Android GPIO控制

在Android开发中，有时候需要通过控制GPIO（General Purpose Input Output）来与外部设备交互，比如控制LED灯、读取按钮状态等。本文将介绍如何在Android应用程序中使用JNI（Java Native Interface）来控制GPIO。

GPIO控制流程

在Android系统中，GPIO控制需要通过JNI调用Linux内核的接口来实现。具体而言，需要通过打开和操作 /sys/class/gpio 目录下的文件来控制GPIO的输入和输出。

下面是一个简单的GPIO控制流程：

  1. 打开 /sys/class/gpio/export 文件，将需要控制的GPIO引脚导出。
  2. 打开 /sys/class/gpio/gpioX/direction 文件，设置GPIO引脚的方向（输入或输出）。
  3. 打开 /sys/class/gpio/gpioX/value 文件，读取或写入GPIO引脚的值。

JNI代码示例

下面是一个简单的JNI代码示例，演示如何通过JNI调用Linux内核接口来控制GPIO的输入和输出：

public class GPIOControl {

    static {
        System.loadLibrary("gpiocontrol");
    }

    public native int exportGPIO(int gpio);
    public native int setDirection(int gpio, int direction);
    public native int setValue(int gpio, int value);
}

上面的代码定义了一个 GPIOControl 类，其中声明了三个native方法，分别用于导出GPIO、设置方向和设置值。

接下来，我们需要编写对应的C/C++代码来实现这些native方法。

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_gpiocontrol_GPIOControl_exportGPIO
  (JNIEnv *env, jobject obj, jint gpio) {
  
    FILE *fp;
    fp = fopen("/sys/class/gpio/export", "w");
    if (fp == NULL) {
        return -1;
    }
    
    fprintf(fp, "%d", gpio);
    fclose(fp);
    
    return 0;
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_gpiocontrol_GPIOControl_setDirection
  (JNIEnv *env, jobject obj, jint gpio, jint direction) {
  
    char filename[256];
    sprintf(filename, "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", gpio);
    
    FILE *fp;
    fp = fopen(filename, "w");
    if (fp == NULL) {
        return -1;
    }
    
    if (direction == 0) {
        fprintf(fp, "in");
    } else {
        fprintf(fp, "out");
    }
    
    fclose(fp);
    
    return 0;
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_gpiocontrol_GPIOControl_setValue
  (JNIEnv *env, jobject obj, jint gpio, jint value) {
  
    char filename[256];
    sprintf(filename, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", gpio);
    
    FILE *fp;
    fp = fopen(filename, "w");
    if (fp == NULL) {
        return -1;
    }
    
    fprintf(fp, "%d", value);
    fclose(fp);
    
    return 0;
}

类图

下面是一个简单的类图，展示了 GPIOControl 类的结构：

classDiagram
    class GPIOControl {
        exportGPIO(int gpio)
        setDirection(int gpio, int direction)
        setValue(int gpio, int value)
    }

总结

通过JNI调用Linux内核接口来控制GPIO是一种常见的做法，可以实现Android应用程序与外部设备的交互。在实际应用中，需要注意权限管理和错误处理，以确保GPIO控制的稳定性和可靠性。希望本文能帮助读者理解Android GPIO控制的基本原理和方法。