ANDROID THINGS + NAS－觀察筆記

Android 最近也在 IoT 正火热的时候，推出了 Android Things 的 preview 版本.

Android Things 基本上跟写 mobile app 是差不多的，而且多了 Things Support Library 提供给开发者使用，非常的便利.

[gallery size="full" columns="1" ids="3043"]

出自 https://developer.android.com/things/sdk/index.html

在第一次时间，也快速的测试 Android Things 是否可以连上 NAS，并透过 Node-Red + Dashboard 的方式，快速呈现 NAS IoT 的应用.

目前 Android Things 的 preview 版本，只有支持 3 种 IoT 开发装置：

Intel Edison

NXP Pico i.MX6UL (台湾似乎不太好买到这一块开发板)

Raspberry Pi 3

其它的开发装置，未来应该会加入更多的选择。

下面将开始介绍，如何使用 Android Things + NAS 的组合.

开始前，我们需要准备一些硬件工具：

Raspberry Pi 3 + SD Card

电阻

开关

面包板 + 跳线

NAS 一台

软件工具：

Android Studio( 需要使用2 以上版本)

Android adb debug tool

Button and LED sample for Android Things

工具都准备完成后，可以先参考此连结，安装 Android Things 到 Raspberry Pi 3上.

关于 Android Things image，这部份跟 Raspberry Pi 提供的 image 设定方式都一样，只是跑在上面的操作系统不同.

完成后，将 Raspberry Pi 3 上电，过一会可以透过 adb 工具进行测试.

透过下面指令连到 Android Things, 成功联机会看到 connected to xxx 的讯息

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

成功联机后，接下来就是开始来写 Android Things 的 code.

将刚刚的范例先下载下来，并透过 Android Studio 进行编译.

如果刚刚有透过 adb connect 联机成功，可以透过 Android Studio 直接编译好的程序推送到 Android Things 上.

[gallery columns="1" size="full" ids="3044"]

成功推送后，可以在 debug 的讯息栏里面看到程序启动成功的讯息.

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

接着，我们要把刚刚准备好的 LED、电阻与 Button 接上，请参考下图.

[gallery columns="1" size="full" ids="3045"]

来源: https://github.com/androidthings/sample-button

完成后，开启 Android Things，再执行刚刚的程序，就可以直接透过按钮控制 LED 的开关，按压住按钮 LED 灯会恒量，放开则熄灭. (临时找不到按钮开关，用触摸式传感器代替)

[gallery columns="1" size="full" ids="3046"]

写到这边，先来讲解一下 Things Support Library 多了些什么！

从 gradle config 中可以发现，多了两个 library.

第一行，主要用来处理按钮事件的处理，主要是针对使用 GPIO 的按钮进行处理.

第二行，是 Things Support Library, 主要是 Android Things 相关 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 提供用来处理硬件相关的 driver, 可以从 Android Things 的 GitHub 里找到目前支持的类型有哪些(目前支持 12 种).

以下是使用 Things Support Library 来控制接上 GPIO 的按钮.

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 是用来管理开发板上的硬件服务
4: 设定 LED GPIO pin, 目前是透过 BoardDefaults 取得使用 BCM6 的脚位(参考相关 pin out)
5: 设定 pin out 为低电位
10: 使用 driver-button library 来控制按钮的状态，使用 BCM21 作为输入，并且默认当按下按钮为高电位(PRESSED_WHEN_HIGH)
14: 注册按钮, 并且使用 KeyEvent 的方式处理按压事件.

成功注册按钮后，可以透过 onKeyDown 和 onKeyUp callback 来处理按钮的事件.

@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: 当按下或放开按钮时的 callback.
30: 主要是用来处理当按钮按下后，设定 LED 为高电位或低电位.

以上是如何透过按钮来控制 LED 的亮灭，那我们要如何将 LED 的状态传回到 NAS 并将 LED 状态进行回传呢？其实很简单，我们可以实作 MQTT 在 Android Things上，并将 LED 状态回传.

首先，先将 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'

以下是如何实作 MQTT publish 和 subscribe，并将数据回传到 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: 实作 MqttCallback
8: 数据暂存到 memory, 如果不使用此方式，会有错误讯息.
9: 联机信息, 包含 MQTT server 位置, clientId
11: 套用 MqttCallback
12: subscribe PiLEDStatus
19: 联机失败 callback
24: 收到 PiLEDStatus 的讯息

修改刚刚的 setLedValue, 并加上 MQTT 讯息的推送.

/**

 * 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 并将讯息送到 MQTT Server

完成 MQTT 的实作后，再一次编译程序，并推送至 Android Things.

接下来，开启 NAS 的 Node-Red，建立一个 MQTT Node, 并 subscribe PiLEDStatus, 把输出指向 Node-Red Dashboard.

完成 Node-Red 的布署后，可以实时的观察每次按压按钮的状态.

[gallery columns="1" size="full" ids="3047"]

Android Things 目前虽然还是 preview 的版本，但依照目前的 support library 完整性还蛮高的，而且 image 的大小也压缩在 200MB 上下，看来算是轻量化的 Android Things，希望未来正式的版本推出后，支持的功能可以更多.

更多QIoT教学文 https://qiot.qnap.com/blog/tw/category/%E6%95%99%E5%AD%B8-tw/