Android串口开发与掌控全局的“魔方”——深入剖析 SerialPort

2023-12-07 19:03:15

在移动设备技术日新月异的今天，Android 作为引领智能终端潮流的先驱，其强大的可扩展性为各种外围设备的接入提供了无限可能。而串口通信，作为一种古老却仍然广泛应用的通信方式，更是凭借其简单可靠、成本低廉的优势，在物联网、工业控制等领域扮演着不可替代的角色。

对于 Android 开发者而言，想要与串口设备进行交互，就必须掌握 SerialPort 这一强有力的工具。它就像一把“魔方”，能够帮助开发者轻松开启串口通信的大门，掌控各种串口设备的奥秘。

串口通信的奥秘：探索 SerialPort 的魔力

想要深入了解 SerialPort 的奥秘，首先需要对串口通信这一古老的艺术形式有所了解。串口通信，顾名思义，就是通过串行的比特流在两台设备之间传输数据。这种看似简单的方式，却蕴含着许多需要开发者注意的细节。

波特率：串口通信中，波特率是衡量数据传输速度的重要指标，它表示每秒传输的比特数。常见的波特率有 9600、19200、38400 等。
数据位：数据位表示每次传输的比特数，通常为 5、6、7 或 8 位。
停止位：停止位表示传输完一个字节后，发送方停止发送信号的时间长度，通常为 1 或 2 位。
奇偶校验：奇偶校验是一种错误检测机制，可以保证数据的完整性。有奇校验、偶校验和无校验三种方式。

掌握了串口通信的基本知识，我们就可以开始探索 SerialPort 的魔力了。

打开串口：开启与设备的对话

要使用 SerialPort，首先需要打开串口设备。这就像打开一扇大门，让数据可以在设备和程序之间自由流淌。打开串口的方式如下：

// /dev/ttyS0 为串口设备的常见名称
// 9600 为 波特率
// 8 为 数据位
// 1 为 停止位
// N 为 无奇偶校验
// 0 为 软件流控制
serialPort = new SerialPort("/dev/ttyS0", 9600, 8, 1, N, 0);

写入数据：向设备发送信息

一旦串口打开，就可以通过 SerialPort 向设备发送数据了。就像写信给朋友，你需要将数据写入一个 OutputStream：

OutputStream outputStream = serialPort.getOutputStream();
outputStream.write("Hello, world!".getBytes());

读取数据：接收设备的回应

设备接收到数据后，可以通过 SerialPort 读取它的回应。就像收到朋友的回信，你需要从 InputStream 中读取数据：

InputStream inputStream = serialPort.getInputStream();
byte[] buffer = new byte[1024];
int length = inputStream.read(buffer);
String response = new String(buffer, 0, length);

SerialPort 的进阶技巧：解锁更多可能

掌握了 SerialPort 的基本用法后，让我们探索一下它的进阶技巧，解锁更多可能。

设置参数：定制串口通信

除了在打开串口时指定波特率等参数，还可以通过 SerialPortParameters 类动态修改这些参数。这就像调整收音机的频率，可以优化通信性能：

// 获取串口参数对象
SerialParameters serialParameters = serialPort.getParameters();
// 设置波特率为 19200
serialParameters.setBaudRate(19200);
// 设置数据位为 7
serialParameters.setDataBits(7);
// 设置停止位为 2
serialParameters.setStopBits(2);
// 设置奇偶校验为奇校验
serialParameters.setParity(Parity.EVEN);
// 设置软件流控制为 RTS/CTS
serialParameters.setFlowControl(FlowControl.RTSCTS_IN | FlowControl.RTSCTS_OUT);
// 应用参数修改
serialPort.setParameters(serialParameters);

数据包处理：分包和组合

在实际应用中，往往需要处理大数据包。为了提高效率，可以将大数据包分拆成较小的数据包发送，然后再在接收端将这些小数据包组合起来。

分包时，可以设置一个分包大小：

int packetSize = 1024;

然后将数据包按照这个大小分拆：

byte[] data = ...; // 要发送的数据
int offset = 0;
while (offset < data.length) {
  byte[] packet = Arrays.copyOfRange(data, offset, offset + packetSize);
  // 发送数据包
  outputStream.write(packet);
  offset += packetSize;
}

在接收端，可以按照分包大小读取数据包，然后组合起来：

byte[] buffer = new byte[packetSize];
List<byte[]> packets = new ArrayList<>();
while (true) {
  int length = inputStream.read(buffer);
  if (length == -1) {
    break;
  }
  packets.add(Arrays.copyOf(buffer, length));
}
// 合并数据包
byte[] data = new byte[packets.size() * packetSize];
int offset = 0;
for (byte[] packet : packets) {
  System.arraycopy(packet, 0, data, offset, packet.length);
  offset += packet.length;
}