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Google 新物联网平台初体验—Android Things

本文为 Qunar 技术沙龙投稿,版权归原作者所有,未经允许,请勿转载。
原文地址:http://mp.weixin.qq.com/s/RW1_4mNjFmInpgdbpTpgeg
作者:彭呈祥,去哪儿网大住宿事业部 Android 开发工程师,毕业于江西农业大学,2014 年加入去哪儿网,目前主要工作为去哪儿酒店 Android 相关客户端开发。致力于 Android 技术研发、性能提高和流程优化,项目管理规范化和自动化。
CSDN 有奖征稿啦】技术之路,共同进步,欢迎投稿、给文章纠错,请发送邮件至mobilehub@csdn.net,或加微信 tree-rain-chen。

一、你应该了解的 Android Things 的知识

1. Andorid Things 是神马?

Google 物联网操作系统 Android Things,它可以运行在有线扬声器、智能温控器、安全摄像头、路由器等设备上,Google 的理念是通过 Android Things 让 Android 开发者与公司能够以他们过去的开发方式继续开发物联网硬件设备。结合 Google 为物联网推出的通讯协议 Weave,Android Things 将会在 Google 的物联网战略中发挥重要作用。

2. Andorid 和 Android Things 是啥关系?

在深入了解它的开发之前,你应该了解如下几点:

  • 是 Google 为 Google Brillo(Google 在 2015 年宣布的一款物联网操作系统)更改名称后的新版系统;
  • Brillo 核心也是 Android 系统,但是它把 C++作为主要开发环境,开发和部署明显不同于常规的 Android。而 Android Things 则面向所有的 Java 开发者,使用 Android Studio 作为开发工具,开发过程和 Android 几乎相同;
  • 支持 Google API for Android 的一个子集(如:Firebase,Admob 和 Maps 等),要求用户输入或者证书认证的 API 对于应用不可用;
  • 开机启动自动运行你开发的 App,不存在系统的 App,系统应用标准套件(如:Calendar,Contacts,Settings 等)和 Content Provider,开发过程中应该避免使用这些 Intent 和 Content Provider;
  • 继承了核心的 Andorid 框架,并由 Things Support Library 提供了额外的 API,这些 API 允许应用集成在手机上没有的新硬件;
  • 使用 Android 相同的 UI toolkit,支持图形用户界面。开发的应用占据了全部显示区域,没有系统栏和导航按钮,所以不支持 Notification。但是它也不强制要求显示设备,没有显示时 Activity 仍然是主要的 App 组件,输入事件分发 Acitivity;
  • 不支持在运行时请求权限,因为嵌入式设备不能保证有 UI 来显示运行时对话框,你需要在清单文件中声明权限,在安装的时候被授予。

二、树莓派 3 上手就是这么简单

1. 咱们一起来唠唠树莓派吧

官方推荐的开发板有 Intel Edison、NXP Pico i.MX6UL 和 Raspberry Pi 3(树莓派 3)。树莓派是世界上最流行的单板计算机,3 Model B 是最新的版本。它提供了如下配置:

  • 一个双核 64 位 ARM Cortext-A53 1.2GHz CPU(512M 的内存,在背面);
  • 400 MHz GPU;
  • 电源接口;
  • HDMI 和 DSI 视频接口;
  • 音频接口;
  • 有线、无线网络和蓝牙 4.1 模块;
  • 4 个 USB 2.0 接口;
  • 40-针 GPIO 连接器用于连接外设;
  • SD 卡存储(在侧边);

2. 手把手教你安装你自己的 Android Things

  • 准备你的硬件设备,如:1-树莓派 3 开发板,2-电源线,3-HDMI 转接线(连接显示器),4-SD 卡等和 5-网线;

  • 在你的电脑上插入 8G 或者更大的 SD 卡;

  • 下载你的开发板(以树莓派 3 为例)对应的系统镜像(https://developer.android.com/things/preview/download.html),并解压 img 文件;

  • 下载你使用的操作系统对应的(以 Windows7 为例)Win32DiskImager,并安装(https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/);
  • 以管理员用户启动 Win32DiskImager,选择解压的 ImageFile,选择插入的 SD 卡磁盘,点击 Write 等待写入完毕;

注意:千万小心!!如果选择的磁盘不是 SD 卡,会损坏该磁盘中的数据;

  • 将你的 SD 卡插入到开发板中,连接开发板的 1-电源、2-HDMI 转接线和 3-网线;

  • 打开电源,显示器就会输出相关启动信息,启动成功后显示如下;

  • 使用 adb tools 通过 ip(通过路由器可查看)连接开发板安装的 Androoid Things 系统(显示 Wi-Fi 和网络连接 ip);

三、来跑一个 Demo 耍耍

这里我们以官方提供的 sample-simplepio 项目的 blink 模块为例,这样给大家演示一下如何使用 Android Studio 和树莓派 3 开发板,进行 Android Things 项目的开发;

1. 克隆代码

2. 导入工程

Open an existing Android Studio Project->选择 sample-simplepio 项目->OK->按照默认引导导入项目;

3. 工程目录

sample-simplepio 项目运行基本的代码练习 PIO API, 项目包含 3 个模块,每个例子是一个可以独立运行的 Android 模块。这里我们仅仅使用 blink 模块跟大家演示和介绍:

4. 硬件准备

在搭建电路之前,我们列举一下需要的硬件设备:

 树莓派 3 开发板 1 块
 LED 灯 1 个
 电阻 1 个
 面包板 1 块

5. 电路搭建

根据下面的电路设计图,使用相关的元器件搭建电路如下(注意正极连接 BCM6 引脚,负极连接 Ground 引脚 ):

6.连接系统

连接好树莓派开发板,启动 Android Things 系统,并在开发电脑中使用 adb connect 命令连接到开发板(这样你就可以在构建运行的时候选择树莓派开发板进行安装了 );

7. 项目概述

该项目实现了使用 SeekBar UI 控件来控制电路中 LED 等闪烁频率的功能,主要使用了 GPIO API 进行如下处理:

 使用 PeripheralManagerService 来打开一个连接到 GPIO 端口的 LED 连接;
 使用 DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW 配置端口;
 给 setValue()方法传递 getValue()相反的值来改变 LED 的状态;
 使用 Handler 来执行触发 GPIO 的事件,在一段时间后再次触发;
 当应用程序不在需要 GPIO 连接的时候,关闭 Gpio 资源;

原有官方的 Demo 上我进行相关的修改,使用一个 SeekBar 来控制 LED 等的闪烁频率;

sample-simplepio\blink\build.gradle:

sample-simplepio\blink\src\main\AndroidManifest.xml:

BlinkActivity.java:实现 SeekbarUI 控制界面,并且向 Gpio 接口引脚发送指定频率的信号;

public class BlinkActivity extends Activity {
    private static final String TAG = BlinkActivity.class.getSimpleName();
    //LED 闪烁时间间隔,单位毫秒
    private int interval_between_blinks_ms = 1000;

    //控制 LED 灯闪烁频率控件
    private SeekBar mSeekbar;
    //当前 LED 等闪烁频率
    private TextView mSeekbarValue;
    private Handler mHandler = new Handler();
    //Gpio 接口对象
    private Gpio mLedGpio;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        Log.i(TAG, "Starting BlinkActivity");
        setContentView(R.layout.blink_activity);
        mSeekbarValue = (TextView) findViewById(R.id.seekBar_value);
        mSeekbar = (SeekBar) findViewById(R.id.seekBar);
        mSeekbar.setProgress(interval_between_blinks_ms);
        mSeekbar.setOnSeekBarChangeListener(new SeekBar.OnSeekBarChangeListener() {
            @Override
            public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int i, boolean b) {
                mSeekbarValue.setText("LED between time:" + i + "ms");
                //通过 SeekBar 控件改变 LED 等闪烁频率
                interval_between_blinks_ms = i;
            }
            @Override
            public void onStartTrackingTouch(SeekBar seekBar) { }
            @Override
            public void onStopTrackingTouch(SeekBar seekBar) { }
        });

        // 使用指定引脚名称,PeripheralManagerService 来打开一个连接到 GPIO 端口的 LED 连接 
        PeripheralManagerService service = new PeripheralManagerService();
        try {
            String pinName = BoardDefaults.getGPIOForLED();
            mLedGpio = service.openGpio(pinName);
            //设置引脚为输出信号
            mLedGpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW);
            Log.i(TAG, "Start blinking LED GPIO pin");

            //Post 一个 Runnable 对象,在指定的时间间隔持续的改变 GPIO 接口的状态,使得 LED 等闪烁
            mHandler.post(mBlinkRunnable);
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "Error on PeripheralIO API", e);
        }
    }
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        //从 Handler 中移除 blink Runnable 对象
        mHandler.removeCallbacks(mBlinkRunnable);
        Log.i(TAG, "Closing LED GPIO pin");
        try {
            //页面销毁,当应用程序不在需要 GPIO 连接的时候,关闭 Gpio 资源
            mLedGpio.close();
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "Error on PeripheralIO API", e);
        } finally {
            mLedGpio = null;
        }
    }

    private Runnable mBlinkRunnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 如果 GPIO 引脚已经关闭,则退出 Runnable
            if (mLedGpio == null) {
                return;
            }
            try {
                //使用 setValue()方法传递 getValue()相反的值来改变 LED 的状态;
                mLedGpio.setValue(!mLedGpio.getValue());
                Log.d(TAG, "State set to " + mLedGpio.getValue());
                mHandler.postDelayed(mBlinkRunnable, interval_between_blinks_ms);
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Error on PeripheralIO API", e);
            }
        }
    };
}

blink_activity.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
              android:layout_width="match_parent"
              android:layout_height="match_parent"
              android:orientation="vertical">
    <!--控制 LED 灯闪烁频率 SeekBar 控件-->
    <SeekBar
        android:id="@+id/seekBar"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:max="1000"
        android:progress="1000"/>
    <!--LED 等当前闪烁频率-->
    <TextView
        android:id="@+id/seekBar_value"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_gravity="center_horizontal"
        android:textSize="30dp"/>
</LinearLayout>

8. 项目运行

选择 blink 模块,点击运行,选择树莓派(Iot_rpi3)安装程序;

注意:如果工程导入构建的过程中,提示升级 Build Tools,则按照 Android Studio 引导升级即可。Android Things 要求:

 SDK Tools 为 24 或者更高版本;
 Android SDK 为 7.0(API 24)或者更高版本;

9. 安装成功

应用安装成功后,显示器上显示如下;

电路板运行效果,看上图。

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