Android平臺雙以太網(wǎng)接口設(shè)計與實現(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，使用USB2.0 HUB和USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片，在嵌入式硬件平臺上設(shè)計了雙以太網(wǎng)接口，然后使用Eclipse集成開發(fā)工具，采用Java語言編程實現(xiàn)了雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件，并通過功能測試驗證了雙以太網(wǎng)的接口功能。該方法能夠較好地解決嵌入式硬件平臺多以太網(wǎng)接口的設(shè)計問題，而且為Android平臺多以太網(wǎng)接口的IP地址設(shè)置提供了有效的擴展方法。

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

DOIDOI：10.11907/rjdk.172175

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號文章編號：1672-7800（2017）008-0097-03

0 引言

Android是一種基于Linux的開源操作系統(tǒng)[1]，由Google公司開發(fā)。Android系統(tǒng)主要應(yīng)用于移動設(shè)備，如智能手機和平板電腦等。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，移動設(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Android系統(tǒng)進行定制開發(fā)，以實現(xiàn)特定功能。

對安全保密性要求較高的行業(yè)，大多采用以太網(wǎng)接口進行有線通信。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，在嵌入式硬件平臺上設(shè)計了雙以太網(wǎng)接口，并在Ubuntu12.04宿主機上，使用Eclipse集成開發(fā)工具，采用Java語言編程實現(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

1.1 有線通信終端硬件平臺

有線通信終端硬件平臺由三星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HSIC總線與Exynos 4412處理器相連，可擴展3個USB2.0接口，通過擴展的USB2.0接口連接2個USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片DM9621，可對外提供2個10/100M自適應(yīng)的以太網(wǎng)接口。有線通信終端的硬件平臺如圖1所示。

1.2 有線通信終端軟件平臺

有線通信終端軟件平臺采用Android4.4系統(tǒng)，由Linux 內(nèi)核、Android運行時和庫、應(yīng)用程序框架、應(yīng)用程序4個層次組成[5-7]。Linux內(nèi)核包括顯示驅(qū)動、攝像頭驅(qū)動、觸摸屏驅(qū)動、音頻驅(qū)動、USB驅(qū)動、電源管理等；Android運行時和庫包括界面管理器、媒體框架、SQLite、WebKit、libc、核心庫、Dalvik虛擬機等；應(yīng)用程序框架包括活動管理器、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，在Linux shell環(huán)境下通過ifconfig命令可對以太網(wǎng)接口的IP地址進行設(shè)置，使用ping命令可測試雙以太網(wǎng)接口功能是否正常。但對于大部分終端使用者而言，不會使用命令來設(shè)置以太網(wǎng)接口的IP地址。因此，通過友好的界面設(shè)置以太網(wǎng)接口IP地址是十分必要的。

Android平臺雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件的設(shè)計思路是：①界面設(shè)計采用Windows平臺以太網(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)自動轉(zhuǎn)化成命令腳本來設(shè)置以太網(wǎng)接口IP地址；③對于多個以太網(wǎng)接口，只需增加標簽選項卡，復(fù)用代碼即可實現(xiàn)多個以太網(wǎng)接口IP地址設(shè)置軟件的開發(fā)，具有較好的擴展性。

該軟件在Ubuntu12.04的宿主機上進行開發(fā)，需要安裝Java 語言軟件開發(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運行環(huán)境（Java Runtime Environment）、Java工具和Java類庫。Android SDK提供了使用Java 語言開發(fā) Android 應(yīng)用程序的 API接口和工具，以便開發(fā)者便捷地開發(fā)應(yīng)用程序。Eclipse 是一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發(fā)平臺，可以通過在Eclipse中添加ADT（Android Development Tools，安卓開發(fā)工具）來搭建安卓應(yīng)用程序開發(fā)和調(diào)試環(huán)境。

2 Android平臺雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件實現(xiàn)

Android平臺雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件采用Java語言編程實現(xiàn)，該軟件由以太網(wǎng)接口電源控制、靜態(tài)IP地址設(shè)置、自動獲取IP地址等部分組成。每部分的設(shè)計與實現(xiàn)簡述如下：

2.1 以太網(wǎng)接口電源控制

以太網(wǎng)接口供電通過Exynos 4412處理器的GPIO進行控制，若以太網(wǎng)接口供電未打開，以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件會提示“請先開啟以太網(wǎng)！”。單擊“開啟”按鈕后，Exynos 4412處理器的控電GPIO輸出高電平，連通供電開關(guān)，給以太網(wǎng)接口供電；以太網(wǎng)接口供電打開后，“開啟”按鈕的標題變?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”標簽選項卡可對兩個以太網(wǎng)接口進行設(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)接口供電打開后，單擊“以太網(wǎng)1”或“以太網(wǎng)2” 標簽選項卡選擇不同的以太網(wǎng)接口，單擊“使用下面的IP地址”單選按鈕可對以太網(wǎng)接口的靜態(tài)IP地址進行設(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)置的實現(xiàn)步驟如下：

（1）靜態(tài)IP地址設(shè)置界面由標簽選項卡、單選按鈕、文本框、標簽和按鈕組成，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地址自動獲取

以太網(wǎng)接口供電打開后，單擊“以太網(wǎng)1”或“以太網(wǎng)2”標簽選項卡，選擇不同的以太網(wǎng)接口，單擊“自動獲取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“自動獲取IP 地址”方式，從DHCP服務(wù)器獲取IP地址等參數(shù)。自動獲取IP 地址界面如圖5所示。

自動獲取IP 地址的實現(xiàn)步驟如下：

（1）自動獲取IP 地址界面由標簽選項卡、單選按鈕和按鈕組成，點擊“自動獲取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 功能測試

將有線通信終端和宿主機通過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。在宿主機上通過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和宿主機的靜態(tài)IP地址，使它們在同一個網(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，宿主機的IP地址為192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。在宿主機上通過ping命令進行測試，宿主機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和宿主機均設(shè)置為“自動獲取IP地址”方式，從路由器自動獲取IP地址，在Linux shell環(huán)境下通過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，宿主機的IP地址為192.168.0.112，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。在宿主機上通過ping命令進行測試，宿主機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，無丟包現(xiàn)象。

4 結(jié)語

本文對有線通信終端的軟硬件平臺進行了介紹，在三星Exynos 4412硬件平臺上采用USB2.0 HUB芯片USB3503擴展了USB2.0接口，通過USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片DM9621實現(xiàn)了以太網(wǎng)功能，并在Android4.4平臺上采用Java語言編程實現(xiàn)了雙以太網(wǎng)IP地址設(shè)置軟件。經(jīng)過大量測試，采用靜態(tài)IP地址或自動獲取IP地址方式，宿主機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，無丟包現(xiàn)象。

本文采用的方法簡單易行、高效快速，能夠較好地解決嵌入式硬件平臺多以太網(wǎng)接口的設(shè)計問題，為Android平臺多以太網(wǎng)接口的IP地址設(shè)置提供了有效的擴展方法。在以后的工作中，可根據(jù)實際需要設(shè)計兩個以上的以太網(wǎng)接口，并進一步測試多以太網(wǎng)接口的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 文波，周淵平.基于Android的MT8880芯片的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機與應(yīng)用，2016，35（21）： 88-92.

[2] 杜奇才，鄧誠剛，劉熒，等.基于Android平臺的VoIP設(shè)計實現(xiàn)[J].微處理機，2017（2）：41-45.

[3] 王燁.多媒體技術(shù)環(huán)境下嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].計算機測量與控制，2017， 25（4）： 91-95.

[4] 閻旭鵬.嵌入式計算機技術(shù)及其應(yīng)用的探討[J].信息與電腦：理論版，2016（17）： 73-74.

[5] 陸少鵬，周淵平.基于Android的通訊錄實時同步功能[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2017（5）： 257-261.

[6] 程傳旭，關(guān)娜.基于安卓系統(tǒng)的船聯(lián)網(wǎng)信息終端的設(shè)計[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)，2017，39（10）： 146-148.

[7] 申鴻燁，于維海. Android網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺安全架構(gòu)的相關(guān)研究[J]. 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2017（5）： 114-115.endprint