Android平臺(tái)雙以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張建民+高大利

摘 要：隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備融合了PC的以太網(wǎng)等功能。介紹了有線通信終端的軟硬件平臺(tái)，使用USB2.0 HUB和USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片，在嵌入式硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)了雙以太網(wǎng)接口，然后使用Eclipse集成開(kāi)發(fā)工具，采用Java語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件，并通過(guò)功能測(cè)試驗(yàn)證了雙以太網(wǎng)的接口功能。該方法能夠較好地解決嵌入式硬件平臺(tái)多以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)問(wèn)題，而且為Android平臺(tái)多以太網(wǎng)接口的IP地址設(shè)置提供了有效的擴(kuò)展方法。

關(guān)鍵詞：Android；雙以太網(wǎng)；接口設(shè)計(jì)；地址設(shè)置

DOIDOI：10.11907/rjdk.172175

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：1672-7800（2017）008-0097-03

0 引言

Android是一種基于Linux的開(kāi)源操作系統(tǒng)[1]，由Google公司開(kāi)發(fā)。Android系統(tǒng)主要應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦等。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備融合了PC的諸多特性[2-4]，如支持以太網(wǎng)等功能。由于原生的Android系統(tǒng)不支持以太網(wǎng)等功能，這就要求對(duì)Android系統(tǒng)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)特定功能。

對(duì)安全保密性要求較高的行業(yè)，大多采用以太網(wǎng)接口進(jìn)行有線通信。本文以有線通信終端為例，介紹了有線通信終端的軟硬件平臺(tái)，在嵌入式硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)了雙以太網(wǎng)接口，并在Ubuntu12.04宿主機(jī)上，使用Eclipse集成開(kāi)發(fā)工具，采用Java語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件。

1 有線通信終端軟硬件平臺(tái)

1.1 有線通信終端硬件平臺(tái)

有線通信終端硬件平臺(tái)由三星Exynos 4412四核ARM處理器、1GB DDR3內(nèi)存、4GB eMMC閃存、USB/OTG、液晶屏、觸摸屏、攝像頭、電源管理芯片、音頻芯片等部分組成。USB2.0 HUB芯片USB3503通過(guò)HSIC總線與Exynos 4412處理器相連，可擴(kuò)展3個(gè)USB2.0接口，通過(guò)擴(kuò)展的USB2.0接口連接2個(gè)USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片DM9621，可對(duì)外提供2個(gè)10/100M自適應(yīng)的以太網(wǎng)接口。有線通信終端的硬件平臺(tái)如圖1所示。

1.2 有線通信終端軟件平臺(tái)

有線通信終端軟件平臺(tái)采用Android4.4系統(tǒng)，由Linux 內(nèi)核、Android運(yùn)行時(shí)和庫(kù)、應(yīng)用程序框架、應(yīng)用程序4個(gè)層次組成[5-7]。Linux內(nèi)核包括顯示驅(qū)動(dòng)、攝像頭驅(qū)動(dòng)、觸摸屏驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)、電源管理等；Android運(yùn)行時(shí)和庫(kù)包括界面管理器、媒體框架、SQLite、WebKit、libc、核心庫(kù)、Dalvik虛擬機(jī)等；應(yīng)用程序框架包括活動(dòng)管理器、窗口管理器、內(nèi)容提供者、通知管理器、位置管理器等；應(yīng)用程序包括主程序、聯(lián)系人、電話、瀏覽器、小部件等。有線通信終端軟件平臺(tái)如圖2所示。

有線通信終端的Linux內(nèi)核中，已適配了USB2.0 HUB芯片USB3503與USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片DM9621的驅(qū)動(dòng)，在Linux shell環(huán)境下通過(guò)ifconfig命令可對(duì)以太網(wǎng)接口的IP地址進(jìn)行設(shè)置，使用ping命令可測(cè)試雙以太網(wǎng)接口功能是否正常。但對(duì)于大部分終端使用者而言，不會(huì)使用命令來(lái)設(shè)置以太網(wǎng)接口的IP地址。因此，通過(guò)友好的界面設(shè)置以太網(wǎng)接口IP地址是十分必要的。

Android平臺(tái)雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件的設(shè)計(jì)思路是：①界面設(shè)計(jì)采用Windows平臺(tái)以太網(wǎng)設(shè)置的傳統(tǒng)風(fēng)格，為用戶提供直觀友好的操作界面；②將用戶界面中的設(shè)置參數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)化成命令腳本來(lái)設(shè)置以太網(wǎng)接口IP地址；③對(duì)于多個(gè)以太網(wǎng)接口，只需增加標(biāo)簽選項(xiàng)卡，復(fù)用代碼即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)以太網(wǎng)接口IP地址設(shè)置軟件的開(kāi)發(fā)，具有較好的擴(kuò)展性。

該軟件在Ubuntu12.04的宿主機(jī)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，需要安裝Java 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)工具包（Java Development Kit，JDK的版本為1.6）、Android SDK（Software Development Kit）以及Eclipse ADT插件和編譯環(huán)境所需的軟件包。JDK是Java的核心，包含了Java運(yùn)行環(huán)境（Java Runtime Environment）、Java工具和Java類庫(kù)。Android SDK提供了使用Java 語(yǔ)言開(kāi)發(fā) Android 應(yīng)用程序的 API接口和工具，以便開(kāi)發(fā)者便捷地開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。Eclipse 是一個(gè)開(kāi)放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以通過(guò)在Eclipse中添加ADT（Android Development Tools，安卓開(kāi)發(fā)工具）來(lái)搭建安卓應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試環(huán)境。

2 Android平臺(tái)雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件實(shí)現(xiàn)

Android平臺(tái)雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件采用Java語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，該軟件由以太網(wǎng)接口電源控制、靜態(tài)IP地址設(shè)置、自動(dòng)獲取IP地址等部分組成。每部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：

2.1 以太網(wǎng)接口電源控制

以太網(wǎng)接口供電通過(guò)Exynos 4412處理器的GPIO進(jìn)行控制，若以太網(wǎng)接口供電未打開(kāi)，以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件會(huì)提示“請(qǐng)先開(kāi)啟以太網(wǎng)！”。單擊“開(kāi)啟”按鈕后，Exynos 4412處理器的控電GPIO輸出高電平，連通供電開(kāi)關(guān)，給以太網(wǎng)接口供電；以太網(wǎng)接口供電打開(kāi)后，“開(kāi)啟”按鈕的標(biāo)題變?yōu)椤瓣P(guān)閉”，單擊“關(guān)閉”按鈕后，Exynos 4412處理器的控電GPIO輸出低電平，切斷以太網(wǎng)接口的供電；單擊“以太網(wǎng)1”、“以太網(wǎng)2”標(biāo)簽選項(xiàng)卡可對(duì)兩個(gè)以太網(wǎng)接口進(jìn)行設(shè)置，以太網(wǎng)接口電源控制界面如圖3所示。

2.2 靜態(tài)IP地址設(shè)置

以太網(wǎng)接口供電打開(kāi)后，單擊“以太網(wǎng)1”或“以太網(wǎng)2” 標(biāo)簽選項(xiàng)卡選擇不同的以太網(wǎng)接口，單擊“使用下面的IP地址”單選按鈕可對(duì)以太網(wǎng)接口的靜態(tài)IP地址進(jìn)行設(shè)置，例如：可將以太網(wǎng)2的IP地址設(shè)置為：192.168.0.20，子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)：192.168.0.1，DNS1地址：101.226.4.6，DNS2地址：218.85.152.99。靜態(tài)IP地址設(shè)置界面如圖4所示。endprint

靜態(tài)IP地址設(shè)置的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）靜態(tài)IP地址設(shè)置界面由標(biāo)簽選項(xiàng)卡、單選按鈕、文本框、標(biāo)簽和按鈕組成，單擊“使用下面的IP地址”單選按鈕，在文本框中輸入靜態(tài)IP地址的相關(guān)參數(shù)。

（2）單擊“保存”按鈕后，用戶界面中的設(shè)置參數(shù)被自動(dòng)轉(zhuǎn)化為命令腳本，保存在/sdcard/ethset.sh文件中，主要代碼如下：

static public String sh_title="#！ /system/bin/sh"；

static public void ethstaticip（Context i_context，int i_ethtype，String i_addr，String netmask，String i_gw，String i_dns1，String i_dns2）

{ String sendmsg=sh_title+"＼＼n"

+"busybox ifconfig "+getethstr（i_ethtype）+" "+i_addr+" netmask "+i_netmask+" up ＼＼n"

+"busybox route add default gw "+i_gw+" "+getethstr（i_ethtype）+"＼＼n"

+"setprop net.dns1 "+i_dns1+"＼＼n"

+"setprop net.dns2 "+i_dns2+"＼＼n"；

writefile（i_context，sendmsg）；

}

以上代碼用于生成命令腳本，/sdcard/ethset.sh示例文件內(nèi)容如下：

#！ /system/bin/sh

busybox ifconfig eth1 192.168.0.20 netmask 255.255.255.0 up

busybox route add default gw 192.168.0.1 eth1

setprop net.dns1 101.226.4.6

setprop net.dns2 218.85.152.99

（3）執(zhí)行/sdcard/ethset.sh命令腳本文件，設(shè)置指定以太網(wǎng)接口的靜態(tài)IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、DNS1、DNS2，主要代碼如下：

public class CommandExecution {

public static final String TAG = "CommandExecution"；

public static CommandResult execCommand（String command， boolean isRoot） {

String[] commands = {command}；

return execCommand（commands， isRoot）； }

}

CommandExecution.execCommand（“/sdcard/ethset.sh”， true）

以上代碼用于執(zhí)行/sdcard/ethset.sh命令腳本，并設(shè)置以太網(wǎng)接口的靜態(tài)IP地址。

2.3 IP地址自動(dòng)獲取

以太網(wǎng)接口供電打開(kāi)后，單擊“以太網(wǎng)1”或“以太網(wǎng)2”標(biāo)簽選項(xiàng)卡，選擇不同的以太網(wǎng)接口，單擊“自動(dòng)獲取IP地址”單選按鈕可從DHCP服務(wù)器獲取IP 地址等參數(shù)。例如，以太網(wǎng)1設(shè)置為“自動(dòng)獲取IP 地址”方式，從DHCP服務(wù)器獲取IP地址等參數(shù)。自動(dòng)獲取IP 地址界面如圖5所示。

自動(dòng)獲取IP 地址的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）自動(dòng)獲取IP 地址界面由標(biāo)簽選項(xiàng)卡、單選按鈕和按鈕組成，點(diǎn)擊“自動(dòng)獲取IP 地址”單選按鈕。

（2）單擊“保存”按鈕后，設(shè)置參數(shù)被自動(dòng)轉(zhuǎn)化為命令腳本，保存在/sdcard/ethset.sh文件中，主要代碼如下：

static public String sh_title="#！ /system/bin/sh"；

static public void ethauto（Context i_context，int i_ethtype）

{

String sendmsg=sh_title+"＼＼n"

+"netcfg "+getethstr（i_ethtype）+" up dhcp ＼＼n"； writefile（i_context，sendmsg）；

}

以上代碼用于生成命令腳本，/sdcard/ethset.sh示例文件內(nèi)容如下：

#！ /system/bin/sh

netcfg eth0 up dhcp

（3）執(zhí)行/sdcard/ethset.sh命令腳本文件，從DHCP服務(wù)器獲取IP地址等參數(shù)，主要代碼同靜態(tài)IP地址設(shè)置的代碼相同。

3 功能測(cè)試

將有線通信終端和宿主機(jī)通過(guò)RJ45雙絞線接入路由器，用USB調(diào)試線連接有線通信終端和宿主機(jī)。在宿主機(jī)上通過(guò)adb程序?qū)⒕幾g好的以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件安裝到有線通信終端，運(yùn)行程序后，設(shè)置有線通信終端以太網(wǎng)1、以太網(wǎng)2和宿主機(jī)的靜態(tài)IP地址，使它們?cè)谕粋€(gè)網(wǎng)段。以太網(wǎng)1的IP地址為192.168.0.10，以太網(wǎng)2的IP地址為192.168.0.20，宿主機(jī)的IP地址為192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。在宿主機(jī)上通過(guò)ping命令進(jìn)行測(cè)試，宿主機(jī)和有線通信終端以太網(wǎng)1、以太網(wǎng)2之間均能相互通信，無(wú)丟包現(xiàn)象。endprint

將有線通信終端以太網(wǎng)1、以太網(wǎng)2和宿主機(jī)均設(shè)置為“自動(dòng)獲取IP地址”方式，從路由器自動(dòng)獲取IP地址，在Linux shell環(huán)境下通過(guò)ifconfig命令可查看到以太網(wǎng)1的IP地址為192.168.0.116，以太網(wǎng)2的IP地址為192.168.0.113，宿主機(jī)的IP地址為192.168.0.112，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。在宿主機(jī)上通過(guò)ping命令進(jìn)行測(cè)試，宿主機(jī)和有線通信終端以太網(wǎng)1、以太網(wǎng)2之間均能相互通信，無(wú)丟包現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)有線通信終端的軟硬件平臺(tái)進(jìn)行了介紹，在三星Exynos 4412硬件平臺(tái)上采用USB2.0 HUB芯片USB3503擴(kuò)展了USB2.0接口，通過(guò)USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片DM9621實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)功能，并在Android4.4平臺(tái)上采用Java語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件。經(jīng)過(guò)大量測(cè)試，采用靜態(tài)IP地址或自動(dòng)獲取IP地址方式，宿主機(jī)和有線通信終端以太網(wǎng)1、以太網(wǎng)2之間均能相互通信，無(wú)丟包現(xiàn)象。

本文采用的方法簡(jiǎn)單易行、高效快速，能夠較好地解決嵌入式硬件平臺(tái)多以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)問(wèn)題，為Android平臺(tái)多以太網(wǎng)接口的IP地址設(shè)置提供了有效的擴(kuò)展方法。在以后的工作中，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)兩個(gè)以上的以太網(wǎng)接口，并進(jìn)一步測(cè)試多以太網(wǎng)接口的可靠性和穩(wěn)定性。

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