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综述
在现代计算机科技中，数据通信是一个核心的部分。数据通信技术的不断更新和深入研究助推了各种计算机应用。USB（Universal Serial Bus）作为一种高速数据传输技术，已经广泛应用于现代计算机系统。同时，在嵌入式领域，具有合适的数据传输方式，可以更好地优化系统性能和维护系统稳定性。为了更好地实现数据通信的效果，不同的技术和标准经常被融合在一起。本文将介绍一种使用USB-CDC和JNI技术的数据通信方式和优势。
USB-CDC技术
CDC（Communications Device Class）是一种通用的异步串行数据通信接口，它可以在所有跨越计算机系统、计算机设备和计算机类型的数据通信中使用。USB-CDC是一个基于USB技术的设备协议，用于PC/Linux主机与存储器卡/UART/Modem等通信设备之间数据结构、命令和数据的交互。它使用一组通用命令实现数据传输协议，以便各种通信设备和计算机之间进行安全高效地通信。
USB-CDC技术中有两个重要的角色，即设备和主机。设备可以是存储器卡、串口设备、Modem、信号转换器等等。主机可以是PC或嵌入式设备，它们负责CDC设备的控制与数据传输。
USB-CDC通信采用较简单的UART 数据传输协议，数据格式采用异步数据包传输格式。根据配置描述符，USB-CDC可以使用以下串口数据信号类型：8个数据位、1个起始位、1个停止位，奇偶校验位和空格校验位都可以选择性支持。同时需要提供驱动程序，它与操作系统一起运行，负责与USB-CDC设备进行通信。
USB-CDC最大的优点是易于开发、广泛地应用在各类嵌入式系统中。它是一种通用接口，在各种不同的嵌入式设备之间进行数据传输容易，使得嵌入式设备与主机之间的数据通信更加简便和可靠。
JNI技术
JNI（Java Native Interface）提供了一种机制，可以通过Java程序访问和调用系统级别的本地代码。JNI桥梁提供的接口，通过这种方法可以访问操作系统提供的一系列底层功能和服务程序库（DLL）等等。
使用JNI技术，可以将Java程序中的特定代码使用非Java编写的本地符号（Native Symbol）函数替换，这些Symbol函数实际是由非Java编写的C或C++所编写的。这样，在Java程序中可以以一种可控的方式调用非Java程序。 JNI技术的应用，可以实现Java程序中代码与非Java程序的信息交互。这样可以实现跨平台，使得Java应用程序在多种平台上运行。
由于JNI使得Java程序可以访问本地应用程序的底层代码，它便具有广泛的应用场景。例如，基于JNI技术，可以使用Java语言编写嵌入式系统中的本地代码，从而在嵌入式系统和Java程序之间实现高效的数据传输和通信。
USB-CDC与JNI的融合
USB-CDC与JNI技术结合起来，可以使Java程序更加高效地处理数据传输。这种结合的方案可以分为两个方面：原生C应用程序中使用USB-CDC接口进行数据传输；使用Java程序中实现了JNI接口的本地库调用。
在原生C应用程序中使用USB-CDC接口进行数据传输，可以使用USB设备驱动程序（必须支持CDC设备）。数据被存储在一个缓冲区中，作为一系列命令发送到USB-CDC设备上。UDP数据包，或命令位流，都可以通过USB-CDC接口传输，随着USB-CDC设备处理，发送给主机上的驱动程序。
Java程序中，通过自定义编写JNI方式，在本地库中访问驱动程序内部结构和资源，通过USB接口进行数据请求和数据传输。JNI的本地库与驱动程序通信，通过USB-CDC驱动程序实现数据传输。同时，在JNI本地库中也可以对来自驱动程序的数据进行解析和处理，从而实现Java程序与USB设备数据的快速相互访问。
USB-CDC与JNI技术的优势
USB-CDC和JNI技术的融合，可以带来许多优势。首先，USB-CDC技术在嵌入式开发中已经广泛应用，设备和主机之间数据传输的稳定可靠性已经得到了证明。在这种环境下，通过JNI实现Java程序与USB设备的交互，并使用USB-CDC作为数据传输方式，可以轻松构建稳定可靠的数据传输通道。
其次，在使用Java编写应用程序时，通常存在内存垃圾回收和性能损失的问题。然而，在使用JNI技术时，Java的加速器可以直接实现Java程序与本地代码的交互。这个交互会更加高效和快速，因为C和C++语言不需要垃圾回收机制，并且对硬件直接编程方式更加积极主动。这可以在JNI本地库中实现复杂的算法，同时实现Java程序与USB-CDC数据传输的高效调用。
总结
本文介绍了一种使用USB-CDC和JNI技术结合的数据通信方式。USB-CDC技术及其协议被广泛应用在各种嵌入式设备之间，在数据传输上具有优秀的性能。而JNI技术则可以满足Java程序和底层代码之间的数据交互需求，并解决了Java程序在内存垃圾回收和性能损失等方面的问题。通过使用JNI技术和USB-CDC协议的融合方式，可以实现Java程序与USB设备之间数据传输和通信的高效稳定。这种数据通信方式可以适用于许多不同的嵌入式系统应用，具有重要的实用价值。