使用Android应用程序实现与Arduino开发板进行通讯

风筝

想要从Android手机中发送文字到Arduino开发板吗？请看下文的介绍！

所需的材料

●    支持USB主机模式的Android手机（即支持OTG）。检查您的手机是否使用Play商店中的USB Host Diagnostics应用程序。

●    Arduino Uno R3开发板。

●    Arduino USB电缆

●    USB OTG电缆 - 需要将其连接到Arduino的USB和智能手机的micro-USB端口。

●    Android Studio - 您需要安装和设置。这很容易做到。 Android Studio通过预测和代码生成使应用程序开发更容易。您还可以按照本文在计算机上设置Android Studio。

Android应用程序的主要组件

Android应用中有3个主要文件：

●    MainActivity.java

这是Java代码所在的位置。它控制着应用程序的运行方式。

●    activity_main.xml中

这包含应用程序的布局，即组件或类似小部件的按钮、TextViews等。

●    AndroidManifest.xml中

您可以在此处定义应用程序必须启动的时间、所需的权限以及需要访问的硬件。

还有许多其他文件，但它们都是在这三个文件的帮助下链接在一起的。

互动可以被描述为用户与电话交互的屏幕。互动包含按钮、文本字段、图像等小部件，这些小部件有助于传输信息。本教程将使用一个互动，即Main Activity，它将用户的输入发送到Arduino并显示收到的文本。

布局

我们将为USB应用程序和蓝牙应用程序使用相同的布局。这是一个简单的小工具，需要最少的小部件来测试设备之间的连接。

如您所见，它有一个EditText小部件，用于从用户获取输入，按钮以启动连接、传输数据、结束连接和清除TextView。收到的数据显示在TextView（按钮下方的空白部分）中。

这是XML的一部分。由于按钮的代码类似，我只截取了一小部分。

1. <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
   
2. 
   
3.     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent"
   
4. 
   
5.     android:layout_height="match_parent"
   
6.    
   
7.     android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
   
8. 
   
9.     android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
   
10. 
    
11.     android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    
12. 
    
13.     android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context=".MainActivity">
    
14. 
    
15.     <EditText
    
16. 
    
17.         android:layout_width="wrap_content"
    
18. 
    
19.         android:layout_height="wrap_content"
    
20. 
    
21.         android:id="@+id/editText"
    
22. 
    
23.         android:layout_alignParentTop="true"
    
24. 
    
25.         android:layout_alignParentRight="true"
    
26. 
    
27.         android:layout_alignParentEnd="true"
    
28. 
    
29.         android:layout_alignParentLeft="true"
    
30. 
    
31.         android:layout_alignParentStart="true" />
    
32. 
    
33.     <Button
    
34. 
    
35.         android:layout_width="wrap_content"
    
36. 
    
37.         android:layout_height="wrap_content"
    
38. 
    
39.         android:text="Begin"
    
40. 
    
41.         android:id="@+id/buttonStart"
    
42. 
    
43.         android:layout_below="@+id/editText"
    
44. 
    
45.         android:layout_alignParentLeft="true"
    
46. 
    
47.         android:layout_alignParentStart="true"
    
48. 
    
49.         android:onClick="onClickStart"/>
    
50. 
    
51.     <TextView
    
52. 
    
53.         android:layout_width="wrap_content"
    
54. 
    
55.         android:layout_height="wrap_content"
    
56. 
    
57.         android:id="@+id/textView"
    
58. 
    
59.         android:layout_below="@+id/buttonSend"
    
60. 
    
61.         android:layout_alignParentLeft="true"
    
62. 
    
63.         android:layout_alignParentStart="true"
    
64. 
    
65.         android:layout_alignRight="@+id/editText"
    
66. 
    
67.         android:layout_alignEnd="@+id/editText"
    
68. 
    
69.         android:layout_alignParentBottom="true" />
    
70. 
    
71. </RelativeLayout>

复制代码

我在这里使用了RelativeLayout，这意味着每个小部件都是根据它周围的小部件进行排列的。可以使用Design Tab轻松地重新创建布局，您可以在其中将窗口小部件拖放到任何位置。单击按钮时，我们必须描述需要执行的操作。为此，使用OnClick方法。在按钮的XML中指定方法的名称。为此，请添加以下行：

1. android:onClick="onClickMethod"

复制代码

现在将鼠标悬停在此行上，左侧会弹出一条警告，如下所示：

单击“创建'OnClick ...”。这将自动为MainActivity.java中的onClick方法注入代码。您必须为每个按钮执行此操作。

USB串行库

在Android中设置串行连接是一件非常麻烦的事情，因为它需要你手动配置很多东西，所以我一直在寻找一些自动完成这一切的库。我测试了其中的一些，最后由Github用户felHR85定位于UsbSerial库。在我找到的所有相关库中，这是唯一一个仍在更新的库。它很容易设置和使用。要将此库添加到项目中，请从Github下载最新的JAR文件。将其移动到项目目录中的“libs”文件夹。然后，在Android Studio的文件浏览器中，右键单击JAR并选择“添加为库”。

程序流程

这是我们将如何进行的简要概述。每个活动都有一个onCreate()方法，该方法是在创建活动时运行的。无论您想要在开始时运行什么代码都必须放在其中。请注意，从设备读取是异步的，这意味着它将继续在后台运行。这样做是为了尽快收到数据。

打开连接

首先，让我们为Begin按钮定义onClick方法。单击时，它应搜索所有连接的设备，然后检查Arduino的供应商ID是否与连接的设备的供应商ID相匹配。如果找到，则必须向用户请求许可。每个USB从设备都有一个供应商和产品ID，可用于识别应该使用哪些驱动程序。任何Arduino的供应商ID都是0x2341或9025。

1. public void onClickStart(View view) {
   
2. 
   
3.         HashMap usbDevices = usbManager.getDeviceList();
   
4.         if (!usbDevices.isEmpty()) {
   
5.             boolean keep = true;
   
6.             for (Map.Entry entry : usbDevices.entrySet()) {
   
7.                 device = entry.getValue();
   
8.                 int deviceVID = device.getVendorId();
   
9.                 if (deviceVID == 0x2341)//Arduino Vendor ID
   
10.                 {
    
11.                     PendingIntent pi = PendingIntent.getBroadcast(this, 0,
    
12.                      new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0);
    
13.                     usbManager.requestPermission(device, pi);
    
14.                     keep = false;
    
15.                 } else {
    
16.                     connection = null;
    
17.                     device = null;
    
18.                 }
    
19. 
    
20.                 if (!keep)
    
21.                     break;
    
22.             }
    
23.         }
    
24.     }
    

复制代码

现在让我们定义BroadcastReceiver来接收广播以询问用户权限，并在连接设备时自动启动连接，并在断开连接时关闭连接。

1. private final BroadcastReceiver broadcastReceiver = new BroadcastReceiver() { //Broadcast Receiver to automatically start and stop the Serial connection.
   
2.         @Override
   
3.         public void onReceive(Context context, Intent intent) {
   
4.             if (intent.getAction().equals(ACTION_USB_PERMISSION)) {
   
5.                 boolean granted =
   
6.                 intent.getExtras().getBoolean(UsbManager.EXTRA_PERMISSION_GRANTED);
   
7.                 if (granted) {
   
8.                     connection = usbManager.openDevice(device);
   
9.                     serialPort = UsbSerialDevice.createUsbSerialDevice(device, connection);
   
10.                     if (serialPort != null) {
    
11.                         if (serialPort.open()) { //Set Serial Connection Parameters.
    
12.                             setUiEnabled(true); //Enable Buttons in UI
    
13.                             serialPort.setBaudRate(9600);
    
14.                             serialPort.setDataBits(UsbSerialInterface.DATA_BITS_8);
    
15.                             serialPort.setStopBits(UsbSerialInterface.STOP_BITS_1);
    
16.                             serialPort.setParity(UsbSerialInterface.PARITY_NONE);
    
17.                             serialPort.setFlowControl(UsbSerialInterface.FLOW_CONTROL_OFF);
    
18.                             serialPort.read(mCallback); //
    
19.                             tvAppend(textView,"Serial Connection Opened!\n");
    
20. 
    
21.                         } else {
    
22.                             Log.d("SERIAL", "PORT NOT OPEN");
    
23.                         }
    
24.                     } else {
    
25.                         Log.d("SERIAL", "PORT IS NULL");
    
26.                     }
    
27.                 } else {
    
28.                     Log.d("SERIAL", "PERM NOT GRANTED");
    
29.                 }
    
30.             } else if (intent.getAction().equals(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED)) {
    
31.                 onClickStart(startButton);
    
32.             } else if (intent.getAction().equals(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED)) {
    
33.                 onClickStop(stopButton);
    
34.             }
    
35.         };
    
36.     };

复制代码

如果满足第一个IF条件，并且用户已授予权限，则为其供应商ID与我们所需的供应商ID匹配的设备启动连接。 此外，如果收到设备附加或分离的广播，请手动调用onClick方法以启动和停止按钮。 使用设备作为连接作为参数定义SerialPort。 如果成功，请打开SerialPort并相应地设置参数。 对于Uno，默认参数为8个数据位，1个停止位，无奇偶校验位且流量控制为关闭。 波特率可以是300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,38400,57600或115200，但我们使用标准9600。

从设备接收数据

在上面的代码片段中，注意说明serialPort.read（mCallback）的行。 这里将Callback的引用传递给read函数，以便在检测到任何传入数据时自动触发。

1. UsbSerialInterface.UsbReadCallback mCallback = new UsbSerialInterface.UsbReadCallback() {
   
2.      //Defining a Callback which triggers whenever data is read.
   
3.         @Override
   
4.         public void onReceivedData(byte[] arg0) {
   
5.             String data = null;
   
6.             try {
   
7.                 data = new String(arg0, "UTF-8");
   
8.                 data.concat("/n");
   
9.                 tvAppend(textView, data);
   
10.             } catch (UnsupportedEncodingException e) {
    
11.                 e.printStackTrace();
    
12.             }
    
13.         }
    
14.     };

复制代码

收到的数据将采用原始字节的形式。我们必须将其重新编码为可读格式，如UTF-8。然后使用名为tvAppend（）的自定义方法将其附加到TextView。这样做是因为对UI的任何更改只能在UI线程上进行。由于此Callback将作为后台线程运行，因此它不会直接影响UI。

1. private void tvAppend(TextView tv, CharSequence text) { final TextView ftv = tv; final CharSequence ftext = text; runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { ftv.append(ftext); } }); }

复制代码

将数据发送到设备

与从设备读取数据相比，发送数据相对容易。这是一个简单的函数调用，需要将数据字节作为参数发送。这将在发送按钮的OnClick方法中定义。

1. serialPort.write(string.getBytes());

复制代码

关闭连接

要关闭连接，只需关闭SerialPort即可。

1. serialPort.close();

复制代码

应用程序清单

在清单中，说明应用可能需要的额外权限。唯一需要的是允许将手机变为USB主机。将以下内容添加到清单：

1. <uses-feature android:name="android.hardware.usb.host" />

复制代码

通过向MainActivity添加IntentFilter，可以使应用程序自动启动。连接任何新设备时将触发此IntentFilter。可以通过在XML文件中提供供应商ID和/或产品ID来明确指定设备的类型。

1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
   
2.         <activity
   
3.             android:name=".MainActivity"
   
4.             android:label="@string/app_name" >
   
5.             <intent-filter>
   
6.                 <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
   
7. 
   
8.                 <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
   
9.             </intent-filter>
   
10.             <intent-filter>
    
11.                 <action android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED" />
    
12.             </intent-filter>
    
13. 
    
14.             <meta-data
    
15.                 android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED"
    
16.                 android:resource="@xml/device_filter" />
    
17.         </activity>

复制代码

注意行“android：resource =”@ xml / device_filter“。这告诉编译器它可以在src / main / res / xml中名为device_filter的文件中找到设备属性，所以在src中创建一个名为”xml“的文件夹/ main / res并在其中加入以下内容：

1. <resources>
   
2.     <usb-device vendor-id="9025" />
   
3.     <!-- Vendor ID of Arduino -->
   
4. </resources>

复制代码

测试应用程序

在智能手机上构建并运行应用程序。现在启动Arduino IDE并设置Arduino以简单地回显它在串行端口上收到的任何内容。这是一个非常简单的代码。

1. void setup()  
   
2. {  
   
3.   Serial.begin(9600);  
   
4. }  
   
5. void loop()  
   
6. {  
   
7.   char c;
   
8.   if(Serial.available())  
   
9.   {  
   
10.    c = Serial.read();  
    
11.    Serial.print(c);  
    
12.   }  
    
13. }  

复制代码

现在使用OTG电缆将Arduino连接到microUSB端口。该应用必须自动启动。尝试发送一些文本，然后将‘返回相同的数据！

总结

本文主要展示了Arduino开发板如何与您的智能手机通讯。这用途是无穷无尽的！如果需要来自一些传感器的数据，并且如果智能手机上没有这些数据，则可以使用微控制器从该传感器读取数据，并将数据传输到手机。