安卓APP開發(fā)中，如何使用加密芯片?

加密芯片是一種專門設(shè)計(jì)用于保護(hù)信息安全的硬件設(shè)備，它通過內(nèi)置的加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，以防止敏感數(shù)據(jù)被竊取或篡改。如下圖HD-RK3568-IOT工控板，搭載ATSHA204A加密芯片，常用于有安全防護(hù)要求的工商業(yè)場(chǎng)景，下文將為大家介紹安卓APP開發(fā)中，如何使用此類加密芯片。

1.AndroidStudio工具配置

JNI（JavaNativeInterface，Java本地接口）是Java生態(tài)的特性，它擴(kuò)展了Java虛擬機(jī)的能力，使得Java代碼可以與C/C++代碼進(jìn)行交互。通過JNI接口，Java代碼可以調(diào)用C/C++代碼，C/C++代碼也可以調(diào)用Java代碼。雖然Java是平臺(tái)無(wú)關(guān)性語(yǔ)言，但運(yùn)行Java語(yǔ)言的虛擬機(jī)是運(yùn)行在具體平臺(tái)上的，所以Java虛擬機(jī)是平臺(tái)相關(guān)的。因此，對(duì)于調(diào)用平臺(tái)API的功能時(shí)，雖然在Java語(yǔ)言層是平臺(tái)無(wú)關(guān)的，但背后只能通過JNI技術(shù)在Native層分別調(diào)用不同平臺(tái)API。類似的，對(duì)于有操作硬件需求的程序，也只能通過C/C++實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作，再通過JNI調(diào)用。為了支持JNI的開發(fā)，在AndroidStudio工具中需要NDK（NativeDevelopmentKit）的支持。

圖1.1:添加NDK和CMake支持

點(diǎn)擊AndroisStudio的File->settings菜單，打上上面的settings頁(yè)面，首先找到AndroidSDK的設(shè)定位置，AndroidStudio版本不一樣時(shí)，其AndroidSDK所處的子項(xiàng)可能略有差異，然后點(diǎn)擊SDKTools頁(yè)簽，勾選上NDK和CMake的支持，然后安裝它們。

2.新建NativeC++工程

點(diǎn)擊File->Newproject，然后選中“NativeC++”工程模板，創(chuàng)建一個(gè)C++工程。最后點(diǎn)擊“Next”按鈕，如下圖所示：

圖2.1:新建NativeC++項(xiàng)目

接著填寫工程的名字，包名，工程保存的位置以及語(yǔ)言，然后點(diǎn)擊“Next”按鈕，如下圖所示：

圖2.2:native項(xiàng)目設(shè)置

接著進(jìn)行C++標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，這里可以根據(jù)熟悉的語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，最后點(diǎn)擊“Finish”完成設(shè)定。

圖2.3:C++Standard選擇

完成后，新建的項(xiàng)目窗口如下：

圖2.4:新建項(xiàng)目全貌

導(dǎo)航欄作用可以通過左側(cè)項(xiàng)目工具視圖體現(xiàn)，菜單欄也可以先隱藏而在需要時(shí)顯示，為使窗口空間的有效利用，通過View->Appearance將菜單欄隱藏，并將導(dǎo)航信息設(shè)定為在下方的StatusBar中顯示。

3.Native項(xiàng)目開發(fā)

3.1CPP開發(fā)

在窗口的左側(cè)邊沿是一條“ToolWindowBar”，用于選擇左側(cè)窗口“ToolWindow”的內(nèi)容，在窗口的左上角有一個(gè)

圖標(biāo)，表示“ToolWindow”顯示為項(xiàng)目，點(diǎn)擊該圖標(biāo)會(huì)有不同的視圖選擇，這里默認(rèn)是“Android”視圖，現(xiàn)在點(diǎn)擊“Android”標(biāo)簽，在下拉視圖選項(xiàng)中選擇“ProjectFile”視圖：

圖3.1：項(xiàng)目視圖選擇

圖3.2:ProjectFiles顯示

cryptosdr/app/src/main/AndroidManifest.xml是一個(gè)清單文件，在每個(gè)android應(yīng)用項(xiàng)目必有的，它負(fù)責(zé)向Android構(gòu)建工具，此文件是自動(dòng)生成的。cryptosdr/app/src/main/java/com/vanxoak/cryptosdr/MainActivity.java是描述程序邏輯的java文件。cryptosdr/app/src/main/cpp下面有兩個(gè)文件，是我們要進(jìn)行nativec++開發(fā)的地方：CMakeLists.txt：編譯腳本，用于告知如何編譯項(xiàng)目中的本地庫(kù)。native-lib.cpp：創(chuàng)建的本地庫(kù)示例代碼模板，后期代碼編寫主要在這個(gè)文件里面進(jìn)行?，F(xiàn)在分別詳細(xì)介紹一下這兩個(gè)文件，CMakeLists.txt解釋如下：

cmake_minimum_required(VERSION3.22.1)#設(shè)置Cmake的最低版本

navtive-lib.cpp文件，這個(gè)文件是本地庫(kù)的C++源碼。我們需要在這里定義本地庫(kù)對(duì)java（Android）層提供的接口。在java中調(diào)用我們定義和提供的接口，就能實(shí)現(xiàn)java操縱c++的能力，這里是自動(dòng)生成的一個(gè)示例：

#include

我們需要對(duì)navtive-lib.cpp實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行修改，上面給了一個(gè)范例，我們也可以通過其它的方式讓這個(gè)文件更接近我們需要的。

3.2建立接口類文件

現(xiàn)在新建一個(gè)Java所需要的接口類，在工具窗口的app/src/main/java/com/vanxoak/cryptosdr文件夾上右鍵彈出菜單上新建一個(gè)“JavaClass”：

圖3.3:新建JavaClass

在新建串口中輸入類名稱“Rjgt102”，并使用默認(rèn)Class選項(xiàng)：

圖3.4:NewRjgt102Class

新建完成后會(huì)生成一個(gè)Rjgt102.class的文件，在EditWindow中編輯類的接口信息，最終得到的文件如下：

packagecom.vanxoak.cryptosdr;

3.3通過類文件生成JNI接口

點(diǎn)擊左側(cè)ToolWindowBar的

圖標(biāo)，或直接使用“Alt+F12”來(lái)打開終端窗口：

圖3.5:Terminal窗口

運(yùn)行下面的命令：

E:\RK3568_APP\cryptoSdr>cdapp\src\main

命令執(zhí)后，在cpp目錄下會(huì)生成一個(gè)com_vanxoak_cryptosdr_Rjgt102.h的頭文件，通過右鍵點(diǎn)擊Toolwindow中的cpp文件夾并”ReloadfromDisk”可以在Toolwindow中看到這一文件，打開文件可以看到下面的文件內(nèi)容：

/*DONOTEDITTHISFILE-itismachinegenerated*/

其中的內(nèi)容主要是我們將要實(shí)現(xiàn)的功能，我們?cè)趎ative-lib.cpp中實(shí)現(xiàn)上面的函數(shù)，并刪除native-lib.cpp原先自動(dòng)生成的Java_com_vanxoak_cryptosdr_MainActivity_stringFromJNI函數(shù)，并重新構(gòu)建整個(gè)工程，有于Rjgt102屬于加密芯片，源碼中含有密鑰信息，這里不暫時(shí)native-lib.cpp的源碼內(nèi)容，并且接下來(lái)我們將利用得到的動(dòng)態(tài)庫(kù)重新改造該項(xiàng)目使之僅使用生成的動(dòng)態(tài)庫(kù)而不再包含源碼。

在構(gòu)建完成后可以發(fā)現(xiàn)生成了多個(gè)libcryprosdr.so文件，以滿足多個(gè)架構(gòu)的需求：

圖3.6:多架構(gòu)下libcryprosdr.so文件

3.4MainActivity及布局文件的編寫

我們要實(shí)現(xiàn)的界面效果，如下圖所示。activity_main.xml里面定義了一個(gè)主體的LinearLayout，其中分布有2個(gè)TableLayout，然后在TableRow中分布TextView，Button，EditText以及Spinner控件，具體的編寫方法請(qǐng)參考本文檔配套資料提供的應(yīng)用程序源碼。

圖3.7:cryptoSdr顯示界面

MainActivity.java中要寫實(shí)現(xiàn)控件功能的邏輯代碼。在此文件中，將會(huì)對(duì)之前定義的Rjgt102接口進(jìn)行調(diào)用。

3.4.1Usid的顯示

我們希望打開應(yīng)用時(shí)就能顯示該Rjgt102芯片的Usid，這就需要我們?cè)贛ainActivity的onCreate函數(shù)中就利用JNI來(lái)訪問Rjgt102芯片來(lái)獲取Usid信息，下面是獲取流程：

publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{

3.4.2 選擇所操作的page對(duì)象

讀取page或者更新page內(nèi)容都需要明確的page_id作為對(duì)象，page_id的選擇是通過Spinner控件進(jìn)行的，下面是page_id選擇的代碼示例：

publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{

實(shí)際上是對(duì)Spinner對(duì)象的ItemSelected事件進(jìn)行監(jiān)聽來(lái)獲取的pageId。

3.4.3讀取page內(nèi)容

讀取page內(nèi)容需要通過READPAGE按鈕觸發(fā)：

publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{

3.4.4 更新page內(nèi)容

更新page內(nèi)容需要通過READPAGE按鈕觸發(fā)：

publicclassMainActivityextendsAppCompatActivity{

4.轉(zhuǎn)為JniLibs項(xiàng)目

在上一章Native項(xiàng)目開發(fā)完成后，整個(gè)應(yīng)用功能已可使用，但由于nativec++代碼中含有敏感信息，需要保護(hù)而不公開native部分代碼，則需要將該部分代碼轉(zhuǎn)為應(yīng)用包含JniLibs的方式。

4.1新建jniLibs目錄

需要在app\src\main上右鍵單擊菜單中選擇New->Directory：

圖4.1:newDirecrory

將新建的目錄命名為jniLibs。

4.2拷貝libcryprosdr.so到j(luò)niLibs

現(xiàn)在將libcryprosdr.so文件拷貝進(jìn)來(lái)：

圖4.2:拷貝libcryprosdr.so文件到j(luò)niLibs

4.3刪除cpp目錄

現(xiàn)在需要?jiǎng)h除敏感nativec++源碼了，直接在src\app\src\main\cpp上右鍵單擊菜單中選擇Delete:

圖4.3:刪除cpp目錄

同樣方式可對(duì)中間過程文件存儲(chǔ)文件夾src\app\.cxx進(jìn)行刪除。

4.4刪除對(duì)cpp目錄的編譯引用

在刪除了cpp目錄后，還需要?jiǎng)h除項(xiàng)目中對(duì)cpp的編譯部分，這里需要修改app\build.gradle文件，使之不再進(jìn)行externalNativeBuild：

圖4.4：刪除對(duì)cpp的編譯

將上面內(nèi)容刪除后重新編譯工程即可。