大家好，今天分享的是使用C/C++编写一个读取串口数据的代码，然后将其编译成Windows下的动态链接库（.dll文件），然后写一个简单的java demo来调用C/C++接口。
众所周知，java开发项目会比较方便，尤其是在一些大型项目中，java开发效率会比较高，但是一些底层的东西和一些追求效率的东西，依然会倾向使用C/C++,这是他们不可替代的优势。所以有时会需要两者混合起来，C/C++完成一部分较底层的功能，提供接口给java调用。
由于本人主要是从事嵌入式相关，对java也不是很熟，所以今天主要是把整个流程过一遍，把整个流程打通，搞清楚如何制作动态库，如何被java调用即可。
还有就是今天所有的操作都是在命令行中完成，不会使用任何IDE，这也符合我们嵌入式开发的习惯，能用命令行就没必要去安装臃肿的IDE软件，所以大家需要先在自己的DOS窗口中安装好必要的工具，g++用于编译c++代码，安装java的jdk以提供java环境（如果你需要接入电商系统，API接口联系V:ling18306660726)，另外把nmake路径添加到环境变量中就可以使用Makefile了。
一、编写cpp功能函数
这一部分就是具体的功能实现，比如在本次中，我们需要读取串口数据，那么至少涉及四个接口：打开串口，设置波特率等参数，读取数据，关闭串口。我们需要使用c++代码把这四个接口的具体实现写出来，新建一个文件夹，用于存放文件，在里面新建一个dllApi.cpp和dllApi.h文件。
dllApi.h:
#ifndef DLLAPI_H
#define DLLAPI_H
#include <WinSock2.h>
#include <Windows.h>
#include <process.h>
#include <iostream>
using namespace std;
class ComHelper {
public:
// bool Open(void); //打开串口
void DLL_API_Set(int baud); //设置串口信息
char* DLL_API_Read(char str[],int length);
bool DLL_API_Close(void);
bool DLL_API_OPEN(void);
};复制
dllApi.cpp:
#include "dllApi.h"
HANDLE hCom ;
bool ComHelper::DLL_API_OPEN(void)
{
int num;
const char* com="COM";
char buf[100]={0};
cout<<"请输入要打开的串口号，输入1打开COM1"<<endl;
cin>>num;
sprintf(buf,"%s%d",com,num);
hCom=CreateFile(
// "COM1", // COM1
buf,
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE , //允许读和写
0 , //独占方式
NULL ,
OPEN_EXISTING , //打开而不是创建
0 , //同步方式
NULL
);
if ( hCom == ( HANDLE ) - 1 )
{
cout<<"打开COM失败"<<endl;
return FALSE ;
}
return TRUE ;
}
void ComHelper::DLL_API_Set(int baud=115200)
{
SetupComm ( hCom , 1024 , 1024 ) ; //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024
COMMTIMEOUTS TimeOuts ;
//设定读超时
TimeOuts . ReadIntervalTimeout = 1000 ;
TimeOuts . ReadTotalTimeoutMultiplier = 500 ;
TimeOuts . ReadTotalTimeoutConstant = 5000 ;
//设定写超时
TimeOuts . WriteTotalTimeoutMultiplier = 500 ;
TimeOuts . WriteTotalTimeoutConstant = 100 ;
SetCommTimeouts ( hCom , & TimeOuts ) ; //设置超时
DCB dcb ;
GetCommState ( hCom , & dcb ) ;
dcb . BaudRate = baud ; //波特率为115200
dcb . ByteSize = 8 ; //每个字节有8位
dcb . Parity = NOPARITY ; //无奇偶校验位
dcb . StopBits = ONESTOPBIT ; //一个停止位
SetCommState ( hCom , & dcb ) ;
PurgeComm ( hCom , PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR ) ;
}
char* ComHelper::DLL_API_Read(char str[],int length)
{
DWORD wCount = (DWORD)length; //读取的字节数
bool bReadStat;
bReadStat=ReadFile(hCom,str,wCount,&wCount,NULL);
if(!bReadStat)
{
cout<<"Not Ready!"<<endl;
}
// cout<<"Read success"<<endl;
// cout<<str<<endl;
return str;
}
bool ComHelper::DLL_API_Close(void)
{
bool result = CloseHandle(hCom);
if(result)
{
return true;
}
else {
return false;
}
}复制
这里面主要是涉及两个很重要的函数，CreateFile 和 ReadFile 函数，这两个函数是Windows下的API，可以直接调用，关于具体的函数功能及用法，这里暂时不讨论，其实和linux下的驱动是很类似的。
二、编写一个java的demo
Java2cpp.java ：
public class Java2cpp
{
static
{
System.loadLibrary("javaCallcpp");
}
public native boolean DLL_OPEN();
public native void DLL_Set(int baud); //设置串口信息
public native String DLL_Read(char str[],int length);
public native boolean DLL_Close();
public static void main(String args[])
{
System.out.println("code test....");
boolean ret;
char buf[]={0};
String str;
Java2cpp com = new Java2cpp();
ret=com.DLL_OPEN();
if(!ret)
{
System.out.println("打开串口失败");
return;
}
System.out.println("打开串口成功");
com.DLL_Set(115200);
while(true)
{
str=com.DLL_Read(buf, 100);
System.out.println(str);
}
}
}复制
这里主要注意两个点，一个是使用System.loadLibrary("javaCallcpp");导入了一个库，这个库的名字是javaCallcpp 也就是说待会儿我们要生成一个javaCallcpp.dll的文件。第二点是public native boolean DLL_OPEN();等几个API。
使用native关键字说明这个方法是原生函数，也就是这个方法是用C/C++语言实现的，并且被编译成了DLL，由java去调用。使用native关键字说明这个方法是原生函数，也就是这个方法是用C/C++语言实现的，并且被编译成了DLL，由java去调用。这些函数的实现体在DLL中，JDK的源代码中并不包含，你应该是看不到的。对于不同的平台它们也是不同的。这也是java的底层机制，实际上java就是在不同的平台上调用不同的native方法实现对操作系统的访问的。
这个时候还没有dll文件，因此有了第三步：
三、生成dll文件
首先进入到文件目录，在命令行中使用
javac -h ./ Java2cpp.java复制
命令生成Java2cpp.h文件，这个头文件是不可修改的，大概长这样
接下来新建一个Java2cpp.cpp文件，在这个文件中调用第一步中实现的接口
Java2cpp.cpp :
#include "Java2cpp.h"
#include "dllApi.h"
JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1OPEN
(JNIEnv *, jobject)
{
ComHelper com;
bool var=0;
var=com.DLL_API_OPEN();
return var;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Set
(JNIEnv *, jobject, jint baud)
{
ComHelper com;
com.DLL_API_Set(115200);
return;
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Read
(JNIEnv * env, jobject, jcharArray ay, jint)
{
char array[1024];
char* buf=array;
int len=strlen(buf);
jstring ret;
ComHelper com;
com.DLL_API_Read(array,100);
//将char[] 转化为jstring
//定义java String类 strClass
jclass strClass = (env)->FindClass("Ljava/lang/String;");
//获取java String类方法String(byte[],String)的构造器,用于将本地byte[]数组转换为一个新String
jmethodID ctorID = (env)->GetMethodID(strClass, "<init>", "([BLjava/lang/String;)V");
//建立byte数组
jbyteArray bytes = (env)->NewByteArray((jsize)strlen(buf));
//将char* 转换为byte数组
(env)->SetByteArrayRegion(bytes, 0, (jsize)strlen(buf), (jbyte*)buf);
//设置String, 保存语言类型,用于byte数组转换至String时的参数
jstring encoding = (env)->NewStringUTF("gbk");
//将byte数组转换为java String,并输出
ret= (jstring)(env)->NewObject(strClass, ctorID, bytes, encoding);
return ret;
}
JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Java2cpp_DLL_1Close
(JNIEnv *, jobject)
{
bool ret;
ComHelper com;
ret=com.DLL_API_Close();
return ret;
}复制
实际上你也可以直接在这里实现具体的功能代码，这样就省掉第一步了，不过为了一个分层的思想，更方便维护，还是不要省掉第一步比较好。
在这个文件中，使用#include "dllApi.h" 来调用第一步中的接口，然后这个文件是被java程序调用的，这里要稍微注意一下数据类型的转化。比如char[] 转化为jstring。
然后在命令行中将前面的dllApi.cpp 和这个Java2cpp.cpp同时编译成dll文件。
g++ -shared -fPIC Java2cpp.cpp dllApi.cpp -o javaCallcpp.dll -I "F:\Program Files\Java\jdk-11.0.12\include" -I "F:\Program Files\Java\jdk-11.0.12\include\win32"复制
这样在目录中就出现了javaCallcpp.dll文件。
四、编译并运行java程序
在命令行中输入
javac Java2cpp.java复制
生成Java2cpp.class文件，.class文件就是java编译后的可执行文件
最后在命令行中输入
java Java2cpp //注意没有.class后缀复制
就可以运行java程序了。
这样就成功实现了java调用dll库,我们也可以将上面那些命令写成Makefile文件，和linux下的Makefile是一样的，只不过在Windows下不是make命令，而是nmake，使用时需要将nmake的路径添加到系统环境变量中。
总结：
1、编写cpp具体的功能接口代码
2、编写java程序，使用native关键字声明调用本地接口
3、javac -h (在旧版本中直接使用javah)生成头文件，根据头文件编写对应cpp源文件
4、使用g++ 编译生成.dll文件
5、使用javac xxx.java生成xxx.class文件并执行
当然如果不习惯使用命令行，也可以结合Visual Studio 和 Eclipse 两个IDE进行操作，在这里不做阐述。
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电子技术研习社
作者：小小飞飞哥
原始发表时间：2021-07-28
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