基于Android系統和WIFI技術研究

孫永偉

摘 要：本文主要介紹了Android系統和WIFI技術。Android系統作為一款開放性的第三方軟件，開發簡單方便，兼容性和通用型強，現在廣泛應用智能家居行業，進行遠程監測控制。WIFI技術主要簡介了WIFI網絡的配置模式，在小區、商場等場所形成局域網絡，作為信息傳遞的媒介，也得到了廣泛的應用。

關鍵詞：Android;系統;WIFI技術

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0052-02

1 Android系統簡介

Android系統是一款開源的手機操作系統，由Google公司在2007年的時候發布，是基于Linux平臺的，該平臺由操作系統、應用程序、中間連接和用戶界面等部分構成。經過幾年的發展，到2010年，得到官方認證的應用數量已突破10萬個，并且增長非常迅速;2011年，日新增用戶數量達到30萬部，總數則達到了1.35億，并成為市場占有率最高的智能手機系統，達到48%;2012年，Android應用商店有超過40萬活躍應用，且基本免費，Android手機銷售總額占全球智能手機銷售總額的49.2%。可見Android系統已以強大的優勢占領智能手機市場，并且成為智能手機操作系統的首選。

Android系統的問世，對于智能手機行業具有革命性的意義，甚至掀起了“Android風暴”，在不久的將來還有可能應用到微波爐、電冰箱等家用電器上，在智能家居行業占有重要地位，發展前景非常廣闊。Android系統在短時間內風靡全球，與它的以下特性有很大關系：

（1）系統的開放性：Android是一款對開發者開放的操作系統，基于Linux內核，對消費者應用和廠商開發都有巨大的吸引力。任何人無需繳納任何授權許可費便可以獲得下至操作系統上到應用程序的所有類別的軟件，Android開發手機聯盟還允許任何移動終端廠商的加入，并可以根據需求對系統進行修改和擴展。

（2）系統易于開發：Android平臺給開發者提供一個十分自由、開放、多樣的開發環境，最上層的用戶應用軟件分別由各公司自行開發，但是普遍采用JAVA語言，其作為面向對象的開發語言，代碼簡單、開發周期短、難度低，促進了Android平臺的多樣化發展。

（3）硬件的豐富性：雖然Android系統的自由、開放、多樣的特點導致不同廠商推出千變萬化、各具風格的應用程序，但是卻不會影響到不同設備之間的數據同步以及應用程序的兼容性問題，甚至可以將塞班中的一些優秀應用轉移到IPHONE上使用。

（4）與Google服務的無縫銜接：Google作為互聯網行業的龍頭老大，擁有諸如Google地圖、搜索、郵件等方面的優質服務，而Android系統具有相應的成熟模塊，可以與這些服務進行無縫銜接。

1.1 Android系統架構

Android系統架構是一種與Linux操作系統類似的系統，采用了網絡分層的架構，從低到高分別是Linux核心框架層、系統運行庫層、應用程序架構層、應用程序層四層。Android系統架構圖如圖1所示。

（1）Linux核心框架層：基于Linux2.6來提供核心系統服務，包括安全性、內存管理、進程管理、網絡協議棧和驅動模型等。

（2）系統運行庫層：Android的系統運行庫層由兩部分組成，一個是系統庫，另一個是Android程序庫。Android包含一套C/C++庫，Android系統的各個組件都在使用，這些功能是通過Android應用框架暴露給Android開發人員的。系統庫是應用程序框架的支撐，是連接應用程序框架層與Linux內核層的重要紐帶。

（3）應用程序架構層：Android系統核心由多個Google公司發布的采用API框架制作的系統服務程序組成，各服務程序之間通過通信機制互相發送消息和傳輸數據，同時可被開發人員開發應用所用，但必須遵循框架開發的基本原則。

（4）應用程序層：Android系統的應用層實際就是一個核心應用程序集合，所有的系統應用，比如瀏覽器、地圖、通訊錄、日歷等，以及后續安裝的第三方的應用軟件，比如QQ、微信、美團、支付寶等。

1.2 Android應用組件

Android應用組件是Android應用程序的基本組成單元，每個組件都是系統程序進入應用程序的一個入口點。Android系統有四種不同類型的組件：活動（Activity）、服務（Service）、廣播接收器（Broadcast Receive）、內容提供商（Content Provider）等，各組件之間的關系和工作過程如圖2所示。

活動（Activity）：一個Activity代表一個單獨的擁有用戶界面的屏幕，一個應用程序可由多個Activity組成，它們之間互相獨立但又能相互跳轉，不同的應用程序可以啟用這些中的任何一個，此時上一個屏幕被設置為暫停狀態而被壓入歷史堆棧中保存;

服務（Service）：Service是一種沒有用戶界面的長生命周期、在后臺運行的進程，這個進程能處理一個遠程調用或者長時間操作，并且可以和其他組件進行交互;

廣播接收器（Broadcast Receive）：Broadcast Receiver組件用于響應整個系統的廣播通知，是一種普遍運用在應用程序之間用以傳輸信息的通信方式，沒有用戶界面但可以啟用其他組件來完成某些工作;

內容提供商（Content Provider）：一種實用的應用程序之間共享數據的方式，應用程序在權限允許的情況下都可以通過Content Provider查詢或修改其他應用程序的數據。

1.3 Windows下Android開發環境的搭建

Android開發環境的安裝和配置是開發Android應用程序的前提，也是深入了解Android平臺的重要途徑。這里簡要介紹在Windows下搭建Android開發環境的主要過程：

（1）安裝JDK和Eclipse工具，并配置JDK環境變量;

（2）下載SDK軟件開發工具包;

（3）安裝Eclipse集成開發環境的ADT插件，為開發應用程序提供完整和強大的開發環境;

（4）配置Android開發環境并創建虛擬設備AVD模擬器，從而能在電腦上直接測試應用程序;

配置開發環境完成后運行模擬器，運行界面如圖3所示。

2 WIFI技術簡介

隨著用戶對無線網絡通訊的需求日益增長，越來越多的無線通訊協議被制定出來，推動了全球無線網絡設備迅猛發展的態勢，而WIFI作為一種新興的短距離無線傳輸技術，以其獨有的優勢備受各界關注。WIFI作為一種可以使手機、筆記本電腦等智能終端互相通信的高頻無線傳輸技術，基于802.11x協議建立，采用2.4GHz或5GHz的工作頻段，數據傳輸速率最高可達54Mbps，覆蓋范圍30-300m，安全性略差于藍牙技術，基本能滿足社會發展的信息化要求，具有不受布線條件限制、電波覆蓋范圍廣、傳輸速度快、發射功耗低、健康安全等特點，因此近年來發展迅速、應用廣泛，自1997年推出第一代WIFI技術協議802.11以來，經過十年的發展，無線傳輸速度從最初的2M提升到150M、300M、450M甚至是600M，智能手機、平板電腦、IPTV、游戲機等數碼產品甚至包括汽車等公共交通工具都已配置WIFI功能，到2014年，全球配備WIFI功能的智能電子終端已經超過50億臺，第五代WIFI協議—802.11ac也應運而生。中國作為WIFI全球最大的市場，已經成為國內三大電信運營商搶奪市場占有率的主戰場，成為學習生活、工業生產、商業辦公必不可少的通信手段。

WIFI的通常配置一般包括一個或多個接入點AP（Access Point）和一個或多個客戶終端（無線網卡）。工作時，每個AP接入點每隔100ms將服務單元標識SSID（即網絡名稱）通過beacons（信標）封包后廣播，由于封包長度很短并且傳輸速率為1Mbps，因此可以確保能接受到封包的客戶終端可以在最低1Mbps的速率下工作。接收到廣播后，客戶終端可以選擇是否接入該AP，或根據信號強度判斷與同一SSID的哪個AP相連。基于不同的配置，WIFI網絡有以下兩種工作模式：

（1）InfraStructure模式：由一個或多個與網絡連接的AP和一系列無線客戶終端組成，這些終端可以經由AP實現互相通信。一個AP和若干終端組合可以構成一個BSS（基本服務集合），兩個或多個相同無線頻率的BSS構成一個ESS（擴展服務集合），客戶終端通過AP訪問有線網上內容。

（2）Adhoc模式：由一些列無線客戶終端構成，能在不需要AP的情況下實現同一IBSS（獨立基本服務單元）下終端的相互通信，如圖4所示。

針對本文擬設計的有手機業主通過WIFI模式實現身份驗證和電梯控制的功能，考慮到一個電梯控制器要與多臺手機終端進行通信，因此采用InfraStructure工作模式，AP接入點位于電梯控制器，手機終端可以在所構成的BSS下通過AP訪問控制器，由控制器內部算法驗證身份并控制電梯運行，同時把電梯運行狀態等信息通過AP反饋至業主手機，從而在界面上顯示。

參考文獻

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