Sample USB Host to Android

ตัวอยางการเช่ือมตอ USB Host กับ Android

ETT CO.,LTD -1- WWW.ETT.CO.TH

ตัวอยางการเชื่อมตอ USB Host กับ Android

สําหรับตัวอยางนี้จะนําเสนอ ตัวอยางการนําบอรด ET-MEGA2560-ADK ไปประยุกตใชงานเพ่ือเชื่อมตอกับ Android ทางพอรต USB Host โดยใชรูปแบบการพัฒนาแบบ ADB (Android Debug Bridge) โดยใช Library ADB ของ Microbridge ซึง่ ตัวอยางนี้สามารถใชงานไดกับอุปกรณ Android ทุกรุนที่ไดรับการติดต้ังระบบปฏิบัติการ Android ต้ังแตรุน V1.5 หรือสูงกวา ซึ่งในสวนของการพัฒนาโปรแกรม ตองแบงแยกเปน 2 สวนคือ การพัฒนาโปรแกรมฝงไมโครคอนโทรลเลอร (ET-MEGA2560-ADK) และการพัฒนาโปรแกรมฝงอุปกรณ แอนดรอยด (Android) โดยใชชุดโปรแกรม Android SDK สําหรับพัฒนา Application ของ Android โดยรายละเอียดและแหลงขอมูลที่จะใชในการพัฒนาโปรแกรมใหบอรด ตามแนวทางของ ADB(Android Debug Bridge) สามารถศึกษาคนควาเพ่ิมเติมไดจากหลายแหลงในเวปไซทแตแหลงที่เปนทางการจะอยูที่ http://developer.android.com/guide/developing/tools/adb.html



ตามปรกติแลวบอรด ET-MEGA2560-ADK ไดรับการออกแบบวงจรหลัก ตามวงจรตนแบบมาตรฐานของ Google ADK Mainboard (Google's ADK Reference design) อยูแลว เพียงแตมีการปรับปรงุสวนของวงจรปลีกยอยอื่นๆตามความเหมาะสม ดังนั้นบอรด ET-MEGA2560-ADK จึงสามารถใชการพัฒนาโปรแกรมผาน Android Open Accessory Development Kit (ADK) ได ทันที ซึ่งในปจจุบันนี้ รูปแบบของการพัฒนาโปรแกรมของ Android ดวย Android Open Accessory Development Kit (ADK) จะมีอยู 2 รูปแบบหลักๆดวยกัน คือ การพัฒนาโปรแกรมโดยใช Google Open Accessories API (ADK) โดยสามารถใชไดกับอุปกรณแอนดรอยดที่ไดรับการติดต้ังระบบปฏิบัตการแอนดรอยดตั้งแตรุน V2.3.4 หรือสูงกวา สวนอีกทางเลือกนั้นจะใชการพัฒนาโปรแกรมผาน ADB(Android Debug Bridge) โดยใชรวมกับ Library ของ Microbridge โดยสามารถใชไดกับอุปกรณแอนดรอยดที่ไดรับการติดตั้งระบบปฏิบัตการแอนดรอยดต้ังแตรุน V1.5 หรือสูงกวา



รุนของ Android

Android เปนระบบปฏิบัติการ แบบ Open Source Project จาก Google ซึ่งเปนระบบปฏิบัติการสําหรับอุปกรณพกพา จําพวกโทรศัพทมือ (Android Mobile Phone) และ แทบเล็ต (Android Tablet) ซึ่งระบบปฏิบัติการ Android ของ Google เปนแบบเปดเผยซอรซโคด เพ่ือใหนักพัฒนานําไปพัฒนาตอยอดได จึงทําให Android กลายเปนชุมชนของนักพัฒนาโปรแกรมขนาดใหญ ทีมีกลุมนักพัฒนาโปรแกรมจากทั่วทุกมุมโลก ใหความสนในพัฒนาโปรแกรม เพ่ือตอบสนองความตองการใชงาน ในดานตางๆอยางมากมาย โดยในการพัฒนาโปรแกรมสําหรับใชกับ Android จะใชภาษาจาวา รวมกับ Library ของ Google ที่ออกมาสนับสนุน คือ Google Developed Java Libraries ซึ่งในสวนของ Library นี้ทาง Google ไดมีการปรับปรุงแกไข เพิ่มเติมคุณสมบัติเปนระยะๆ ซึ่งในปจจุบันมีมากกวา 10รุน สวนการจะเลือกใช Compiler และ Library รุนใดนั้น สิ่งที่ตองคํานึงถึงคือ ตองดูวาอุปกรณ ที่จะนํามาใชรวมกับโปรแกรมที่เราพัฒนามานั้น ไดรับการติดต้ังระบบปฏิบัติการ รุนใดไว แลวจึงเลือกใชรุนของ Compiler และ Library ใหสอดคลองกัน ถาเลือกใช Compiler และ Library รุนที่สูงกวาระบบปฏิบัติการที่ติดตั้งไวกับอุปกรณ อาจทําใหเกิดความผิดพลาดในการทํางานขึ้นได เพราะอุปกรณอาจไมสามารถรองรับคําสั่งบางคําสั่งไดครบถวน



โดยชื่อรุนของแอนดรอยดจะใชรหัสชื่อและ API Level กํากับไว โดยรายละเอียดการใชงานบางสวนอาจมีความแตกตางกัน ดังนั้น Code ที่พัฒนาขึ้น กับการเลือกรุนของโปรแกรมในการ Compile จึงตองตรงกันดวย ถาใชรุนที่แตกตางกันอาจไมสามารถ Compile code โปรแกรมได Android Version API Level ชื่อรหัสรุน(Nick name) Android 1.0 1 BASE Android 1.1 2 BASE_1_1 Android 1.5 3 CUPCAKE Android 1.6 4 DONUT Android 2.0 5 ECLAIR Android 2.0.1 6 ECLAIR_0_1 Android 2.1.x 7 ECLAIR_MR1 Android 2.2.x 8 FROYO Android 2.3

Android 2.3.1 Android 2.3.2

9 GINGERBREAD

Android 2.3.3 Android 2.3.4

10 GINGERBREAD_MR1

Android 3.0.x 11 HONEYCOMB Android 3.1.x 12 HONEYCOMB_MR1 Android 3.2 13 HONEYCOMB_MR2



Android Open Accessory Development Kit (ADK)

ADK เปนชุดพัฒนาโปรแกรมของ แอนดรอยด ซึ่งยอมใหอุปกรณ USB Host จากภายนอกสามารถทําการเชื่อมตอกับอุปกรณที่ใชระบบปฏิบัตการของแอนดรอยด อันไดแก Android Phone และ Android Tablet ในโหมด อุปกรณเสริม (Accessory mode) เพ่ือใหอุปกรณแอนดรอยด ซึ่งไมมีความสามารถทําหนาที่เปน Host ได ซึ่งสวนมากมักเปนอุปกรณที่มีราคาตํ่าๆ เชนโทรศัพทมือถือ สามารถสื่อสารกับอุปกรณภายนอกผานทาง USB Bus ได ตามเงื่อนไขและขอกําหนดของ ADK ที่ออกแบบไว ซึ่งรูปแบบ Protocol ของ ADK โดยความสามารถนี้จะชวยใหสามารถลดความซับซอนในการสื่อสารผานทาง USB ของโทรศัพทมือถือ ไดเปนอยางมาก เนื่องจากความซับซอนตางๆจะอยูทางดาน USB Host ซึ่งอยูภายนอกโทรศัพทแทน

โดยความสามารถนี้ จะใชไดกับอุปกรณที่ไดรับการติดตั้งระบบปฏิบัติการ Android ตั้งแตรุน Version 2.3.4 (สําหรับอุปกรณรุนเกาที่ผลิตออกมาจําหนายแลว) และ Android Version3.1 (สําหรับอุปกรณที่ออกแบบผลิตขึ้นมาใหม) โดยอุปกรณ Accessory ที่จะนํามาเชื่อมตอกับอุปกรณแอนดรอยดในโหมดนี้จะตองมีแหลงจายเปนของตัวเอง และอาจมีความสามารถในการจายไฟเลีย้งที่มีขนาด 5V/500mA ออกมาใหอุปกรณแอนดรอยดไดดวยเพ่ือใชประจพุลังงานใหกับอุปกรณแอนดรอยด Android Debug Bridge (ADB)

เปนรูปแบบการพัฒนาโปรแกรม ในระดับ Application ของอุปกรณภายนอก เพ่ือใหสามารถใชอุปกรณแอนดรอยดสื่อสารและสั่งงาน Input/Output แบบตางๆกับอุปกรณภายนอกได ซึ่งจะทําใหสามารถนําเอาอุปกรณแอนดรอยดราคาถูกๆทั่วๆไป มาประยุกตใชงานไดมากมายหลากหลายมากขึ้น โดยเปรียบเสมือนการเพ่ิมเติม ระบบ Input/Output แบบตางๆ ใหกับโทรศัพทมือถือ ไดอยางไมจํากัด โดยความสามารถนี้จะอยูในอุปกรณแอนดรอยดทุกรุนที่ไดรับการติดต้ังระบบปฏิบัติการรุน 1.5 หรือสูงกวา ดังนั้นความสามารถนี้จึงรองรับกับอุปกรณที่ใชระบบปฏิบัติการแอนดรอยดเกือบทุกรุนในทองตลาดที่วางจําหนายอยูเกือบทั้งหมดในปจจุบัน ซึ่งในกรณีของบอรด ET-MEGA2560-ADK นั้นเมื่อนําไปเชื่อมตอกับโทรศัพทมือถือ ที่ไดทําการติดตั้งระบบปฏิบัติการแอนดรอยดไว ก็จะเปรียบเสมือนวา บอรด ET-MEGA2560-ADK ทําหนาที่เปน I/O ของโทรศัพทมอืถือ ซึ่งถูกควบคุมและสั่งงานมาจากโทรศัพทมือถือทางสายสัญญาณ USB นั่นเอง ดังนั้นจึงเปรียบเสมือนวาโทรศัพทมือถือที่เรามีอยู มีระบบ Input/Output ทั้งแบบ Digital และ Analog รวมทั้ง Input และ Output แบบพิเศษอื่นๆ เชน I2C, PWM, USART ฯลฯ



จะเห็นไดวาเมื่อเราศึกษารูปแบบการสื่อสารระหวางอุปกรณแอนดรอยดใหเขาใจแลว จะสามารถคิดประดิษฐสิง่ตางๆขึ้นมาใชงานรวมกับโทรศัพทมือถือไดมากมาย ตัวอยางเชน การสั่งควบคุม เปด-ปด การทํางานของเครื่องใชไฟฟาตางๆ รวมไปถึงการตรวจจับสัญญาณจากเซ็นเซอรหรืออุปกรณตรวจจับตางๆที่เราออกแบบไว เปนตน สําหรับตัวอยาง ตอไปนี้จะแสดงใหเห็นถึงแนวทางการประยุกต เพ่ือเชื่อมตออุปกรณแอนดรอยดรวมกับบอรด ET-MEGA2560-ADK โดยตัวอยางนี้จะดัดแปลงมาจาก Library ADB ของ Microbridge โดยจะใช ความสามารถของ GUI จากระบบสัมผสัและการแสดงผลของหนาจอโทรศัพทมือถือสําหรับสั่งงาน และแสดงผลการทํางานของ Input/Output ของบอรด ET-MEGA2560-ADK โดยผลการทํางานของโปรแกรมจะเปนการสั่ง ON/OFF LED(D13) บนบอรด ET-MEGA2560-ADK ตามการควบคุมของหนาจอสัมผัส และในขณะเดียวกันบอรด ET-MEGA2560-ADK ก็จะสงคาผลลัพธของการแปลงคาสัญญาณจาก Analog(ADC0) กลับไปใหอุปกรณแอนดรอยด

ตัวอยางการแสดงผลของตัวอยางโปรแกรม ดวย Emulator ของ Android



สําหรับขั้นตอนการทดสอบ ในการทดสอบการทํางานของตัวอยางนี้ จะตองมีการพัฒนาโปรแกรมดวยกัน 2 ดาน คือ ดานฝงไมโครคอนโทรลเลอร และดานฝง อุปกรณแอนดรอยด โดยทางฝงไมโครคอนโทรลเลอร ซึ่งในกรณีนี้ใชบอรด ET-MEGA2560-ADK โดยพัฒนาโปรแกรมผานโปรแกรม Arduino รวมกับ ADB Library ของ Microbridge สวนการพัฒนาโปรแกรมดานที่เปนของอุปกรณแอนดรอยดนั้นจะใชคอมพิวเตอร PC รวมกับชุดโปรแกรมจาวา และ Android Library ของ Google เปนเครื่องมือในการพัฒนาโปรแกรม อันดับแรกตองทําการ Compile และ Upload โปรแกรมในสวนของ ไมโครคอนโทรลเลอร ใหกับบอรด ET-MEGA2560-ADK ดวยโปรแกรม Arduino กอน ซึ่งตองไมลืม Copy ชุด Library ของ ADB สําหรับไมโครคอนโทรลเลอร AVR ซึ่งเปนชุด Library ADB สําหรับไมโครคอนโทรลเลอรตระกูล AVR ที่พัฒนาขึ้นโดย Microbridge และไดรับการปรับแตงแกไขเกี่ยวกับ สัญญาณที่ใชในการเชื่อมตอใหตรงกับระบบฮารดแวรของบอรด ET-MEGA2560-ADK แลวไปเพิ่มไวในโฟลเดอร “..\arduino-0022\libraries” ดังตัวอยาง



หลังจากทําการติดต้ัง ADB Library เรียบรอยแลวก็สามารถใช IDE ของ Arduino ทําการเปดไฟลโปรแกรมตัวอยางขึ้นมาแลวสั่ง Upload ใหกับบอรด ET-MEGA2560-ADK ไดทันที

โดยในสวนของฮารดแวรบอรดนั้น จะใช LED(D13) ในการแสดงผลการทํางาน ทีส่ั่ง ON/OFF มาจากอุปกรณแอนดรอยด และ ใชสัญญาณ Analog Pin A0 สําหรับรับสัญญาณแรงดัน Input แลวแปลงเปนขอมูลสงไปแสดงผลบนหนาจอของอุปกรณแอนดรอยด ดังนั้นตองตอแรงดัน Input จากตัวตานทานปรับคาได เพ่ือปรับแรงดัน Input 0-5V เขากับ Pin A0 เพ่ือใชทดสอบการทํางานของโปรแกรมดวย



การจัดเตรียมชุดพัฒนาสําหรับ ADK

1. ทําการ Download และติดต้ังชุดโปรแกรม JDK(Java Developer Kit) 2. ทําการ Download และติดต้ังชุดโปรแกรม Android SDK 3. ทําการ Download และติดต้ังชุดโปรแกรม Eclipse IDE 4. ทําการ ติดตั้งชุดโปรแกรมเสริม ADT (Android Development Tool) Plugin

1. ทําการ Download และติดต้ังชุดโปรแกรม JDK(Java Developer Kit) ซึ่งเปนชุดโปรแกรมภาษา

จาวาที่ไดรวบรวม Library ตางๆที่จําเปนตองใชในการพัฒนาโปรแกรมสําหรับแอนดรอยด โดยสามารถทําการ Downloadและติดต้ังโปรแกรมไดจากหนาเวปโดยตรง ซึ่งในขั้นตอนนี้จําเปนตองเชื่อมตอ Internet กับคอมพิวเตอร PC ที่จะทําการติดต้ังโปรแกรมดวย ซึ่งสามารถทําการ Download ไดจ าก http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html เม่ือเชื่อมตอไปยังหนา Download แลวใหเลือกหัวขอ Download ของ Java platform(JDK) จากนั้นเลือก Accept License Agreement เพ่ือเลือกรุนของโปรแกรมที่จะ Download โดยตองเลือกรุนที่ตรงกับระบบปฏิบัติการของเครื่องคอมพิวเตอรที่ ใชอยู จริงๆดวย จากนั้นก็ทําการติดตั้ง และปฏิบัติตามขั้นการติดตั้ง



โหลดไดจาก http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/java-se-jdk-7-download-432154.html



2. ทําการ Download และติดต้ังชุดโปรแกรม Android SDK ซึ่งตองเลือกใหตรงกับระบบปฏบิัติการที่ติดตั้งไวของเครื่องคอมพิวเตอร PC ที่จะใชดวย ซึ่งในกรณีที่ใชกับ Windows นั้นจะมีใหเลือก 2 แบบคือแบบที่เปน Zip ไฟล และแบบที่เปน Install File ซึ่งเพ่ือความสะดวกขอแนะนําใหเลือกรุนที่เปน File Install เม่ือ Download เสร็จก็ทําการสั่ง Install ตามขั้นตอนใหเรียบรอย ซึ่งขอแนะนําใหติดตัวไวที่ “C:\android-sdk-windows” เพื่อความสะดวกในการเรียกใชงาน โดยในขั้นตอนของการ Install ใหเลือก Package ในการ Install แบบ Accept All ซึ่งอาจจะใชเวลาในการติดตั้งโปรแกรมนานหลายชั่วโมงในขั้นตอนนี้



3. ทําการ Download และติดต้ังชุดโปรแกรม Eclipse IDE



4. ทําการ ติดต้ังชุดโปรแกรมเสริม ADT (Android Development Tool) Plugin ซึ่ง ADT จะเปนชุดโปรแกรมสําหรับทําหนาที่เชื่อมโยง ไฟลและโปรแกรมยอยตางๆที่เก่ียวของและจําเปนตองใชในการพัฒนาโปรแกรมสําหรับ ADK เขาดวยกัน เพ่ือใหสามารถเรียกใชงาน และ สั่งงาน ผานหนาตาง IDE ของโปรแกรม Eclipse ไดอยางถูกตอง โดยการติดตั้ง Plugin นี้ตองกระทําในขณะที่เชื่อมตอ Internet ไวดวย จากนั้นใหเลือกเมนู Help Install New Software…



ที่หนาตาง Install หัวขอ Work with ใหเลือก Add… แลวกําหนดคา path สําหรับทําการ Download โปรแกรม Plugin โดยใหกําหนดคา Name เปน ADT และกําหนคา path ในชองตําแหนง Location : เปน https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ แลวเลือก OK จากนั้นใหรอสักครูจนโปรแกรมแสดงหัวขอ Developer Tools เพ่ิมเขามา ใหเลือกเช็คบล็อกดังกลาว แลวเลือก Next เพ่ือขามไปยังขั้นตอนถัดไป

หลังจากเลือก Next แลว โปรแกรมจะแสดงรายละเอียด เงื่อนไข และ ขอตกลงในการใชงานโปรแกรม ใหเลือก I accept the terms of license agreements เพื่อยอมรับเงื่อนไข แลวเลือก Finish จากนั้นโปรแกรมจะเร่ิมทําการติดต้ังไฟลตางๆให ซึ่งอาจใชเวลานาน พอสมควร ขึ้นอยูกับความเร็วของเครือขาย Internet ที่ใชดวย ใหรอจนกระทั่งการติดต้ังโปรแกรมเสร็จสมบูรณ



การทดสอบตัวอยาง Application

1. ทําการ Copy ตัวอยางโปรแกรมที่พัฒนาดวย ADK ไปไวในฮารดดิสกใหเรียบรอย ดังตัวอยาง

2. สั่ง Run โปรแกรม Eclipse และกําหนดตําแหนงการทํางานของโปรแกรมในชอง Workspace ใหตรงกับที่เก็บไฟลตัวอยางไว ในที่นี้กําหนดเปน C:\DEMO_MEGA2560_ADK ดังตัวอยาง



เลือกเมนู File Import…. จากนั้นเลือก Existing Projects into Workspace จากนั้นเลือก Next แลวเลือกไปยัง “C:\DEMO_MEGA2560_ADK”



หลังจากเลือกกําหนด Directory เรียบรอยแลวโปรแกรมจะแสดงรายชื่อของ Project File ทั้งหมดใน Directory ใหคลิกเช็คบล็อกหนาชื่อ Project File ที่ตองการ Import ขึ้นมาทดสอบการทํางาน

หลังจากทําการสั่ง Import Project เรียบรอยแลว ใหทําการกําหนดตําแหนงการทํางานของโปรแกรม SDK Compiler ใหกับโปรแกรม Eclipse โดยใหเลอืกเมนู Windows Preference จากนั้นในหนาตาง Preferences ใหเลือกคลิกเมาสที่แทบของ Android จากนั้นเลือกกําหนดตําแหนงที่ติดตั้งโปรแกรม SDK ไวในชอง SDK Location ในที่นี้ใหกําหนดเปนC:\android-sdk-windows แลวเลือก OK หลังจากนั้นใหเขาไปตรวจสอบซ้ําใหมอีกครั้ง โดยเลือกเมนู Windows Preference จากนั้นในหนาตาง Preferences ใหเลือกคลิกเมาสที่แทบของ Android อีกคร้ังหนึ่ง ซึ่งถาทุกอยางถูกตอง ควรจะเห็นรายชื่อของ Compiler ปรากฏแสดงใหเห็น ใหคลิกเมาสเลือกที่รายชื่อรุนที่ตองการแลวเลือก Apply และ OK



ใหเลือกเมนู Project Properties และในแทบของ Java Compiler ใหเลือกกําหนดรุนของ Compiler ที่ใชใหตรงกับรุนของระบบปฏิบัติการที่ติดตั้งไวในอุปกรณที่ตองการนํามาใชกับโปรแกรมที่จะพัฒนาขึ้นดวยใหถูกตอง โดยใหเลือก Enable Project Specific Setting และเลือกกําหนด Compiler Compliance Level ใหเรียบรอย

หลังจากเลือกกําหนดรุนของ Compiler เสร็จเรียบรอยแลวใหสั่ง Compile โปรแกรม โดยใหเลือกที่เมนู Project Clean… เพ่ือทําการลบไฟลเกาซึ่งอาจถูกสั่ง Compile ดวยคาตัวเลือกไมตรงกับที่เราตองการ จากนั้นก็เลือกเมนู Project Build All



หลังจากทําการสั่ง Compile แลว ที่จะไดผลลัพธเปนไฟล “Mega2560ADKV233Demo.apk” เก็บไวในโฟลเดอร “C:\DEMO_MEGA2560_ADK\Mega2560ADKV233Demo\bin“ ซึ่งเราสามารถนําเอา ไฟลดังกลาวไป Install ใหกับอุปกรณแอนดรอยดไดทันที หรือในกรณีที่ทําการติดต้ัง Driver ของอุปกรณแอดดรอยดไวในเครื่องคอมพิวเตอร PC เรียบรอยแลว เม่ือทําการตอสาย USB ระหวางเครื่องคอมพิวเตอร PC กับ อุปกรณแอนดรอยดเรียบรอยแลวก็สามารถสั่ง Run จากโปรแกรม Eclipse ไดทันที ซึ่งโปรแกรมจะทําการ Transfer ไฟลไปยังอุปกรณ แอนดรอยดใหเองโดยอัตโนมัติ

สําหรับในกรณีที่ยังไมไดเชื่อมตออุปกรณแอนดรอยดไว สามารถใชการทดสอบการทํางานในรูปแบบของการจําลองการทํางานแทนไดเชนเดียวกัน โดยชุดโปรแกรม SDK จะมีสวนของโปรแกรมสําหรับจําลองการทํางานแทนการใชอุปกรณจริงมาใหดวย ซึ่งเราสามารถเลือกกําหนดคาตัวเลือกใหกับโปรแกรม ใหมีคุณสมบัติเหมือนกันกับคุณสมบัติของอุปกรณที่เราจะนํามาใชกับโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นมาไดเอง และสามารถใชโปรแกรมจําลองการทํางานนี้ทดสอบการทํางานของโปรแกรมที่เราพัฒนาขึ้นไดแบบเสมือนจริงดวย โดยใหเลือกที่เมนู Windows Androide SDK and AVD Manager แลวเลือก Visual Devices ในกรณีที่ตองการใชการจําลองการทํางาน หรือ เลือก Installed Packages ในกรณีที่ตองการ Install โปรแกรมไปยังอุปกรณแอนดรอยดจริงๆที่เชื่อมตอไว

Sample USB Host to Android

Documents

Transcript of Sample USB Host to Android