android6.0 SerialPort 服务

上一篇博客描述了一个简单的串口应用程序和驱动程序，了解了应用程序访问串口的基本操作，如
打开串口，设置串口，写串口，读串口，关闭串口等。和Linux串口驱动的基本框架。这里将了解Android
下的串口系统框架，仍然使用上一篇博客中的tiny_serial.c作为本例的驱动，本例实现的功能不变，无
论应用程序写任何数据到串口，都能从该串口中读回。
    关于Android系统服务基本框架，可以参考http://www.cnblogs.com/hackfun/p/7612617.html博客，
Android串口(serial port)服务框架与该例子十分类似，这里作简单描述。当然也有些不同的地方，后面会分析。

(A) 串口服务的基本框架
    1. 注册驱动
    2. 注册hal
    3. 注册JNI
    4. 注册和添加SerialService
    5. 串口管理SerialManager

(B) 打开串口
(C) 设置权限
(D) 测试串口

(A) 串口服务的基本框架
1. 注册驱动
    通过加载kernel/driver/tty/serial/tiny_serial.c驱动，生成/dev/ttytiny0节点，应用通过访问
该节点，实现的对串口的open、read、write、close等操作。

2. 注册hal
    在Android串口服务中，省略了hal层，即通过JNI直接访问驱动。

3. 注册JNI
    通过frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_SerialService.cpp和
frameworks/base/core/jni/android_hardware_SerialPort.cpp两个JNI文件对驱动访问，
为JAVA提供底层驱动访问的接口，如：

private native ParcelFileDescriptor native_open(String path);

private native void native_open(FileDescriptor pfd, int speed) throws IOException;
private native void native_close();
private native int native_read_array(byte[] buffer, int length) throws IOException;
private native int native_read_direct(ByteBuffer buffer, int length) throws IOException;
private native void native_write_array(byte[] buffer, int length) throws IOException;
private native void native_write_direct(ByteBuffer buffer, int length) throws IOException;
private native void native_send_break();

4. 注册和添加SerialService
    frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SerialService.java的SerialService类
中提供了服务端通过JNI放问驱动的接口，如：

public String[] getSerialPorts()
public ParcelFileDescriptor openSerialPort(String path)

通过向frameworks/base/services//java/com/android/server/SystemServer.java的服务管理器ServiceManager
添加服务：

serial = new SerialService(context);
ServiceManager.addService(Context.SERIAL_SERVICE, serial);

并且，通过frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

 registerService(Context.SERIAL_SERVICE, SerialManager.class,
     new CachedServiceFetcher<SerialManager>() {
 @Override
 public SerialManager createService(ContextImpl ctx) {
     IBinder b = ServiceManager.getService(Context.SERIAL_SERVICE);
     return new SerialManager(ctx, ISerialManager.Stub.asInterface(b));
 }});

可以访问串口服务SerialService，客户端通过获得SerialService，就能远程调用getSerialPorts()和
openSerialPort(String path)接口

5. 串口管理SerialManager
    frameworks/base/core/java/android/hardware/SerialManager.java中SerialManager对串口操作进一步管理，
客户端只要实例化一个SerialManager对象，使用该对象的方法访问串口。不过，该对象只对
openSerialPort(String name, int speed)管理。

(B) 打开串口
    通过以上简单分析Android串口服务框架之后，这里进一步分析串口的打开open操作流程。
    在http://www.cnblogs.com/hackfun/p/7612617.html
博客中，只有服务端调用JNI访问底层驱动，而在串口服务中，客户端也调用JNI直接访问底层驱动。服务端
只负责对串口的open操作，在frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_SerialService.cpp中

 static jobject android_server_SerialService_open(JNIEnv *env, jobject /* thiz */, jstring path)
 {
     const char *pathStr = env->GetStringUTFChars(path, NULL);
     //打开/dev/tty*节点
     int fd = open(pathStr, O_RDWR | O_NOCTTY);
     if (fd < ) {
         ALOGE("could not open %s", pathStr);
         env->ReleaseStringUTFChars(path, pathStr);
         return NULL;
     }
     env->ReleaseStringUTFChars(path, pathStr);

     jobject fileDescriptor = jniCreateFileDescriptor(env, fd);
     if (fileDescriptor == NULL) {
         return NULL;
     }
     //返回文件描述符，用于跨进程访问文件
     return env->NewObject(gParcelFileDescriptorOffsets.mClass,
         gParcelFileDescriptorOffsets.mConstructor, fileDescriptor);
 }

而read、write、close等相关操作在frameworks/base/core/jni/android_hardware_SerialPort.cpp中，
其中android_hardware_SerialPort_open只对串口进行相关设置，如波特，数据位等。由此看出
frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_SerialService.cpp和
frameworks/base/core/jni/android_hardware_SerialPort.cpp可能处于两个不同的线程中，这两个不
同的线程对同一个文件进行访问，需要对文件描述符进行转换。
在frameworks/base/core/jni/android_hardware_SerialPort.cpp中

 static void android_hardware_SerialPort_open(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject fileDescriptor, jint speed)
 {
     ......
     int fd = jniGetFDFromFileDescriptor(env, fileDescriptor);
     // duplicate the file descriptor, since ParcelFileDescriptor will eventually close its copy
     fd = dup(fd);
     if (fd < ) {
         jniThrowException(env, "java/io/IOException", "Could not open serial port");
         return;
     }
     ......
 }

(C) 设置权限

device/sprd/scx35l/common/rootdir/root/ueventd.sc8830.rc

 ......
 /dev/ttytiny0                  system  system
 ......

device/sprd/scx35l/common/sepolicy/file_contexts

 ......
 /dev/ttytiny0        u:object_r:serial_device:s0
 ......

device/sprd/scx35l/common/sepolicy/system_app.te

......
allow system_app serial_device:chr_file { open read write ioctl};
......

(D) 测试串口
    这里引用Android6.0源码目录下的一个串口测试app，还要添加一些权限等设置才能正常使用。
串口测试APP源码：frameworks/base/tests/SerialChat

1. 设置权限：

frameworks/base/tests/SerialChat/Android.mk

 ......
 LOCAL_CERTIFICATE := platform
 ......

frameworks/base/tests/SerialChat/AndroidManifest.xml

 ......
 <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
     package="com.android.serialchat"
     android:sharedUserId="android.uid.system">
 ......

2. 添加串口节点名称
    应用程序根据这个名称来打开对应的串口。

frameworks/base/core/res/res/values/config.xml

 ......
 <string-array translatable="false" name="config_serialPorts">
            <item>"/dev/ttytiny0"</item>
 </string-array>
 ......

用mmm frameworks/base/tests/SerialChat -B 编译出的SerialChat.apk push到机器之后，就可以
进行测试了。

a.点击打开SerialChat.apk：

b.输入要发送的内容

c.点击确定（打钩的位置）发送，并且接收显示在上方。