基于Android Things的LED灯开关试验探索

林鑫睿

摘要： Android Things是谷歌公司推出的新一代智能物联网操作系统，有效地降低了开发的难度。该文首先对Android Things的结构、优势和应用场景进行了分析，然后从硬件的准备、关键技术的实现来探讨如何基于Android Things来进行LED灯开关的操作试验，为学习Android Things提供了较好的实践案例。

关键词：物联网；Android Things；LED灯控制；树莓派

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）03-0084-02

1 Android Things技术

Android Things为谷歌公司在2016年12月发布的物联网操作系统。在图1的系统架构中可看出，Android Things通过Things Support Library库，扩展了核心Android框架，从而可使APP能够与手机上没有的硬件集成在一起。此外，出于优化的目的，Android Things只是选用了Android API的子集。由于嵌入式设备典型情况下是为用户呈现单个应用程序，因此在Android Things中一次只能运行一个应用程序，而且应用程序将随着系统自动启动。

Android Things带来了如下显著的优势：

1） 在标准上，通过谷歌的品牌和影响力，类似于Android手机操作系统，有望在业界中推动建立一个流行的智能物联网操作系统。

2） 在开发上，可以在Android Things中使用Java语言来编程，通过调用Android Things提供的有关API来操作硬件，此外还可以使用谷歌丰富的开发资源，降低实现难度。

3） 在效率上，使用Android Studio来开发和调试程序，直接可以在物联网硬件上运行，提高了开发效率。

4） 硬件价格低，Android Things对硬件的要求比Android要低。目前支持Androd Things的开发板有：NXP i.MX7D、NXP i.MX6UL、Raspberry Pi 3、Intel Edison、Intel Joule。

5） 机器学习能力：支持TensorFlow，能够将深度学习应用到物联网领域，提高物联网设备的智能性。

6） 安全性：通过Cloud IOT云平台来进行安全管理，依靠谷歌的安全团队技术，提高物联网产品的使用安全性，减少数据泄露和被攻击的几率。

可以将Android Things部署在多个物联网领域，例如：智慧城市、车联网、智能音箱、数字标牌、打印机等，但目前受开发板成本的限制，Android Things还没有开始大规模在商业市场上应用。

2 硬件准备

1） 树莓派（Raspberry PI）。树莓派作为专门用于学习计算机编程的微型电脑，具有体积小、功能强大、价格便宜的优点，因此在本实验中采用树莓派来安装Android Things。

2） 面包板。面包板是集成电路实验板，板上由若干个小插孔组成，用于插放各类电子元器件。中间部分的5个小插孔是纵向相互连通，而上、下部分的所有横向孔是相互连通的。面包板的优点在于不需要焊接，组装电路较快，而且可以重复使用电子元器件。

3） 其他配件：红、黄、蓝LED灯各1个，电阻3个、杜邦线若干、HDMI接口显示屏1个。

3 系统实现

3.1 功能介绍

通过APP操作界面设置LED灯的开和关，并通过滑动栏来控制开灯的闪烁频率。

3.2 软件开发环境配置

1） Android Studio 3.0对Android Things提供了支持，需要到谷歌开发者官网下载并安装。

2） 打开Android Studio，新建一个项目，设置目标Android设备为“Android Things”，并选择合适的API版本。

3.3 关键实现代码

实现的原理是获取连接在GPIO的引脚对象，通过该对象去访问连接在灯上的引脚BCM6，然后进行true/false的取值来发送接通/关闭引脚，从而实现对灯的管理。

1） 定义一个PeripheralManagerService对象：PeripheralManagerService是负责管理外设连接的类。

PeripheralManagerService service = new PeripheralManagerService（）；

2） 定义一个Gpio对象：Gpio对象用于读取输入设备的二进制状态（例如：按钮开关）和控制二进制输出设备的开关状态（例如：LED灯）。PeripheralManagerService对象的openGpio方法用于打开指定引脚名字的Gpio对象。

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

3） 通过Gpio对象的setDirection方法来配置 BCM6引脚为输出信号引脚。

mLedGpio.setDirection（Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW）；

4） 调用Gpio对象的setValue（true）方法打开LED，或者调用setValue（false）方法关闭LED。

5） 最后调用Gpio对象的close（）方法關闭端口的连接，释放资源。

本案例的运行结果如图5，6所示：

4 结论

Android Things能够和树莓派较好地结合，进行物联网的相关应用。在本实验搭建的LED环境中，可以作进一步的物联网扩展开发实验，例如：增加烟雾探测、温度、人体红外感应等类型的传感器，添加摄像头进行图像捕捉等。

参考文献：

[1] 谢景明，钟闰禄，陈长辉，等. Android移动开发项目式教程 [M].2版.北京：人民邮电出版社，2015.

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