相比移动领域，Android能否也为物联网打开一片新天地

时间：2017-01-22 17:00:55

关键字： Android things 大数据物联网

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[导读]最近发生了一件很有意思的事情，Google发布了 Android Things 的第一个预览版，他们的SDK主要针对3个开发板(Single Board Computers)，Pi 3、Intel的Edison和NXP Pico。

我与Android Things的24小时

我正在参与一个基于Android的物联网商用项目，它运行在Raspberry Pi 3上。最近发生了一件很有意思的事情，Google发布了 Android Things 的第一个预览版，他们的SDK主要针对3个开发板(Single Board Computers)，Pi 3、Intel的Edison和NXP Pico。在Pi和Android之间无法建立端口连接，我们只能忍受自制固件的各种问题，这种痛苦真的是无以言表。其中一个最大的问题是它们不支持触摸屏，甚至连 Element 14 官方出售的版本也不行。我知道Android正在向Pi靠拢，而之前Google向AOSP项目提交的一个声明更是让每个人为之动容。2016年12月12号，Google发布了“Android Things”，外加一个可下载的SDK。于是我开始着手研究，并在门上挂上“勿扰”的牌子……

关于Android Things的疑问

在经历了大量Android工作和一些Pi项目之后(包括现在的这个项目)，对于Android和Pi，我不禁有很多疑问。后面我会逐个说明，不过第一个最大的疑问现在已经得到了回答——Android Studio完全支持Pi，Pi正式成为一个支持ADB连接的设备。是的!Android Studio那些超级好用的强大特性最终支持了真实的物联网硬件，我们可以使用布局预览、调试系统、源代码检查器、自动化测试等等。我为此感到很激动。直到现在，我的很多Pi板载程序都是使用Python来开发，使用运行在Pi上面的编辑器(MC)来进行SSH连接。这种方式是可行的，而且毋庸置疑，Pi和Python大神们会提出更好的方式，不过这仍然会让人感觉回到了80年代的软件开发时代。我的项目需要为控制Pi的手持设备编写Android程序，如果使用之前的方式等于往伤口上洒盐，而我后来使用Android Studio来开发“真正”的Android程序，然后使用SSH来完全其它工作，一直到现在。

所有的例子都是有关上述的3个开发板，Pi 3是其中一个。通过Build.DEVICE常量可以在运行时决定是哪一种设备，所以你会看到很多类似这样的代码：

public static String getGPIOForButton() {
     switch (Build.DEVICE) {
         case DEVICE_EDISON_ARDUINO:
             return "IO12";
         case DEVICE_EDISON:
             return "GP44";
         case DEVICE_RPI3:
             return "BCM21";
         case DEVICE_NXP:
             return "GPIO4_IO20";
         default:
             throw new IllegalStateException(“Unknown Build.DEVICE “ + Build.DEVICE);
     }
}

这里对GPIO的处理很有意思，因为我只对Pi比较熟悉，所以我只能假设其它开发板也是以这种方式工作的。可以在这些地方定义输入和输出，并作为到外部世界的主要接口。Pi所使用的Linux发行版完全支持Python的读写操作，但对于Android来说，你必须使用NDK来编写C++驱动，然后通过JNI与Java进行交互。这样做不仅增加了难度，还让构建过程变得更加复杂。Pi设计了两个针脚的I2C接口，分别是时钟和数据，需要额外的工作来处理它们。I2C是一个强大的可寻址总线系统，它可以把多个针脚的数据串行化到一个针脚上面。让我们感到惊喜的是，我们现在可以直接在Android Things里完成这些工作。你只需要调用read()或write()方法来访问GPIO针脚，而I2C的操作也很简单：

public class HomeActivity extends Activity {
    // I2C Device Name
    private static final String I2C_DEVICE_NAME = ...;
    // I2C Slave Address
    private static final int I2C_ADDRESS = ...;
    private I2cDevice mDevice;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // Attempt to access the I2C device
        try {
            PeripheralManagerService manager = new PeripheralManagerService();
            mDevice = manager.openI2cDevice(I2C_DEVICE_NAME, I2C_ADDRESS)
        } catch (IOException e) {
            Log.w(TAG, "Unable to access I2C device", e);
        }
    }
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if (mDevice != null) {
            try {
                mDevice.close();
                mDevice = null;
            } catch (IOException e) {
                Log.w(TAG, "Unable to close I2C device", e);
            }
        }
    }
}

Android Things是基于哪个Android版本?

应该是Android 7.0，我们因此可以使用完整的Material Design UI、优化工具、安全增强以及之前版本的所有特性，真是太棒了!那么问题来了：未来的平台更新将以什么方式放出?我们需要单独对它们进行管理吗?不要忘了，这些设备不会一直在线，我们也无法奢望总是有移动网络或WiFi可用，哪怕是不稳定的无线网络。

我所担心的另一个问题是，从名字上看，Android Things只是Android的一个衍生产物，它的诞生只是为了振奋Arduino市场，而并非为了做出一个强大的操作系统。不过它所给出的示例立马打消了这个疑虑，示例里有些地方甚至使用SVG作为resource(这是Android最近才有的)，而不是使用传统的位图，虽然使用传统的位图也很方便。

既然Android Things是基于Android的，那么Android的一些问题也会不可避免地出现在Android Things上，比如权限问题。Android Things是为了固定的硬件设备而设计的，一旦构建完成，用户一般不会在上面安装应用，所以用户不会被询问权限问题，因为设备上可能连UI都没有!所以，在应用被安装到设备上时，它会被授予所有的权限。一般情况下，这些设备都是单应用设备，在设备启动时，只有一个应用会在上面运行。

Brillo发生了什么?

Brillo是前Google物联网操作系统的代号，看起来应该是Android Things之前的代号。事实上，你还是能够看到很多地方在使用Brillo这个名字，特别是GitHub上Android Things示例代码里的源代码文件夹名称。不过这样的情况会越来越少，因为一切正在向新的王者看齐!

UI指南?

Google发行了大量关于Android智能手机和平台应用的指南，比如如何在屏幕上布局按钮等等。当然，如果能够遵循这些最佳实践是再好不过了，不过现在我们再也不能像以前那样。默认情况下，屏幕上什么也没有，应用开发者需要自己管理所有的组件。包括顶部的状态栏、底层的导航栏以及其它所有的组件。多年来，Google告诉Android应用开发者不要自己去渲染一个返回按钮，因为平台会为我们提供一个这样的按钮，不过现在连这个按钮也没有了，因为 Android Things有可能连UI都没有 !

关于Google将会提供的服务支持，我们将作何期待?

我们可以有很多期待，但不包括所有事情。Android Things的首个预览版不支持蓝牙，也不支持NFC，而对于物联网来说，蓝牙和NFC是非常重要的。而开发板就支持这些功能，所以我认为在不久的将来Android Things也会支持它们。因为没有通知栏，所以也不会有通知。地图也不会有。没有默认的软键盘，需要自己安装一个。因为没有应用商店，所以必须通过ADB安装应用，还要做很多其它操作。

在使用Android Things进行开发时，我尝试着把为Pi开发的APK安装到普通的设备上，但没有成功。有个错误被抛了出来：“com.google.android.things”库不存在，说明为Android Things设备开发的应用无法安装到其它设备上。这个看起来是合理的，因为只有Android Things设备需要这些东西，不过这也会有点局限，因为不仅仅智能手机或平台没有这些库，其它的模拟器也没有。也就是说，你只能在Android Things物理设备上运行和测试Android Things应用……直到Google在它的物联网开发者社区上回答了我所提出的疑问，并提供了一个变通方案。

关于Android Things生态系统的演化，我们将做何期待?

我期待能够看到更多的基于传统Linux服务器的应用被移植到Android Things平台上，虽然这些应用对于智能手机和平板来说毫无意义。例如，Web服务器。现在已经有一些这样的服务器，不过还没有像Apache或Nginx这样的重型服务器。物联网设备可能不会有本地的UI，不过可以通过浏览器来管理它们，这样做是可行的，所以需要一种方式来展现Web面板。对于那些著名的通信应用来说，它们需要麦克风和扬声器，从理论上说，可以支持任何一款视频通话应用，比如Due、Skype、Facebook等等。事态将会发展到何种程度都只是我们的猜测。是否会出现应用商店?是否会出现广告?我们能够避免被黑客控制?从消费者的角度来看，物联网设备就是一些具有触摸屏的联网设备，而且每个人都习惯了智能手机的工作方式。

我期待能够看到硬件的飞速发展，特别是开发板设备，而且能够处在一个较低的成本水平。Raspberry Pi Zero只要5美元，这个价格低得让人不可思议，不过它那可怜的CPU和内存甚至都无法保证能够运行Android Things。它们什么时候才能运行Android Things?很显然，很多开发板产商把目标瞄准了Android Things，而且随着规模化生产，一些外围设备，比如触摸屏，很可能只需要2美元左右。

不过，我不认为我们会如飞一般跳跃。如果我们把Android Things看成一个无所不包的物联网操作系统，那么知道一些Android架构方面的知识有助于我们了解这个系统。它仍然使用Java语言开发，Java因为它的垃圾回收停顿时间饱受诟病。不过这只是其中的一个方面。一个真正的实时操作系统对时效性具有非常严格的要求，它不能是一个关键性任务系统。想想那些医疗应用、安全监视器、工业控制器等。从理论上说，如果有必要，Android系统上的Activity或服务随时会被停掉。对于手机来说，用户可以重启应用，清除其它应用，或者重启设备。拥有一个心跳监测器是很重要的。如果前台的Activity或服务正在监听一个GPIO针脚，而信号得不到及时的处理，就会发生错误。Android需要做一些很基础的修改来支持心跳监测，不过到目前为止还没有听说有这方面的计划。

过去的24小时

那么，让我们回到我的项目上来。我想我可以把之前所做的工作尽可能地移植过来，如果不可避免地碰到一些问题，我可以到G+开发社区上寻求帮助。不过除了无法在非Android Things设备上运行应用这个问题以外，还没有碰到其它问题。目前一切运行良好!这个项目还用了一些奇怪的东西，比如自定义字体和一些精准的计时器，这些东西在Android Studio里都得到了完美的支持。我这次给Google打满分。之后我会做一些实实在在的原型，而不只是视频或截图。

蓝图

物联网操作系统目前看起来非常的碎片化。这个领域目前还没有出现市场领导者，虽然我们经常听到一些天花乱坠的大肆宣传，但这些还为时过早。Google能否在物联网领域也能做得像他们在移动领域所做的那样?要知道，他们已经占据了90%的移动市场。我相信他们会的。而如果这个成为现实，那么Android Things的出现就是一个起点。

让我们想想开放软件和私有软件之间的战争，比如Apple和Google。Apple从来没有完整开放过他们的软件，而Google的开源软件已经为很多人带来了好处。现在这个问题又出现了，要让Apple开发出一个免费的物联网系统，就好比让它发布一款免费的iPhone一样难。