IOIO在Android手機中的應用與研究

摘要：IOIO是一個面向Android手機的軟硬件開發平臺，通過USB接口實現Android手機與外界物理設備的互動。本文介紹了IOIO的硬件特性與開發環境，給出了如何用IOIO來實現對LED控制的實例。實驗結果表明，采用IOIO開發Android手機具有簡單易用的特點。
關鍵詞：Android手機；USB；IOIO

引言
Android本意指“機器人”，是Google公司于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺的開源手機操作系統，是當今三大智能手機操作系統之一。它包括操作系統、用戶界面、中間件和應用程序，擁有移動電話T作所需的全部軟件，同時，其開放性保證該平臺不存在任何阻礙移動產
業創新的專有權障礙。因此，其市場份額增長迅速，軟件生態系統日漸成熟，大量軟件開發人員投身到Android應用程序開發中來。
當前Android手機主要集成了WiFi、藍牙通信接口，它們具有傳輸速率高、通用性好等優點。但是在普適計算、物聯網領域中，大量傳感器、控制設備往往采用傳統的串行通信、I／O控制等技術。目前，Android手機往往缺乏這些接口，雖然可以采用藍牙轉RS232等技術來實現Android手機與外部物理設備的通信與控制，但是藍牙技術有通信距離短、不可靠、功耗高等缺點。特別是在低功耗物聯網環境中，我們很難采用藍牙、WiFi通信技術。因此這在某種程度上制約了Android手機在以上領域的應用。
IOIO是SparkFun公司出品的一款專門為Android1．5版本以上系統設計的通用型開源控制模塊，它給開發者提供了免費的系統電路圖及系統主板MCU的Firmware，同時也提供了豐富的Java API接口。IOIO通過USB接口與Android手機相連，高度集成了數字I／O端口、PWM、模擬輸入端口、I2C總線、SPI，以及UART控制器等功能組件，只需通過簡單、直觀的Java API驅動程序即可直接操作外部硬件I／O端口，既無需嵌入式編程，又不用外部編程器，使用方便靈活。因此，通過IOIO模塊，Android手機可以方便地整合3G通信網絡、藍牙通信、觸摸屏交互技術、各類傳感器與外圍物理設備相連，從而增強了手機與物理世界的信息交互能力，為Android手機的創新應用打下了良好基礎。目前，許多國際著名品牌的Android手機和平板電腦都兼容支持IOIO模塊，例如Google、Samsung、HTC、LG、Motorola等。

1 IOIO硬件結構
IOIO主要采用了低功耗PIC單片機作為系統控制器，IOIO模塊實物圖如圖1所示。IOIO硬件電路板上集成了模擬輸入、I2C總線、SPI、UART、GPIO等多個功能接口部件。主要引腳功能分類如表1所列。

2 IOIO開發環境
2．1 Android應用程序開發簡介
Android操作系統自上向下分成應用層、應用框架層、組件庫層、虛擬機和Linux內核層。其構架如圖2所示。

應用層(Application layer)。Android操作系統和一系列核心應用模塊一起發布，其核心應用模塊主要包括電話短信功能、網頁瀏覽器、聯系簿等。