基于Android Things的LED燈開關試驗探索

林鑫睿

摘要： Android Things是谷歌公司推出的新一代智能物聯網操作系統，有效地降低了開發的難度。該文首先對Android Things的結構、優勢和應用場景進行了分析，然后從硬件的準備、關鍵技術的實現來探討如何基于Android Things來進行LED燈開關的操作試驗，為學習Android Things提供了較好的實踐案例。

關鍵詞：物聯網；Android Things；LED燈控制；樹莓派

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）03-0084-02

1 Android Things技術

Android Things為谷歌公司在2016年12月發布的物聯網操作系統。在圖1的系統架構中可看出，Android Things通過Things Support Library庫，擴展了核心Android框架，從而可使APP能夠與手機上沒有的硬件集成在一起。此外，出于優化的目的，Android Things只是選用了Android API的子集。由于嵌入式設備典型情況下是為用戶呈現單個應用程序，因此在Android Things中一次只能運行一個應用程序，而且應用程序將隨著系統自動啟動。

Android Things帶來了如下顯著的優勢：

1） 在標準上，通過谷歌的品牌和影響力，類似于Android手機操作系統，有望在業界中推動建立一個流行的智能物聯網操作系統。

2） 在開發上，可以在Android Things中使用Java語言來編程，通過調用Android Things提供的有關API來操作硬件，此外還可以使用谷歌豐富的開發資源，降低實現難度。

3） 在效率上，使用Android Studio來開發和調試程序，直接可以在物聯網硬件上運行，提高了開發效率。

4） 硬件價格低，Android Things對硬件的要求比Android要低。目前支持Androd Things的開發板有：NXP i.MX7D、NXP i.MX6UL、Raspberry Pi 3、Intel Edison、Intel Joule。

5） 機器學習能力：支持TensorFlow，能夠將深度學習應用到物聯網領域，提高物聯網設備的智能性。

6） 安全性：通過Cloud IOT云平臺來進行安全管理，依靠谷歌的安全團隊技術，提高物聯網產品的使用安全性，減少數據泄露和被攻擊的幾率。

可以將Android Things部署在多個物聯網領域，例如：智慧城市、車聯網、智能音箱、數字標牌、打印機等，但目前受開發板成本的限制，Android Things還沒有開始大規模在商業市場上應用。

2 硬件準備

1） 樹莓派（Raspberry PI）。樹莓派作為專門用于學習計算機編程的微型電腦，具有體積小、功能強大、價格便宜的優點，因此在本實驗中采用樹莓派來安裝Android Things。

2） 面包板。面包板是集成電路實驗板，板上由若干個小插孔組成，用于插放各類電子元器件。中間部分的5個小插孔是縱向相互連通，而上、下部分的所有橫向孔是相互連通的。面包板的優點在于不需要焊接，組裝電路較快，而且可以重復使用電子元器件。

3） 其他配件：紅、黃、藍LED燈各1個，電阻3個、杜邦線若干、HDMI接口顯示屏1個。

3 系統實現

3.1 功能介紹

通過APP操作界面設置LED燈的開和關，并通過滑動欄來控制開燈的閃爍頻率。

3.2 軟件開發環境配置

1） Android Studio 3.0對Android Things提供了支持，需要到谷歌開發者官網下載并安裝。

2） 打開Android Studio，新建一個項目，設置目標Android設備為“Android Things”，并選擇合適的API版本。

3.3 關鍵實現代碼

實現的原理是獲取連接在GPIO的引腳對象，通過該對象去訪問連接在燈上的引腳BCM6，然后進行true/false的取值來發送接通/關閉引腳，從而實現對燈的管理。

1） 定義一個PeripheralManagerService對象：PeripheralManagerService是負責管理外設連接的類。

PeripheralManagerService service = new PeripheralManagerService（）；

2） 定義一個Gpio對象：Gpio對象用于讀取輸入設備的二進制狀態（例如：按鈕開關）和控制二進制輸出設備的開關狀態（例如：LED燈）。PeripheralManagerService對象的openGpio方法用于打開指定引腳名字的Gpio對象。

Gpio mLedGpio= service.openGpio（"BCM6"）；

3） 通過Gpio對象的setDirection方法來配置 BCM6引腳為輸出信號引腳。

mLedGpio.setDirection（Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW）；

4） 調用Gpio對象的setValue（true）方法打開LED，或者調用setValue（false）方法關閉LED。

5） 最后調用Gpio對象的close（）方法關閉端口的連接，釋放資源。

本案例的運行結果如圖5，6所示：

4 結論

Android Things能夠和樹莓派較好地結合，進行物聯網的相關應用。在本實驗搭建的LED環境中，可以作進一步的物聯網擴展開發實驗，例如：增加煙霧探測、溫度、人體紅外感應等類型的傳感器，添加攝像頭進行圖像捕捉等。

參考文獻：

[1] 謝景明，鐘閏祿，陳長輝，等. Android移動開發項目式教程 [M].2版.北京：人民郵電出版社，2015.

[2] Google， Things[EB/OL].[2018-01-03]. https：//developer.android.google.cn/things/index.html.