守护进程并完成对串行设备的访问。