Android是移動設備的主流操作系統(tǒng)，近年來越來越多的工業(yè)領域的客戶開始關注基于Android操作系統(tǒng)的設備在工控領域的應用。鑒于Android是基于Linux內(nèi)核的事實，我們發(fā)展了一種以雙應用進程為特色的Android工控應用方案，并在ESM6802工控主板上加以實現(xiàn)。具體說來，就是在Linux平臺上運行一個直接操作硬件接口的控制通訊管理進程，為保證運行效率，該進程采用C/C++語言編寫（以下簡稱C進程或控制進程）；另一方面在Android平臺采用標準Java語言編寫一個人機界面進程（以下簡稱Java進程）。底層的控制進程并不依賴與上層的Java進程而獨立運行，兩個進程之間通過本地IP進行通訊，控制進程處于服務器偵聽模式，Java進程則為客戶端模式。本方案的主要優(yōu)點是客戶可以直接繼承已有的現(xiàn)成應用程序作為底層控制進程的基礎，僅僅增加標準的Socket偵聽功能，即可快速完成新的底層應用程序的設計。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報告來具體介紹雙進程方案在ESM6802主板上實現(xiàn)的相關技術。本文是《Android雙應用進程工控方案》的第一篇，主要介紹在Android環(huán)境中，如何編譯C/C++應用程序，下載并配置為開機啟動程序。

本文PDF下載：Android雙應用進程工控方案（一）——在Android平臺啟動Linux C/C++應用程序

1、重新編譯C/C++應用程序

如圖1所示，由于傳統(tǒng)的Linux程序依賴的是glibc庫，而Android程序需要的是谷歌公司在AOSP（Android Open Source Project）中提供的Bionic庫（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，進行C/C++程序的重新編譯。

圖1Android和Linux依賴庫區(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的安裝具體過程請參考文檔《Android Studio 應用開發(fā)簡介》的第一章，在SDK Tools頁面中一定要勾選NDK和CMake。

1.2在Android Studio中新建C++項目

圖2新建C++項目

首先新建一個Android Studio項目，并勾選Include C++ support選項，此處的Application name是Android app的名字，與最終需要的C++程序無關，用戶可隨意設定。然后一直點擊下一步“Next”，直到圖3頁面，使用默認的工具鏈，點擊Finish。

圖3默認工具鏈

點擊finish后會進入項目編輯頁面，進入到圖4所示的項目視圖，可以看到所有的目錄結構，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，點擊左上角File >> Project Structure進入圖5的頁面，檢查NDK環(huán)境路徑是否正確設置。

圖4項目目錄結構及要修改的文件

圖5環(huán)境路徑設置檢查

1.3復制C/C++應用程序源碼

將原C/C++應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++項目，這里提供對于簡單項目使用的CMakeLists.txt，對于更復雜的需求，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文件主要是設置構建app的一些參數(shù)，這里主要往android>> defaultConfig>>externalNativeBuild>>cmake添加targets和abiFilters兩個參數(shù)。其中，targets表示生產(chǎn)目標文件的名字，與CmakeLists.txt中的相同；abiFilters表示要生產(chǎn)哪種cpu架構下的目標文件，這里使用armeabi-v7a。修改之后會在右上角提示需要同步項目，點擊即可。

圖6修改build.gradle

1.6編譯cpp項目

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

1.7下載目標文件到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文件下載到Android目標板上。首先，要使用usb otg的調(diào)試線連接PC和目標板；然后點擊左下角的Terminal窗口會彈出所在項目的命令行窗口；輸入命令：

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

這樣，serialControlDaemon便下載到了目標板的/data/local目錄下。這時，使用adb shell登陸到Android目標板的命令行，修改目標文件的運行權限并運行，整個過程如圖7所示。程序正常運行起來后，表明整個編譯過程沒有問題，用戶可以在命令行中按Ctrl+c停止運行應用程序，并輸入exit命令退出adb shell登陸，然后進行下一步的開機自啟動配置。

圖7下載目標文件到Android

2、開機自啟動配置

ESM6802上電后通過uboot引導進入linux內(nèi)核，內(nèi)核完成一系列系統(tǒng)配置后會啟動第一個用戶進程：init進程。Android相關的啟動過程也是從init開始的。在init進程中會掛載Android的文件系統(tǒng)，運行init.rc腳本。init進程啟動過后，會fork出子進程去開啟init.rc文件中配置的service。

為了滿足用戶運行不同名字的應用程序，英創(chuàng)在init.rc中配置了一個usersh服務。usersh服務開機自動運行，具體過程用戶不用關心。 要想開機自啟動C/C++程序，用戶只需要做兩件事：

●編輯userinfo.txt文件

●復制userinfo.txt以及C/C++程序的目標文件到指定目錄/sdcard/Download

2.1編輯userinfo.txt

Android啟動后，usersh服務會自動檢測/sdcard/Download/userinfo.txt文件。如果userinfo.txt文件存在，usersh會去解析并啟動userinfo.txt文件中指定的應用；如果userinfo.txt不存在，則結束usersh服務。userinfo.txt起到一個配置文件的作用，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，不是每個目錄都有讀寫以及可執(zhí)行的權限，這里我們選擇/sdcard/Download作為存儲userinfo.txt和C/C++程序的指定目錄。復制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即可以開機啟動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

重啟設備即可實現(xiàn)開機自啟動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的文件管理應用ES File Explorer，將userinfo.txt和serialControlDaemon拷貝到/sdcard/Download目錄，重新啟動即可。

2.3查看程序是否開機運行

通過以上設置之后，Android開機boot_completed=1之后會啟動應用程序serialControlDaemon，用戶可以通過命令adb shell登陸consolo控制臺，輸入命令getprop | grep init.svc | grep usersh來查看usersh服務的運行狀態(tài)；當然usersh實際運行的應用程序serialControlDaemon的進程狀態(tài)可以通過ps | grep serialControlDaemon查看。

圖9檢測usersh服務運行狀態(tài)

3、Q & A

Q1：查看C/C++程序輸出

在Android控制臺上看不到開機啟動的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)啟動的C/C++程序；然后，在Android命令行中執(zhí)行命令：user.sh，即可手動啟動C/C++應用程序，并且C/C++應用程序的輸出信息將打印到Android控制臺。

Q2：關于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)行權限，在2.2節(jié)中，adb push命令將C/C++應用程序（serialControlDaemon）下載到了/sdcard/Download目錄，其實下載到/data/local也是可以的，而U盤卻只能拷貝到/sdcard/Download/。這是因為usersh服務會比較/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應用不能訪問/data/local目錄，只能拷貝到/sdcard/Download。

Q3：關于Android Studio的Terminal窗口

A3：Android Studio的Terminal窗口在進入的時候，工作在PC的文件系統(tǒng)上，操作的文件都是PC上的；當使用adb shell登陸Android目標板之后，工作在Android目標板的文件系統(tǒng)上，操作的文件、執(zhí)行的命令都是Android目標板上的；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連接不上設備

使用adb devices查看一下是否有已連接的設備；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運行狀態(tài)：getprop | grep init.svc

adb相關：

adb devices 查看usb_otg已連接的設備

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

adb pull remotefile 復制Android端的remotefile文件到PC端的當前目錄

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