Android 串口開發：與單片機通訊的完整實踐指南

項目背景

公司需開發 Android App 控制單片機，進而操作電腦、投影儀等硬體設備的開關機。核心需求是建立穩定的串口通訊協議，實現指令下發與狀態反饋。

技術選型

• serialport-api：Google 官方維護的串口庫，支援 USB/藍牙/內建串口
• AndroidThings USB Host API：適用於 Android Things 設備
• 自定義 JNI + Termios：底層控制靈活，但維護成本高

推薦使用 com.github.cevhero:serialport:1.0.2（基於 serialport-api 封裝），API 簡潔，支援 RxJava/Kotlin 協程。

通訊協議設計

雙方約定 帧格式：

[頭部][指令碼][數據長度][數據負載][校驗碼][尾部]
例：AA 01 00 03 01 02 03 FC 55

• 指令碼：0x01=開機、0x02=關機、0x03=狀態查詢
• 校驗：CRC16 或累加和，確保數據完整性
• 應答機制：單片機收到指令後必須回 ACK（如 AA 01 00 01 00 FC 55），App 超時重發 3 次

核心代碼實現

// 打開串口
SerialPort serialPort = new SerialPort.Builder()
    .setDevice("/dev/ttyUSB0")
    .setBaudRate(9600)
    .setDataBits(8)
    .setStopBits(1)
    .setParity(0)
    .build();

serialPort.open(new SerialPort.OpenCallback() {
    @Override public void onSuccess() {
        // 發送指令
        byte[] cmd = Protocol.buildOpenCmd();
        serialPort.writeBytes(cmd);
    }
    @Override public void onFailure(Exception e) { /* 處理錯誤 */ }
});

// 監聽數據接收
serialPort.addDataListener(data -> {
    if (Protocol.verify(data)) {
        runOnUiThread(() -> updateUI(Protocol.parse(data)));
    }
});

常見問題與解決

進階優化

1. 心跳機制：每 30 秒發送 0xFF 保活，檢測連接狀態
2. 指令隊列：用 BlockingQueue 序列化發送，避免並發衝突
3. 日誌加密：生產環境隱藏敏感指令碼，防止逆向分析

總結

Android 串口開發的核心在於 協議約定 與 異常處理。選用成熟庫、設計健壯的幀結構、實現超時重發與心跳，即可構建可靠的單片機控制系統。建議從 serialport-api 入手，逐步完善業務邏輯。