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Android 最近也在 IoT 正火熱的時候，推出了 Android Things 的 preview 版本.

Android Things 基本上跟寫 mobile app 是差不多的，而且多了 Things Support Library 提供給開發者使用，非常的便利.

[caption id="" align="aligncenter" width="600"] 出自 https://developer.android.com/things/sdk/index.html[/caption]

在第一次時間，也快速的測試 Android Things 是否可以連上 NAS，並透過 Node-Red + Dashboard 的方式，快速呈現 NAS IoT 的應用.

目前 Android Things 的 preview 版本，只有支援 3 種 IoT 開發裝置：

  • Intel Edison

  • NXP Pico i.MX6UL (台灣似乎不太好買到這一塊開發板)

  • Raspberry Pi 3


其它的開發裝置，未來應該會加入更多的選擇。

下面將開始介紹，如何使用 Android Things + NAS 的組合.

開始前，我們需要準備一些硬體工具：

  1. Raspberry Pi 3 + SD Card

  2. LED

  3. 電阻

  4. 開關

  5. 麵包板 + 跳線

  6. NAS 一台


軟體工具：

  1. Android Studio ( 需要使用 2.2 以上版本)

  2. Android adb debug tool

  3. Button and LED sample for Android Things


工具都準備完成後，可以先參考此連結，安裝 Android Things 到 Raspberry Pi 3上.

關於 Android Things image，這部份跟 Raspberry Pi 提供的 image 設定方式都一樣，只是跑在上面的作業系統不同.

完成後，將 Raspberry Pi 3 上電，過一會可以透過 adb 工具進行測試.

透過下面指令連到 Android Things, 成功連線會看到 connected to xxx 的訊息

$ adb connect "ip-address"
connected to xxxxx:5555


成功連線後，接下來就是開始來寫 Android Things 的 code.

將剛剛的範例先下載下來，並透過 Android Studio 進行編譯.

如果剛剛有透過 adb connect 連線成功，可以透過 Android Studio 直接編譯好的程式推送到 Android Things 上.

screen-shot-2016-12-30-at-5-37-49-pm

成功推送後，可以在 debug 的訊息欄裡面看到程式啟動成功的訊息.

12-30 10:01:48.665 20111-20111/com.example.androidthings.button I/ButtonActivity: Starting ButtonActivity
12-30 10:01:48.683 20111-20111/com.example.androidthings.button I/ButtonActivity: Configuring GPIO pins
12-30 10:01:48.690 20111-20111/com.example.androidthings.button I/ButtonActivity: Registering button driver


接著，我們要把剛剛準備好的 LED、電阻與 Button 接上，請參考下圖.

[caption id="attachment_236" align="aligncenter" width="604"]rpi3_schematics 來源: https://github.com/androidthings/sample-button[/caption]

完成後，開啟 Android Things，再執行剛剛的程式，就可以直接透過按鈕控制 LED 的開關，按壓住按鈕 LED 燈會恆量，放開則熄滅. (臨時找不到按鈕開關，用觸摸式感測器代替)

2016-12-30-18-09-26

寫到這邊，先來講解一下 Things Support Library 多了些什麼！

從 gradle config 中可以發現，多了兩個 library.

第一行，主要用來處理按鈕事件的處理，主要是針對使用 GPIO 的按鈕進行處理.

第二行，是 Things Support Library, 主要是 Android Things 相關 dependency library.
compile 'com.google.android.things.contrib:driver-button:0.1'

provided 'com.google.android.things:androidthings:0.1-devpreview'

Note: 目前 Android Things 提供用來處理硬體相關的 driver, 可以從 Android Things 的 GitHub 裡找到目前支援的類型有哪些(目前支援 12 種).

以下是使用 Things Support Library 來控制接上 GPIO 的按鈕.



PeripheralManagerService pioService = new PeripheralManagerService();

try {

    Log.i(TAG, "Configuring GPIO pins");

    mLedGpio = pioService.openGpio(BoardDefaults.getGPIOForLED());

    mLedGpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW);



    Log.i(TAG, "Registering button driver");

    // Initialize and register the InputDriver that will emit SPACE key events

    // on GPIO state changes.

    mButtonInputDriver = new ButtonInputDriver(

            BoardDefaults.getGPIOForButton(),

            Button.LogicState.PRESSED_WHEN_HIGH,

            KeyEvent.KEYCODE_SPACE);

    mButtonInputDriver.register();

} catch (IOException e) {

    Log.e(TAG, "Error configuring GPIO pins", e);

}

1: PeripheralManagerService 是用來管理開發板上的硬體服務
4: 設定 LED GPIO pin, 目前是透過 BoardDefaults 取得使用 BCM6 的腳位(參考相關 pin out)
5: 設定 pin out 為低電位
10: 使用 driver-button library 來控制按鈕的狀態，使用 BCM21 作為輸入，並且預設當按下按鈕為高電位(PRESSED_WHEN_HIGH)
14: 註冊按鈕, 並且使用 KeyEvent 的方式處理按壓事件.

成功註冊按鈕後，可以透過 onKeyDown 和 onKeyUp callback 來處理按鈕的事件.


@Override

public boolean onKeyDown(int keyCode, KeyEvent event) {

    if (keyCode == KeyEvent.KEYCODE_SPACE) {

        // Turn on the LED

        setLedValue(true);



        return true;

    }



    return super.onKeyDown(keyCode, event);

}



@Override

public boolean onKeyUp(int keyCode, KeyEvent event) {

    if (keyCode == KeyEvent.KEYCODE_SPACE) {

        // Turn off the LED

        setLedValue(false);



        return true;

    }



    return super.onKeyUp(keyCode, event);

}



/**

 * Update the value of the LED output.

 */

private void setLedValue(final boolean value) {

    try {

        mLedGpio.setValue(value);

    } catch (IOException e) {

        Log.e(TAG, "Error updating GPIO value", e);

    }

}

2, 14: 當按下或放開按鈕時的 callback.
30: 主要是用來處理當按鈕按下後，設定 LED 為高電位或低電位.

以上是如何透過按鈕來控制 LED 的亮滅，那我們要如何將 LED 的狀態傳回到 NAS 並將 LED 狀態進行回傳呢？其實很簡單，我們可以實作 MQTT 在 Android Things上，並將 LED 狀態回傳.

首先，先將 MQTT library 加入到 gradle config.
compile 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.0.2'

compile 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.0.2'

以下是如何實作 MQTT publish 和 subscribe，並將資料回傳到 MQTT Server


public class PiActivity extends Activity implements MqttCallback{



...

...



public void connectMQTT(){

    try {

        MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();

        client = new MqttClient("tcp://your-mqtt-server:1883", "JarvisPi", persistence);

        client.connect();

        client.setCallback(this);

        client.subscribe("PiLEDStatus");

    } catch (MqttException e) {

        e.printStackTrace();

    }

}



@Override

public void connectionLost(Throwable cause) {

    Log.d(TAG, "MQTT Connection Lost!");

}



@Override

public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {

    Log.d(TAG, "LED Status:" + topic + " msg:" + message.getPayload().toString());

}



@Override

public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {}



}

1, 19, 24, 29: 實作 MqttCallback
8: 資料暫存到 memory, 如果不使用此方式，會有錯誤訊息.
9: 連線資訊, 包含 MQTT server 位置, clientId
11: 套用 MqttCallback
12: subscribe PiLEDStatus
19: 連線失敗 callback
24: 收到 PiLEDStatus 的訊息

修改剛剛的 setLedValue, 並加上 MQTT 訊息的推送.


/**

 * Update the value of the LED output.

 */

private void setLedValue(final boolean value) {

    try {

        mLedGpio.setValue(value);



        MqttMessage message = new MqttMessage();

        if(value) {

            message.setPayload("true".getBytes());

        }else{

            message.setPayload("false".getBytes());

        }

        try {

            client.publish("PiLEDStatus", message);

        } catch (MqttException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        Log.i(TAG, "PiLEDStatus send...");

        

    } catch (IOException e) {

        Log.e(TAG, "Error updating GPIO value", e);

    }

}

8 - 13: 建立 MQTT message 容器
15: publish PiLEDStatus 並將訊息送到 MQTT Server

完成 MQTT 的實作後，再一次編譯程式，並推送至 Android Things.

接下來，開啟 NAS 的 Node-Red，建立一個 MQTT Node, 並 subscribe PiLEDStatus, 把輸出指向 Node-Red Dashboard.

screen-shot-2016-12-31-at-12-07-22-am

完成 Node-Red 的佈署後，可以即時的觀察每次按壓按鈕的狀態.

2016-12-30-18-19-37

Android Things 目前雖然還是 preview 的版本，但依照目前的 support library 完整性還蠻高的，而且 image 的大小也壓縮在 200MB 上下，看來算是輕量化的 Android Things，希望未來正式的版本推出後，支援的功能可以更多.

 
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