记一次.NET MAUI项目中绑定Android库实现硬件控制的开发经历

前言

最近AI小智对话机器人实在是太火了，于是我就把我之前的一个吃灰的安卓桌面机器人给拿出来玩了，我想着基于安卓的系统开发一些自己的软件操作它，我翻了下官方文档也是有提供SDK的，于是我就开始了这个开发尝试。机器人本身是有丰富的传感器，也有完整的麦克风摄像头可以用，那做个会动的小智机器人刚刚好，第一步肯定是先让它能够按我的操作动起来。

这个过程虽然有一些小坑，但最终成功实现了完整的硬件控制功能。今天就来分享一下这次Android库绑定的完整经历，希望能帮助到有类似需求的小伙伴们。

问题解答

Q: 为什么选择.NET MAUI来进行开发？

A: .NET MAUI本身是支持跨平台开发的，这是选择它的主要原因之一。还有就是我之前比较熟悉WinUI开发，对xaml的语法也算是比较熟悉，当然跨平台还有Avalonia UI,这个社区活跃度比.NET MAUI还高，但是由于MAUI能够满足我的需求，暂时还没尝试这个框架，大家有兴趣的可以试试它。

名词解释

.NET MAUI：.NET 多平台应用 UI （.NET MAUI）是一个跨平台框架，用于使用 C# 和 XAML 创建本机移动和桌面应用。使用 .NET MAUI，可以从单个共享代码库开发可在 Android、iOS、macOS 和 Windows 上运行的应用。

准备工作

在开始编码之前，我们需要准备以下环境：

软件环境

Visual Studio 2022
.NET 9 SDK
Visual Studio 2022要安装MAUI的工作负载，并且记得创建安卓虚拟机。

项目背景

这次要集成的是一个机器人控制SDK（RobotSDK），它以AAR格式提供，包含了机器人的运动控制、传感器监听、表情控制、语音播放等功能。我们的目标是在.NET MAUI应用中使用这些原生功能，实现跨平台的机器人控制应用。

技术选型和架构设计

整体架构

┌─────────────────────┐    ┌──────────────────────┐    ┌─────────────────────┐

│  MAUI UI Layer      │    │  Service Interface   │    │  Platform Services  │

│  (MainPage.xaml)    │◄──►│  IRobotControlService│◄──►│  AndroidRobotControl│

│  ViewModels         │    │                      │    │  DefaultRobotControl│

└─────────────────────┘    └──────────────────────┘    └─────────────────────┘

                                      │

                                      ▼

                           ┌──────────────────────┐

                           │ RobotSDK.Android     │

                           │ Binding Library      │

                           │ (AAR Wrapper)        │

                           └──────────────────────┘

                                      │

                                      ▼

                           ┌──────────────────────┐

                           │ Native Android       │

                           │ RobotSDK AAR         │

                           │ (Hardware Control)   │

                           └──────────────────────┘

核心技术栈

.NET 9.0 MAUI - 跨平台UI框架
Android Binding Library - AAR库绑定
Dependency Injection - 服务注册和平台特定实现
MVVM模式 - 数据绑定和状态管理

第一步：创建Android绑定库项目

官方参考文档如下：

Binding a Java library

首先创建一个专门的Android绑定库项目来包装原生AAR文件：

使用下面的指令进行项目的创建

dotnet new android-bindinglib

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>

    <TargetFramework>net9.0-android</TargetFramework>

    <Nullable>enable</Nullable>

    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>

    <SupportedOSPlatformVersion>24.0</SupportedOSPlatformVersion>

  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>

    <AndroidLibrary Include="Jars\RobotSdk-release-2.5.aar" />

  </ItemGroup>

  <ItemGroup>

    <TransformFile Include="Transforms\Metadata.xml" />

    <TransformFile Include="Transforms\EnumFields.xml" />

    <TransformFile Include="Transforms\EnumMethods.xml" />

  </ItemGroup>

</Project>

关键配置说明

目标框架：使用net9.0-android确保与MAUI项目兼容
最低Android版本：设置为API 24，确保设备兼容性
AAR文件引用：通过AndroidLibrary引用原生库文件
转换文件：用于处理Java到C#的类型映射

第二步：处理绑定过程中的常见问题

在绑定过程中，经常会遇到一些类型映射和命名冲突问题，这时候就需要用到Transforms文件夹中的配置文件：

由于目前的项目比较简单，这部分的映射文件我就使用了项目默认生成的了。

大家有需要可以看官方文档的一些注意事项。

自定义绑定

第三步：设计服务接口和平台实现

为了保证代码的可测试性和平台兼容性，我设计了一套清晰的服务接口：

服务接口定义

public interface IRobotControlService : IRobotSensorEvents

{

    // 基础控制

    Task<bool> InitializeAsync();

    bool IsServiceAvailable { get; }

    // 传感器控制

    Task StartSensorMonitoringAsync();

    Task StopSensorMonitoringAsync();

    // 运动控制

    Task MoveForwardAsync(int speed = 3, int steps = 1);

    Task MoveBackwardAsync(int speed = 3, int steps = 1);

    Task TurnLeftAsync(int speed = 3, int steps = 1);

    Task TurnRightAsync(int speed = 3, int steps = 1);

    // 表情和语音

    Task ShowExpressionAsync(string expression);

    Task SpeakAsync(string text);

    Task SpeakWithExpressionAsync(string text, string expression);

    // 硬件控制

    Task EnableMotorAsync();

    Task DisableMotorAsync();

    Task SetAntennaLightAsync(int color);

    Task MoveAntennaAsync(int cmd, int step, int speed, int angle);

}

public interface IRobotSensorEvents

{

    event EventHandler? TapDetected;

    event EventHandler? DoubleTapDetected;

    event EventHandler? LongPressDetected;

    event EventHandler? FallBackwardDetected;

    event EventHandler? FallForwardDetected;

    event EventHandler? FallRightDetected;

    event EventHandler? FallLeftDetected;

    event EventHandler? TofDetected;

}

Android平台实现的核心要点

public class AndroidRobotControlService : IRobotControlService

{

    private readonly ILogger<AndroidRobotControlService> _logger;

    private readonly Context _context;

    private RobotService? _robotService;

    private SensorCallbackImpl? _sensorCallback;

    public async Task<bool> InitializeAsync()

    {

        try

        {

            _logger.LogInformation("初始化Android机器人服务...");

            // 获取原生SDK实例

            _robotService = RobotService.GetInstance(_context);

            if (_robotService == null)

            {

                _logger.LogError("无法获取RobotService实例");

                return false;

            }

            // 创建回调桥接

            _sensorCallback = new SensorCallbackImpl(

                onTap: () => TapDetected?.Invoke(this, EventArgs.Empty),

                onDoubleTap: () => DoubleTapDetected?.Invoke(this, EventArgs.Empty),

                onLongPress: () => LongPressDetected?.Invoke(this, EventArgs.Empty),

                // ... 其他传感器事件

            );

            // 自动启用电机

            _robotService.RobotOpenMotor();

            await Task.Delay(500);

            _isInitialized = true;

            _logger.LogInformation("Android机器人服务初始化成功");

            return true;

        }

        catch (Exception ex)

        {

            _logger.LogError(ex, "初始化Android机器人服务失败");

            return false;

        }

    }

}

回调桥接的巧妙设计

为了将Java回调转换为C#事件，我设计了一个回调桥接类：

public class SensorCallbackImpl : Java.Lang.Object, ISensorCallback

{

    private readonly Action _onTap;

    private readonly Action _onDoubleTap;

    private readonly Action _onLongPress;

    // ... 其他事件委托

    public SensorCallbackImpl(

        Action onTap,

        Action onDoubleTap,

        Action onLongPress,

        // ... 其他参数

    )

    {

        _onTap = onTap;

        _onDoubleTap = onDoubleTap;

        _onLongPress = onLongPress;

        // ... 赋值操作

    }

    // 实现Java接口方法，转发到C#委托

    public void OnTapResponse() => _onTap?.Invoke();

    public void OnDoubleTapResponse() => _onDoubleTap?.Invoke();

    public void OnLongPressResponse() => _onLongPress?.Invoke();

    // ... 其他方法

}

第四步：MAUI项目集成和依赖注入配置

项目引用配置

在MAUI项目的csproj文件中，需要有条件地引用Android绑定库：

<ItemGroup Condition="$([MSBuild]::GetTargetPlatformIdentifier('$(TargetFramework)')) == 'android'">

  <ProjectReference Include="..\RobotSDK.Android.Binding\RobotSDK.Android.Binding.csproj" />

</ItemGroup>

服务注册和平台特定实现

在MauiProgram.cs中配置依赖注入：

public static class MauiProgram

{

    public static MauiApp CreateMauiApp()

    {

        var builder = MauiApp.CreateBuilder();

        builder

            .UseMauiApp<App>()

            .ConfigureFonts(fonts =>

            {

                fonts.AddFont("OpenSans-Regular.ttf", "OpenSansRegular");

            });

        // 注册服务

        builder.Services.AddSingleton<MainPageViewModel>();

        // 平台特定服务注册

#if ANDROID

        builder.Services.AddSingleton<IRobotControlService, AndroidRobotControlService>();

#else

        builder.Services.AddSingleton<IRobotControlService, DefaultRobotControlService>();

#endif

        // 添加调试日志

        builder.Logging.AddDebug();

        return builder.Build();

    }

}

为什么要有Default实现？

创建DefaultRobotControlService是一个很重要的设计决策：

public class DefaultRobotControlService : IRobotControlService

{

    private readonly ILogger<DefaultRobotControlService> _logger;

    public bool IsServiceAvailable => false;

    public Task<bool> InitializeAsync()

    {

        _logger.LogWarning("机器人控制服务仅在Android平台可用");

        return Task.FromResult(false);

    }

    public Task MoveForwardAsync(int speed = 3, int steps = 1)

    {

        _logger.LogWarning("动作控制仅在Android平台可用");

        return Task.CompletedTask;

    }

    // ... 其他方法的空实现

}

这样做的好处：

开发效率：可以在Windows上进行UI开发和测试
代码安全：避免运行时出现服务注册失败
团队协作：团队成员无需Android设备即可进行开发

第五步：UI设计和圆形屏幕适配

考虑到目标设备是圆形屏幕的机器人，UI设计也做了特殊适配：

<!-- 圆形屏幕容器 (480x480) -->

<Grid>

    <!-- 圆形边框指示器 -->

    <Ellipse Fill="Transparent"

             Stroke="DarkGray"

             StrokeThickness="2"

             Margin="10" />

    <!-- 冰糖葫芦式垂直滚动容器 -->

    <ScrollView x:Name="MainScrollView"

                Orientation="Vertical"

                HorizontalScrollBarVisibility="Never"

                VerticalScrollBarVisibility="Never"

                BackgroundColor="Transparent"

                Padding="0,0,0,50">

        <StackLayout Spacing="0" BackgroundColor="Transparent">

            <!-- 第1个圆形区域 - 状态和连接控制 -->

            <Grid HeightRequest="480" WidthRequest="480" BackgroundColor="Transparent">

                <Ellipse Fill="#1A1A2E"

                         Stroke="#16213E"

                         StrokeThickness="3"

                         Margin="40" />

                <!-- 内容区域 -->

                <StackLayout Spacing="25" Margin="60" VerticalOptions="Center">

                    <!-- UI内容 -->

                </StackLayout>

            </Grid>

        </StackLayout>

    </ScrollView>

</Grid>

这种设计的特点：

圆形适配：所有内容都在圆形区域内显示
分页滚动：采用"冰糖葫芦"式的垂直分页
视觉层次：使用深色主题和圆角设计
响应式布局：自动适配不同屏幕尺寸

总结感悟

在调试的时候遇到一个小坑，明明代码是根据机器人官方的SDK文档进行的初始化，但是不生效，机器人的舵机就是动不了，后面发现是因为代码要加一些延时，不然机器反应不过来就控制不了了。后来想想不同类别的开发，思考问题的角度还是不太一样。

AI发展速度真的是太快了，这个项目我是自己通过调试简单的代码，然后通过让AI反编译aar的文件，最后整理了一些文档，再让AI根据整理的文档实现的代码是很详细了，节省了大量的时间，感觉有了AI效率提高很多了，你们对AI写代码是怎么看待的，欢迎评论区讨论讨论。

希望这篇文章能够为大家在.NET MAUI项目中集成Android原生库提供一些参考和帮助。如果在实践过程中遇到问题，欢迎在评论区交流讨论！

参考资料

本文示例代码已上传至GitHub，欢迎大家参考学习。如果觉得有帮助，请给个Star支持一下！