随着Android系统在智能控制、工业自动化、物联网等领域的不断发展,越来越多的智能设备所运行的操作系统被Android系统取代。运行Android系统的控制器与传感器之间的通信方式越来越多,其中因串行通信协议比较简单并且兼容工业仪器仪表、设备多、成本低、占用系统资源少等优点被广泛的应用。但是现有Android系统没有支持串行通信的相关接口,为实现简单的串行通信,目前大多数方案是通过移植Google串口源码或使用JNI技术封装系统底层接口库实现。这些方案能够实现串口设备端到端的通信,却无法满足多个设备同时通过串口与控制器通信,成为限制Android系统在物联网、自动化控制等领域广泛应用的一方面原因。针对上述问题,本文提出一种Android系统平台下多串口并发通信方案,该方案一方面基于多路复用思想通过软硬件结合方式实现多路复用器,通过一条高速链路同时为多个低速设备提供串口服务,实现多个外接串口设备同时通信;另一方面,在Android系统端基于虚拟化思想通过软件方式虚拟出多个串口通道,为上层应用程序提供多串口服务。主要研究内容如下:(1)在资源受限的STM32微处理器端,为提高多串口并发通信时数据转发效率,提出最小剩余空间优先MRSF(Minimum Remaining Space First)调度算法,根据剩余缓冲区大小和等待时间长短确定任务优先级。缓冲区剩余空间越小、等待发送时间越长优先级越高,在就绪队列中的位置越靠前,优先被调度器调度。(2)针对数据接收和解析共用一个缓冲区导致数据丢失、缓冲区溢出问题,提出采用双缓冲机制将单接收缓冲区设置为两个,双缓冲区轮流用于数据的接收和处理,并设置单独的解析缓冲区将数据接收和解析工作分开,提高系统的稳定性。(3)针对Android系统没有支持串口通信相关API问题,提出在Android系统端利用Reactor事件处理模型、多线程和I/O多路复用技术构建虚拟多串口数据流分发软件,以命名管道实现虚拟多串口通道并利用JNI技术封装串口通信API,为应用层APP提供多串口服务。(4)基于STM32微处理器实现多串口物理扩展,完成裸机系统开发后移植μC/OS-II实时操作系统并进行相应的裁剪,使系统更加精简运行更加高效,提高微处理器端数据转发的实时性与稳定性。为评估与验证系统的有效性,本文在Android系统端开发了一款多串口并发测试APP,结合电脑端Uart Assist串口调试软件分别对系统进行功能测试和性能测试。实验结果表明本系统能够满足智能家居、智能售货等领域不同串口设备对数据传输准确性、实时性的要求,并且可通过软件分别独立设置每个串口外设的波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等串口参数,灵活方便、成本低和易于扩展新功能。