移植DynamixelSDK到Android平臺

背景

DynamixelSDK是ROBOTIS公司爲其Dynamixel電機系列開發的SDK，面向x86平臺的各種OS（Windows/Linux）和語言（C/C++/Java/Python）。因爲我們的機器人要全面轉向安卓，所以需要將該SDK移植到安卓平臺，前後花了2天時間，算是基本完成，記錄一下。

準備工作

• Ubuntu 14.4 LTS
• Android NDK bundle

創建源碼目錄結構

1. 下載SDK源碼
2. 創建一個名叫Dynamixel-android的空目錄，再在下面創建jni子目錄，然後將SDK_dir/c/目錄下的src和include子目錄拷貝到jni子目錄下面，
3. 創建Android.mk文件和Application.mk文件
4. 最終形成如下目錄樹結構
   

編寫mk文件

Android.mk內容

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

#################################################

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := dxl

LOCAL_C_INCLUDES := $(LOCAL_PATH)/include
LOCAL_SRC_FILES := \
    src/dynamixel_sdk/group_bulk_read.c \
           src/dynamixel_sdk/group_bulk_write.c \
           src/dynamixel_sdk/group_sync_read.c \
           src/dynamixel_sdk/group_sync_write.c \
           src/dynamixel_sdk/packet_handler.c \
           src/dynamixel_sdk/port_handler.c \
           src/dynamixel_sdk/protocol1_packet_handler.c \
           src/dynamixel_sdk/protocol2_packet_handler.c \
           src/dynamixel_sdk_linux/port_handler_linux.c

LOCAL_LDLIBS := -L$(SYSROOT)/usr/lib -llog
LOCAL_STATIC_LIBRARIES := cpufeatures

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

$(call import-module,android/cpufeatures)

Application.mk內容

APP_ABI = armeabi
APP_PLATFORM = android-21

這裏着重提示下，Application.mk是告訴ndk-build程序整個so模塊
1. 想生成哪些ABI（我選的armeabi，你可以選armeabi-v7a或arm64-v8a，或都選）
2. 想針對哪些Android平臺版本（很重要，不設置該選項會出現下面錯誤，可能是不同平臺SYSROOT裏的內容不一樣）

[armeabi] Compile thumb  : dxl <= port_handler_linux.c
/home/haipeng/projetcs/Dynamixel-android/jni/src/dynamixel_sdk_linux/port_handler_linux.c:42:10: fatal error: 'linux/serial.h' file not found
#include <linux/serial.h>
         ^
1 error generated.
make: *** [/home/haipeng/projetcs/Dynamixel-android/obj/local/armeabi/objs/dxl/src/dynamixel_sdk_linux/port_handler_linux.o] Error 1

編譯

1. 指定環境變量NDK_PROJECT_PATH的值爲你剛纔創建的目錄export NDK_PROJECT_PATH=~/projetcs/Dynamixel-android
2. 在任意目錄運行ndk-build命令
3. 在$(NDK_PROJECT_PATH)/libs目錄可以找到libdxl.so文件

集成JNA

DynamixelSDK爲了方便Java用戶，提供了JNA的適配代碼，但是JNA因爲歷史久遠的原因，對Android的支持並不好，我們要解決它

編譯支持Android的JNA

根據JNA官網的這篇文章先編譯出支持Android的JNA，編譯前記得 安裝autoconf 軟件包，否則ant -Dos.prefix=android-arm dist運行過程中會報錯：autoreconf not found

將JNA集成到Android工程

ant編譯輸出在JNA_dir/dist/目錄下，有jna.jar和jna-min.jar兩個文件，二者的區別是前者包括各平臺（Linux、Windows、Android等）的庫文件（.a/.dll/.so），後者沒有（只有class文件）。

因爲Android的apk製作工具在編譯jar包時會跳過裏面的so文件，所以選用後者，同時將前者裏面android-arm架構的libjnidispatch.so拷貝到Android工程libs/armeabi目錄下，並在build.gradle裏添加相應語句，將其打包到apk裏去

在Android工程裏使用JNA

在用到JNA的類裏（比如MainActivity.java）添加

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

集成

修改java/dynamixel_functions_java/x86/Dynamixel.java文件，將

LibFunction libFunction = (LibFunction)Native.loadLibrary(“dxl_x86_c”, LibFunction.class);

替換成

LibFunction libFunction = (LibFunction)Native.loadLibrary(“dxl”, LibFunction.class);

並將修改後的Dynamixel.java拷貝到demo工程src下適當目錄

最終Android dem應用工程裏至少包含5個關鍵文件：
+ DynamixelSDK的so文件、JNA適配文件（Dynamixel.java）
+ JNA的so文件、jna-min.jar
+ 根據Java版DynamixelSDK樣例程序編寫的demo類

推倒重來

集成完了運行，程序報錯說打不開串口設備，想起來Android對USB設備（包括USB串口）做了保護，必須通過Android USB Host API訪問才行，不能通過直接讀寫/dev/目錄下的設備文件來實現，所以DynamixelSDK裏大量的串口相關底層代碼完全無用，必須使用github上的usb-serial-for-android庫才行。

這裏涉及一個考量，是用usb-serial-for-android遷就Dynamixel的上層邏輯呢？還是Dynamixel遷就usb-serial-for-android的底層邏輯？考慮到Dynamixel的底層代碼與上層耦合很緊，而上層代碼的複雜度並沒有那麼高，所以決定拋棄Dynamixel的所有代碼，根據其開發手冊中描述的UART幀格式完全用Java實現一遍。

協議的Java實現就不貼了，可以參考AX-12系列手冊裏用到的第一版協議，這個是中文版，這個是官方英文版