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在这篇博客中，将介绍如何在Android系统源码中增加JNI来实现CAN（Controller Area Network）通信的功能。
JNI层的结构和组成
为了实现CAN通信的功能，需要在JNI层编写一些本地方法，这些方法会被Java层的CanService类调用。需要完成以下几个步骤：
- 在Java层定义本地方法，使用native关键字标识 (下一篇讲)
- 在C/C++层实现本地方法，使用JNI提供的数据结构和函数来操作Java对象和本地资源
- 在C/C++层注册本地方法，使用jniRegisterNativeMethods函数将本地方法和Java方法关联起来
下面来看一下具体的代码实现。
Java层的代码
在frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_CanService.cpp文件中定义了CanService类，这个类是一个服务类，它提供了一些公开的方法供其他应用程序调用。其中有五个本地方法，分别是：
- init：初始化JNI层，目前没有具体的实现(没需求 留着)
- native_dev_openCan：打开指定的CAN设备，并返回一个文件描述符
- native_dev_closeCan：关闭指定的文件描述符
- native_dev_sendCan：向指定的文件描述符发送一帧CAN数据
- native_dev_receiveCan：从指定的文件描述符接收一帧CAN数据，并返回一个长整型数组
这些本地方法都是私有的，只能在CanService类内部调用。它们的具体实现在C/C++层完成。看一下其中一个本地方法的定义：
private native int native_dev_openCan(String canx);
这个方法接受一个字符串参数canx，表示要打开的CAN设备的名称，例如"can0"或"can1"。它返回一个整型值，表示打开设备后得到的文件描述符，如果打开失败，则返回负数。
C/C++层的代码
在C/C++层实现了Java层定义的本地方法，以及注册本地方法的函数。需要包含以下几个头文件：
#include <jni.h> // JNI头文件，包含了JNI相关的数据结构和函数 #include <nativehelper/JNIHelp.h> // JNI辅助头文件，包含了jniRegisterNativeMethods函数 #include <android_runtime/AndroidRuntime.h> // Android运行时头文件，包含了Android相关的数据结构和函数 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdint.h> #include <unistd.h> #include <net/if.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/socket.h> #include <linux/can.h> #include <linux/can/raw.h> // CAN相关头文件，包含了CAN相关的数据结构和常量 //#define LOG_TAG "com_android_server_CanService" //这玩意不要定义 有冲突 #include <utils/Log.h> // 日志头文件，包含了ALOGI等日志函数 //使用了android命名空间，以便于使用Android相关的类和函数： namespace android { // ... }
看一下其中一个本地方法的实现：
static jint dev_openCan(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring canx) { ALOGI("dev_openCan"); int fd; struct ifreq ifr; struct sockaddr_can addr; /* open socket */ if ((fd = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW)) < 0) { return -1; } const char *str = env->GetStringUTFChars(canx, 0); strcpy(ifr.ifr_name, str); ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr); memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.can_family = AF_CAN; addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex; if (bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) { return -2; } return fd; }
这个函数实现了打开CAN设备的功能，它的逻辑如下：
- 首先加一条打印日志信息，表示进入了本地方法(调试打印
- 然后创建一个原始套接字（socket），用于与CAN设备通信，如果创建失败，则返回-1
- 接着获取Java层传入的字符串参数canx，并将其转换为C风格的字符串str，使用env->GetStringUTFChars函数
- 然后将str复制到ifr.ifr_name中，并使用ioctl函数获取CAN设备的索引号ifr.ifr_ifindex
- 接着初始化一个sockaddr_can结构体addr，并设置其can_family为AF_CAN，can_ifindex为ifr.ifr_ifindex
- 最后将套接字fd绑定到addr上，如果绑定失败，则返回-2
- 如果一切顺利，则返回fd作为文件描述符
注意，在使用完env->GetStringUTFChars函数返回的字符串后，应该调用env->ReleaseStringUTFChars函数来释放其内存，以避免内存泄漏。在这里，没有这样做，是因为知道str只是一个临时变量，不会被其他地方引用。
其他四个本地方法的实现逻辑类似。
注册本地方法
为了让Java层能够调用本地方法，需要在C/C++层注册本地方法。使用jniRegisterNativeMethods函数来完成这个任务。这个函数需要三个参数：
- env：指向JNIEnv结构体的指针
- className：要注册本地方法的Java类的完整名称
- gMethods：一个JNINativeMethod结构体数组，表示要注册的本地方法及其签名和函数指针
定义了一个JNINativeMethod结构体数组gMethods，包含了五个元素，分别对应于五个本地方法：
static const JNINativeMethod gMethods[] = { /* name, signature, funcPtr */ { "init", "()V", (void*) init }, { "native_dev_openCan", "(Ljava/lang/String;)I", (void*) dev_openCan }, { "native_dev_closeCan", "(I)I", (void*) dev_closeCan }, { "native_dev_sendCan", "(IJJJI[I)I", (void*) dev_sendCan }, { "native_dev_receiveCan", "(I)[J", (void*) dev_receiveCan }, };
然后，定义了一个函数register_android_server_CanService，用于调用jniRegisterNativeMethods函数：
int register_android_server_CanService(JNIEnv* env) { return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/CanService", gMethods, NELEM(gMethods)); }
最后在framework native中注册这个JNI , 基操 就不赘述。
我验证过后的完整代码:
#include <jni.h> #include <nativehelper/JNIHelp.h> #include <android_runtime/AndroidRuntime.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <stdint.h> #include <unistd.h> #include <net/if.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/socket.h> #include <linux/can.h> #include <linux/can/raw.h> //#define LOG_TAG "com_android_server_CanService" #include <utils/Log.h> namespace android { static void init(JNIEnv *env, jobject thiz) { ALOGI("init"); } static jint dev_openCan(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring canx) { ALOGI("dev_openCan"); int fd; struct ifreq ifr; struct sockaddr_can addr; /* open socket */ if ((fd = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW)) < 0) { return -1; } const char *str = env->GetStringUTFChars(canx, 0); strcpy(ifr.ifr_name, str); ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr); memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.can_family = AF_CAN; addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex; if (bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) { return -2; } return fd; } static jint dev_closeCan(JNIEnv *env, jobject thiz, jint fd) { ALOGI("dev_closeCan"); return close(fd); } static jint dev_sendCan(JNIEnv *env, jobject thiz, jint fd, jlong canid, jlong eff, jlong rtr, jint len, jintArray data) { ALOGI("dev_sendCan"); struct can_frame frame; frame.can_id = (eff << 31) | (rtr << 30) | canid; frame.can_dlc = len; jint *pdata = env->GetIntArrayElements(data, 0); for(uint8_t i = 0; i < len; i++) { frame.data[i] = pdata[i] & 0xFF; } int ret = write(fd, &frame, sizeof(struct can_frame)); env->ReleaseIntArrayElements(data, pdata, 0); return ret; } static jlongArray dev_receiveCan(JNIEnv *env, jobject thiz, jint fd) { ALOGI("dev_receiveCan"); jlongArray ret; ret = env->NewLongArray(12); struct can_frame frame; read(fd, &frame, sizeof(struct can_frame)); int64_t data[12]; data[0] = frame.can_id & 0x1FFFFFFF; data[1] = (frame.can_id >> 31) & 0x1; data[2] = (frame.can_id >> 30) & 0x1; data[3] = frame.can_dlc; for(uint8_t i = 0; i < frame.can_dlc; i++) { data[i + 4] = frame.data[i]; } env->SetLongArrayRegion(ret, 0, 12, data); return ret; } static const JNINativeMethod gMethods[] = { /* name, signature, funcPtr */ { "init", "()V", (void*) init }, { "native_dev_openCan", "(Ljava/lang/String;)I", (void*) dev_openCan }, { "native_dev_closeCan", "(I)I", (void*) dev_closeCan }, { "native_dev_sendCan", "(IJJJI[I)I", (void*) dev_sendCan }, { "native_dev_receiveCan", "(I)[J", (void*) dev_receiveCan }, }; int register_android_server_CanService(JNIEnv* env) { return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/CanService", gMethods, NELEM(gMethods)); } };
通过这篇文章，我介绍了如何在Rockchip系列芯片中(其他平台也一样 我只是在rockchip验证而已)，使用JNI来实现CAN 通讯。如果你有任何问题或者想法，欢迎在评论区留言 三连支持 。
