Android Things Tutorial（一）Hello! Android Things!

認識Android Things

從2016年12月開始，Android開發人員多了一個新的選擇：Android Things。網頁裡面很豪邁的告訴你「If you can build an app, you can build a device」，它說的是如果你可以開發Android app，你也可以開發與設計Android設備。這些設備包含智慧家庭、自動化與各種嵌入式設備，它們運作的是Android Things作業系統，你可以使用Android Studio開發一個Android Things App，把App安裝到這些設備並運作以後，就可以執行各種與硬體的控制，例如控制電燈與馬達，還有讀取溫度與光線資訊。

對Android開發人員來說，想要進入嵌入式應用程式與物聯網的領域，這是一個最好的作業系統與開發平台。Android在2017年2月發表Android Things Developer Preview 2，有下列幾個重要的特性：

• 使用Android開發人員原來就已經熟悉的Android Studio開發工具
• 主要的程式設計語言同樣為Java
• 由Android Things提供與硬體互動的API，例如溫度感應器
• 目前支援的開發板有Raspberry Pi 3 Model B、NXP Pico i.MX6UL、Intel Edison與Intel Joule

因為開發Android Things App的方式，跟一般的Android App非常像，你可以很容易開發像這樣的應用程式：在Raspberry Pi運作的App，把連接的感應器資訊儲存到Firebase即時資料庫，另外也會接收即時資料庫最新的資訊，用來控制各種設備。Android App在使用者操作的時候，也可以儲存與接收Firebase即時資料庫的資訊：

我使用Android Things Developer Preview 2、Firebase和Raspberry Pi設計遠端智慧監控系統，這是示範的影片：

這個系統設計的比較靈活，你可以在系統運作的時候，為Raspberry Pi連接一個設備，在Android App新增一個控制項目後就可以控制它。這是示範的影片：

ThingsCommander系統使用Android Things Developer Preview 2，示範控制與讀取這些零件與模組：Raspberry Pi相機模組、LED、MCP3008類比數位轉換器、光敏電阻、可變電阻、搖桿模組、MQ2、BMP280氣壓與溫度模組、SSD1306單色顯示器、磁簧感應器模組、繼電器模組。這個系統的專案原始程式碼都已經公開在http://github.com/macdidi5/ThingsCommander。

需要的設備

在一般的情況下，開發行動電話或平板電腦的App，只需要一台個人電腦就可以了。開發Android Things App，除了同樣需要個人電腦外，還需要執行應用程式的硬體套件。開發Android Things App需要包含下列的主要項目：

• 個人電腦
• 無線（WiFi）或有線（RJ45）網路
• Raspberry Pi 3 Model B或其它開發板
• 基本零件

個人電腦

跟開發一般行動電話或平板電腦App一樣，Android Things App也採用Android Studio為開發工具，程式設計語言同樣為Java，應用程式的架構、設定檔也只有很少的差異。你可以在同一台電腦開發一般行動電話、平板電腦與Android Things App。

開發Android Things App的個人電腦，需要安裝下列的軟體：

• Java SE JDK 8
• 最新版本的Android Studio

網路

開發一般的Android App，可以在模擬裝置（AVD）上測試App，如果需要在實體裝置上測試，只要使用USB傳輸線連接實體裝置與電腦，Android Studio在偵測到實體裝置後，就可以把寫好的App安裝到實體裝置測試。

安裝好Android Things作業系統的Raspbery Pi，也是一個Android的設備，不過它必須透過無線或有線的網路，與開發應用程式的電腦連線以後，就可以把寫好的Android Things App安裝到Raspberry Pi執行測試。建議使用無線網路的連線會比較方便。

Raspberry Pi開發套件

• Raspberry Pi 3 Model B

  Raspberry Pi是由英國的Raspberry Pi基金會研發的單板電腦，主要的目的是用很便宜的硬體與自由開放軟體，提供學校電腦科學教育使用的產品。Raspberry Pi的大小跟一張信用卡差不多，已經有幾代不同的產品，目前最新的產品是Raspberry Pi 3 Model B，Android Things平台只有支援Raspberry Pi 3 Model B。

  下面是Raspberry Pi的正面圖片，有USB、RJ45、HDMI、GPIO和其它連接埠：
  
  下面是Raspberry Pi的背面圖片，右側中間有MicroSD記憶卡的插槽：
  

• Raspberry Pi電源轉換器

  提供電源給Raspberry Pi使用的電源轉換器，Raspberry Pi的電源連接埠是Micro USB，電壓是5V，電流為2.5A。

  一般行動電話使用的家用充電器，電壓輸出同樣為5V，不過電流輸出通常不到2.5A，雖然也可以用來提供電源給Raspberry Pi，不過在連接一些設備與零件以後，可能會有電流不足的問題。

• MicroSD記憶卡

  Raspberry Pi使用Micro SD記憶卡為儲存設備，目前不同容量與規格記憶卡的價差不大，建議使用「32GB、Class 10」。下列規格的Micro SD記憶卡都可以用來製作Android Things作業系統：

  • 32GB，Class 10或Class 8
  • 16GB，Class 10或Class 8

• USB轉TTL序列埠傳輸線

  使用USB轉TTL序列埠傳輸線連接Raspberry Pi與電腦，可以在連線後直接執行設定網路設定，或是查詢需要的資訊，例如Raspberry Pi的IP位址。這是比較建議的作法，可以省略為Raspberry Pi連接螢幕與鍵盤。

• HDMI連接線

  執行Raspberry Pi作業系統安裝與設定與其它各種應用，需要讓畫面顯示在螢幕或電視。Raspberry Pi 3 Model B具備 HDMI 輸出介面，使用一般的HDMI連接線連接到螢幕或電視，就可以顯示系統的畫面。

  開發與測試Android Things App的過程，通常不需要連接螢幕。不過在第一次啟動Android Things作業系統，為它設定網路連線的時候，就需要在螢幕上查詢IP位址。所以建議在設定網路連線的時候，借用原來個人電腦或其它影音設備的HDMI連接線。

• USB鍵盤

  在一般的情況下，並不需要特別為Raspberry Pi購買一個專用的鍵盤，少數的Android Things App在運作的時候，需要使用連接到Raspberry Pi的鍵盤執行測試。

基本零件

Raspberry Pi在安裝好Android Things作業系統以後，可以在Raspberry Pi上的GPIO連接各種感應器與設備，例如LED、馬達與溫度感應器。你可以在連接各種設備與零件後，撰寫Android Things App控制設備與讀取資訊。

後續的內容會說明需要設備與零件，不過麵包板、LED和開關，可以執行基本的開發與測試：

把設備與零件連接到Raspberry Pi的GPIO，需要使用像這樣的公母杜邦線：

另外在麵包板上也需要像這樣的麵包板連接線：

使用上面介紹的基本零件，就可以學習與設計基本的Android Things App。

下一步

Android Things App是在Raspberry Pi這類開發板上運作的，它們是用來執行控制硬體或讀感應器的資訊，所以你必須準備好這些額外的硬體設備。接下來會介紹開發環境的安裝與設定。

相關的檔案都可以在GitHub瀏覽與下載。

http://github.com/macdidi5/Android-Things-Tutorial

後續 >> Android Things Tutorial（二）建立Android Things開發環境