IOIO在Android手机中的应用与研究

摘要：IOIO是一个面向Android手机的软硬件开发平台，通过USB接口实现Android手机与外界物理设备的互动。本文介绍了IOIO的硬件特性与开发环境，给出了如何用IOIO来实现对LED控制的实例。实验结果表明，采用IOIO开发Android手机具有简单易用的特点。
关键词：Android手机；USB；IOIO

引言
Android本意指“机器人”，是Google公司于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统，是当今三大智能手机操作系统之一。它包括操作系统、用户界面、中间件和应用程序，拥有移动电话T作所需的全部软件，同时，其开放性保证该平台不存在任何阻碍移动产
业创新的专有权障碍。因此，其市场份额增长迅速，软件生态系统日渐成熟，大量软件开发人员投身到Android应用程序开发中来。
当前Android手机主要集成了WiFi、蓝牙通信接口，它们具有传输速率高、通用性好等优点。但是在普适计算、物联网领域中，大量传感器、控制设备往往采用传统的串行通信、I／O控制等技术。目前，Android手机往往缺乏这些接口，虽然可以采用蓝牙转RS232等技术来实现Android手机与外部物理设备的通信与控制，但是蓝牙技术有通信距离短、不可靠、功耗高等缺点。特别是在低功耗物联网环境中，我们很难采用蓝牙、WiFi通信技术。因此这在某种程度上制约了Android手机在以上领域的应用。
IOIO是SparkFun公司出品的一款专门为Android1．5版本以上系统设计的通用型开源控制模块，它给开发者提供了免费的系统电路图及系统主板MCU的Firmware，同时也提供了丰富的Java API接口。IOIO通过USB接口与Android手机相连，高度集成了数字I／O端口、PWM、模拟输入端口、I2C总线、SPI，以及UART控制器等功能组件，只需通过简单、直观的Java API驱动程序即可直接操作外部硬件I／O端口，既无需嵌入式编程，又不用外部编程器，使用方便灵活。因此，通过IOIO模块，Android手机可以方便地整合3G通信网络、蓝牙通信、触摸屏交互技术、各类传感器与外围物理设备相连，从而增强了手机与物理世界的信息交互能力，为Android手机的创新应用打下了良好基础。目前，许多国际著名品牌的Android手机和平板电脑都兼容支持IOIO模块，例如Google、Samsung、HTC、LG、Motorola等。

1 IOIO硬件结构
IOIO主要采用了低功耗PIC单片机作为系统控制器，IOIO模块实物图如图1所示。IOIO硬件电路板上集成了模拟输入、I2C总线、SPI、UART、GPIO等多个功能接口部件。主要引脚功能分类如表1所列。

2 IOIO开发环境
2．1 Android应用程序开发简介
Android操作系统自上向下分成应用层、应用框架层、组件库层、虚拟机和Linux内核层。其构架如图2所示。

应用层(Application layer)。Android操作系统和一系列核心应用模块一起发布，其核心应用模块主要包括电话短信功能、网页浏览器、联系簿等。