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

　　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。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。

 

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

　　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
　　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).
　　 杨丰盛.android应用开发揭秘[m].北京:机械工业出版社,2010:484.
　　 android sdk document[eb/ol].http://developer.android.com/guide/index.html.