Android是移動(dòng)設(shè)備的主流操作系統(tǒng)，近年來越來越多的工業(yè)領(lǐng)域的客戶開始關(guān)注基于Android操作系統(tǒng)的設(shè)備在工控領(lǐng)域的應(yīng)用。鑒于Android是基于Linux內(nèi)核的事實(shí)，我們發(fā)展了一種以雙應(yīng)用進(jìn)程為特色的Android工控應(yīng)用方案，并在ESM6802工控主板上加以實(shí)現(xiàn)。具體說來，就是在Linux平臺(tái)上運(yùn)行一個(gè)直接操作硬件接口的控制通訊管理進(jìn)程，為保證運(yùn)行效率，該進(jìn)程采用C/C++語(yǔ)言編寫（以下簡(jiǎn)稱C進(jìn)程或控制進(jìn)程）；另一方面在Android平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)Java語(yǔ)言編寫一個(gè)人機(jī)界面進(jìn)程（以下簡(jiǎn)稱Java進(jìn)程）。底層的控制進(jìn)程并不依賴與上層的Java進(jìn)程而獨(dú)立運(yùn)行，兩個(gè)進(jìn)程之間通過本地IP進(jìn)行通訊，控制進(jìn)程處于服務(wù)器偵聽模式，Java進(jìn)程則為客戶端模式。本方案的主要優(yōu)點(diǎn)是客戶可以直接繼承已有的現(xiàn)成應(yīng)用程序作為底層控制進(jìn)程的基礎(chǔ)，僅僅增加標(biāo)準(zhǔn)的Socket偵聽功能，即可快速完成新的底層應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。而界面的Java程序，由于不再涉及具體的工控硬件接口，屬于單純的Android程序，編程難度也大大降低。

我們將通過多篇技術(shù)報(bào)告來具體介紹雙進(jìn)程方案在ESM6802主板上實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)。本文是《Android雙應(yīng)用進(jìn)程工控方案》的第一篇，主要介紹在Android環(huán)境中，如何編譯C/C++應(yīng)用程序，下載并配置為開機(jī)啟動(dòng)程序。

本文PDF下載：Android雙應(yīng)用進(jìn)程工控方案（一）——在Android平臺(tái)啟動(dòng)Linux C/C++應(yīng)用程序

1、重新編譯C/C++應(yīng)用程序

如圖1所示，由于傳統(tǒng)的Linux程序依賴的是glibc庫(kù)，而Android程序需要的是谷歌公司在AOSP（Android Open Source Project）中提供的Bionic庫(kù)（比glibc小，提供了Android特定的函數(shù)）。所以，原來Linux上的C/C++程序要運(yùn)行在Android系統(tǒng)上，必須要在Android的編譯環(huán)境中重新編譯。英創(chuàng)推薦使用Android官方開發(fā)工具Android Studio，下載CMake和NDK工具，進(jìn)行C/C++程序的重新編譯。

圖1Android和Linux依賴庫(kù)區(qū)別

下面開始介紹使用Android Studio的NDK編譯工具重新編譯C/C++程序的過程。

1.1搭建Android Studio NDK編譯環(huán)境

Android Studio的安裝具體過程請(qǐng)參考文檔《Android Studio 應(yīng)用開發(fā)簡(jiǎn)介》的第一章，在SDK Tools頁(yè)面中一定要勾選NDK和CMake。

1.2在Android Studio中新建C++項(xiàng)目

圖2新建C++項(xiàng)目

首先新建一個(gè)Android Studio項(xiàng)目，并勾選Include C++ support選項(xiàng)，此處的Application name是Android app的名字，與最終需要的C++程序無關(guān)，用戶可隨意設(shè)定。然后一直點(diǎn)擊下一步“Next”，直到圖3頁(yè)面，使用默認(rèn)的工具鏈，點(diǎn)擊Finish。

圖3默認(rèn)工具鏈

點(diǎn)擊finish后會(huì)進(jìn)入項(xiàng)目編輯頁(yè)面，進(jìn)入到圖4所示的項(xiàng)目視圖，可以看到所有的目錄結(jié)構(gòu)，其中app/src/main/cpp目錄、app/build.gradle和app/CMakeLists.txt是用戶需要編輯修改的。然后，點(diǎn)擊左上角File >> Project Structure進(jìn)入圖5的頁(yè)面，檢查NDK環(huán)境路徑是否正確設(shè)置。

圖4項(xiàng)目目錄結(jié)構(gòu)及要修改的文件

圖5環(huán)境路徑設(shè)置檢查

1.3復(fù)制C/C++應(yīng)用程序源碼

將原C/C++應(yīng)用程序的所有源文件拷貝到app/src/main/cpp目錄。

1.4修改CMakeLists.txt

新的Android Studio已經(jīng)支持使用cmake編譯c++項(xiàng)目，這里提供對(duì)于簡(jiǎn)單項(xiàng)目使用的CMakeLists.txt，對(duì)于更復(fù)雜的需求，用戶可以參考cmake官網(wǎng)文檔https://cmake.org/cmake/help/v3.4/自行修改。

app/CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# Android 5.0 以上需要在此處設(shè)置PIE

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -fPIE")

set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -fPIE -pie")

# 頭文件目錄

include_directories(

src/main/cpp

)

# 源文件目錄

aux_source_directory(src/main/cpp DIR_SRCS)

# 添加要編譯的可執(zhí)行文件

add_executable(serialControlDaemon ${DIR_SRCS})

其中，add_executable表明要生成的是可執(zhí)行文件，名字為SerialControlDaemon，源文件為DIR_SRCS變量代表的文件，而aux_source_directory將src/main/cpp目錄下的所有文件賦給了變量DIR_SRCS。

1.5修改build.gradle

app/build.gradle文件主要是設(shè)置構(gòu)建app的一些參數(shù)，這里主要往android>> defaultConfig>>externalNativeBuild>>cmake添加targets和abiFilters兩個(gè)參數(shù)。其中，targets表示生產(chǎn)目標(biāo)文件的名字，與CmakeLists.txt中的相同；abiFilters表示要生產(chǎn)哪種cpu架構(gòu)下的目標(biāo)文件，這里使用armeabi-v7a。修改之后會(huì)在右上角提示需要同步項(xiàng)目，點(diǎn)擊即可。

圖6修改build.gradle

1.6編譯cpp項(xiàng)目

在Android Studio中直接使用Build>>Make Project即可編譯整個(gè)項(xiàng)目，包括cpp和java。生成的目標(biāo)文件在目錄app/.externalNativeBuild/cmake/debug/armeabi-v7a目錄下，名字為serialControlDaemon。

1.7下載目標(biāo)文件到Android

Android Studio集成了Android開發(fā)的所有工具，在Android Studio中使用adb push命令可以將編譯得到的目標(biāo)文件下載到Android目標(biāo)板上。首先，要使用usb otg的調(diào)試線連接PC和目標(biāo)板；然后點(diǎn)擊左下角的Terminal窗口會(huì)彈出所在項(xiàng)目的命令行窗口；輸入命令：

adb push app\.externalNativeBuild\cmake\debug\armeabi-v7a\serialControlDaemo /data/local

這樣，serialControlDaemon便下載到了目標(biāo)板的/data/local目錄下。這時(shí)，使用adb shell登陸到Android目標(biāo)板的命令行，修改目標(biāo)文件的運(yùn)行權(quán)限并運(yùn)行，整個(gè)過程如圖7所示。程序正常運(yùn)行起來后，表明整個(gè)編譯過程沒有問題，用戶可以在命令行中按Ctrl+c停止運(yùn)行應(yīng)用程序，并輸入exit命令退出adb shell登陸，然后進(jìn)行下一步的開機(jī)自啟動(dòng)配置。

圖7下載目標(biāo)文件到Android

2、開機(jī)自啟動(dòng)配置

ESM6802上電后通過uboot引導(dǎo)進(jìn)入linux內(nèi)核，內(nèi)核完成一系列系統(tǒng)配置后會(huì)啟動(dòng)第一個(gè)用戶進(jìn)程：init進(jìn)程。Android相關(guān)的啟動(dòng)過程也是從init開始的。在init進(jìn)程中會(huì)掛載Android的文件系統(tǒng)，運(yùn)行init.rc腳本。init進(jìn)程啟動(dòng)過后，會(huì)fork出子進(jìn)程去開啟init.rc文件中配置的service。

為了滿足用戶運(yùn)行不同名字的應(yīng)用程序，英創(chuàng)在init.rc中配置了一個(gè)usersh服務(wù)。usersh服務(wù)開機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，具體過程用戶不用關(guān)心。 要想開機(jī)自啟動(dòng)C/C++程序，用戶只需要做兩件事：

●編輯userinfo.txt文件

●復(fù)制userinfo.txt以及C/C++程序的目標(biāo)文件到指定目錄/sdcard/Download

2.1編輯userinfo.txt

Android啟動(dòng)后，usersh服務(wù)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)/sdcard/Download/userinfo.txt文件。如果userinfo.txt文件存在，usersh會(huì)去解析并啟動(dòng)userinfo.txt文件中指定的應(yīng)用；如果userinfo.txt不存在，則結(jié)束usersh服務(wù)。userinfo.txt起到一個(gè)配置文件的作用，其格式如下：

Name=serialControlDaemon

Param=2

其中，Name指定程序名字，Param指定要帶的參數(shù)，沒有可以不寫。用戶可以直接在Android Studio中創(chuàng)建并編輯userinfo.txt文件。

圖8Android Studio中新建userinfo.txt

2.2復(fù)制userinfo.txt以及C/C++程序到指定目錄/sdcard/Download

Android系統(tǒng)中，不是每個(gè)目錄都有讀寫以及可執(zhí)行的權(quán)限，這里我們選擇/sdcard/Download作為存儲(chǔ)userinfo.txt和C/C++程序的指定目錄。復(fù)制userinfo.txt以及C/C++程序到指定目錄有兩種方法：通過usb_otg接口使用Android Studio的adb push命令下載到ESM6802，或者通過U盤從PC端拷貝到ESM6802。用戶按其中一種方法下載文件到指定目錄后，重啟ESM6802即可以開機(jī)啟動(dòng)userinfo.txt中指定的C/C++程序。

1、Android Studio命令行下載userinfo.txt和C/C++程序到ESM6802

使用Android Studio命令行下載文件到ESM6802，首先需要使用調(diào)試線連接PC和目標(biāo)板的usb_otg接口。然后，在Android Studio的Terminal窗口輸入：

adb push app\.externalNativeBuild\cmake\debug\armeabi-v7a\serialControlDaemo /sdcard/Download

adb push app\userinfo.txt /sdcard/Download

重啟設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)開機(jī)自啟動(dòng)serialControlDaemon。

2、U盤拷貝userinfo.txt和C/C++程序到ESM6802

使用U盤拷貝userinfo.txt和C/C++程序到ESM6802，只需要將userinfo.txt和目標(biāo)文件（serialControlDaemon）拷貝到U盤，插到ESM6802的USB接口上，打開Android的文件管理應(yīng)用ES File Explorer，將userinfo.txt和serialControlDaemon拷貝到/sdcard/Download目錄，重新啟動(dòng)即可。

2.3查看程序是否開機(jī)運(yùn)行

通過以上設(shè)置之后，Android開機(jī)boot_completed=1之后會(huì)啟動(dòng)應(yīng)用程序serialControlDaemon，用戶可以通過命令adb shell登陸consolo控制臺(tái)，輸入命令getprop | grep init.svc | grep usersh來查看usersh服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)然usersh實(shí)際運(yùn)行的應(yīng)用程序serialControlDaemon的進(jìn)程狀態(tài)可以通過ps | grep serialControlDaemon查看。

圖9檢測(cè)usersh服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)

3、Q & A

Q1：查看C/C++程序輸出

在Android控制臺(tái)上看不到開機(jī)啟動(dòng)的C/C++程序輸出信息，開發(fā)中如何在Android上調(diào)試C/C++程序？

A1：使用kill命令終止掉已經(jīng)啟動(dòng)的C/C++程序；然后，在Android命令行中執(zhí)行命令：user.sh，即可手動(dòng)啟動(dòng)C/C++應(yīng)用程序，并且C/C++應(yīng)用程序的輸出信息將打印到Android控制臺(tái)。

Q2：關(guān)于userinfo.txt和C/C++程序指定目錄的說明

A2：userinfo.txt和C/C++程序指定目錄要具有讀寫可執(zhí)行權(quán)限，在2.2節(jié)中，adb push命令將C/C++應(yīng)用程序（serialControlDaemon）下載到了/sdcard/Download目錄，其實(shí)下載到/data/local也是可以的，而U盤卻只能拷貝到/sdcard/Download/。這是因?yàn)閡sersh服務(wù)會(huì)比較/sdcard/Download/serialControlDaemon是否比/data/local/serialControlDaemon更新，如果是，則先用新文件覆蓋舊文件，再運(yùn)行/data/local/serialControlDaemon。因此，使用adb push命令的指定目錄用/sdcard/Download/或者/data/local都是可以的；而使用U盤，則受限于ES File Manager應(yīng)用不能訪問/data/local目錄，只能拷貝到/sdcard/Download。

Q3：關(guān)于Android Studio的Terminal窗口

A3：Android Studio的Terminal窗口在進(jìn)入的時(shí)候，工作在PC的文件系統(tǒng)上，操作的文件都是PC上的；當(dāng)使用adb shell登陸Android目標(biāo)板之后，工作在Android目標(biāo)板的文件系統(tǒng)上，操作的文件、執(zhí)行的命令都是Android目標(biāo)板上的；在使用adb shell登陸之后，可以使用exit命令退出登陸狀態(tài)，返回到PC端的工作目錄。

Q4：adb連接不上設(shè)備

使用adb devices查看一下是否有已連接的設(shè)備；檢查usb_otg和PC端的物理連接；重新插拔一下調(diào)試線或者重啟系統(tǒng)。

如果ethernet正常工作，可以使用ethernet代替usb_otg，在Terminal中輸入一下命令：

$ adb usb

restarting in USB mode

$ adb devices

List of devices attached

???????????? device

$ adb tcpip 5555

restarting in TCP mode port: 5555

$ adb connect YOUR_IP_ADDRESS

connected to YOUR_IP_ADDRESS:5555

$ adb devices

List of devices attached

???????????? device

YOUR_IP_ADDRESS:5555 device

退出：

adb disconnect YOUR_IP_ADDRESS

Q5：常用命令

查看所有service運(yùn)行狀態(tài)：getprop | grep init.svc

adb相關(guān)：

adb devices 查看usb_otg已連接的設(shè)備

adb push localfile remotepath 將PC端的localfile下載到Android端的remotepath目錄下。

adb pull remotefile 復(fù)制Android端的remotefile文件到PC端的當(dāng)前目錄

本文PDF下載：Android雙應(yīng)用進(jìn)程工控方案（一）——在Android平臺(tái)啟動(dòng)Linux C/C++應(yīng)用程序