Android Things開發(fā)環(huán)境搭建案例

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的應(yīng)用開發(fā)，離不開跟開發(fā)板打交道，我們需要配置好開發(fā)板的各種環(huán)境，最后才能用 Android Studio 進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。

我們今天就以 Raspberry Pi 3 為例，一起來(lái)搭建 Android Things 的開發(fā)環(huán)境。

硬件準(zhǔn)備
Raspberry Pi 3 的硬件開發(fā)板就長(zhǎng)這樣：

開發(fā)板是有了，但是我們應(yīng)該怎么用開發(fā)板呢？那好，我們先進(jìn)一步了解并分析開發(fā)版的功能：

玩過(guò) Raspberry Pi 3 的人可以略過(guò)這段，但是對(duì)于首次上手的玩家，有幾點(diǎn)要注意：
事項(xiàng) 1：別費(fèi)盡心思找電源了，開發(fā)板用的 Micro USB 口做供電接口。別找個(gè)電源適配器，拼命往音頻接口上塞啦，這么搞廠商也很頭疼的。
事項(xiàng) 2：做什么樣的事找什么樣的位置。每個(gè)接口有每個(gè)接口特定的作用?？粗淖謱?duì)上號(hào)，根據(jù)方案選擇特定的模塊就行了。

那么多 GPIO 口啊……怎么辦？我有針腳恐懼癥的。
- 沒問(wèn)題，我們就先來(lái)了解針腳的作用，就可以玩轉(zhuǎn)開發(fā)板了。

等等，我怎么知道開發(fā)板哪個(gè)地方是第一根針腳??？
- 在電路板上，找到 GPIO 針腳，離 USB 接口最遠(yuǎn)的那一端，對(duì)了，開發(fā)板上應(yīng)該有一個(gè) J8 標(biāo)記， 就是那位置為 1 號(hào)針腳，只需要找到這幾根針腳就夠了。供電是引出 5V 還是 3.3V 的電源針腳，跟你自己的電路有關(guān)，切記在連線之前把電壓搞清楚，不然會(huì)燒掉器件的。接下來(lái)認(rèn)出 UART, SPI, PWM, I2C 接口，依據(jù)自己的需求，找一個(gè)面包板，就可以拉線出來(lái)干活了。

硬件認(rèn)清楚了，這是第一步，還要找找開發(fā)版的外設(shè)，一般說(shuō)外設(shè)就是供電，顯示，存儲(chǔ)，輸入這幾大塊。
microUSB 給電源供電；
HDMI 用來(lái)顯示；
有線或者 Wi-Fi 用來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)；
microSD 卡以及讀卡器用來(lái)燒寫系統(tǒng)。

配備完這些外設(shè)，搭好面包板，就可以動(dòng)手燒寫系統(tǒng)了。

下載鏡像
開始找地方下載鏡像了，鏡像鏈接在此：
developer.android.com/things/preview/download.html

上一講提到的 4 個(gè)開發(fā)版的鏡像都可以下載。

Raspberry Pi 3 最新的鏡像壓縮包名為 androidthings_rpi3_devpreview_2.zip，下載完壓縮包，解壓縮之后，只有一個(gè)文件 iot_rpi3.img，我們來(lái)看看是什么格式的文件：

這些信息好像還不足以讓我們判斷鏡像的內(nèi)容，但是可以明確的是，這是一個(gè)可以做啟動(dòng)的鏡像文件。那我們來(lái)看看鏡像內(nèi)部包含了哪些內(nèi)容？

通過(guò)鏡像的內(nèi)容，我們看到鏡像的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其中 rpi boot 是 Raspberry Pi 的 secondary boot，后續(xù)就是 uboot，接下來(lái)，就是 uboot 所引導(dǎo)的系統(tǒng)文件了。做過(guò) uboot 級(jí)別移植的人，應(yīng)該十分清楚 bl1, bl2, uboot 的一些概念，這里就不做詳細(xì)解釋了。

這里再啰嗦幾句，我們看一下 Developer Preview 1 版本的鏡像，以 Edison 開發(fā)版的鏡像為例：

可以看到，在 Developer Preview 1 這一版中，分成了許多文件，并且提供了燒寫腳本，還提供了 fastboot 和 ADB 工具。但是，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，如何正確使用這些工具成了一個(gè)難題。所以在 Dev Preview 2 的版本中，把這些文件合并成一個(gè) image 文件，燒寫就變的很簡(jiǎn)單了。還是要為 Google 的貼心贊一贊，每一版的改進(jìn)都會(huì)讓開發(fā)者用起來(lái)更方便。

細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)開發(fā)版的鏡像文件中，有些文件內(nèi)容是不同的，主要是 bootloader 及之前的可執(zhí)行代碼。有興趣的讀者可以對(duì)比一下 x86 和 arm 的架構(gòu)的 bootloader 的不同的地方及作用。

Edision 的鏡像文件中間，還包括一個(gè)文件，似乎在回顧著某種歷史，如果你找出來(lái)了，就請(qǐng)?jiān)谙路搅粞园伞?/p>

燒寫鏡像到 SD 卡
Raspberry Pi 的外接存儲(chǔ)設(shè)備是 microSD 卡，以下簡(jiǎn)稱 SD 卡。由于 Linux, Windows, Mac 的燒寫的工具也不盡相同，我們以 Linux 為例說(shuō)一下燒寫步驟，燒寫的命令只要是 dd，但是千萬(wàn)不要 dd 到你的硬盤上去了！

最安全的燒寫流程如下：
$ df -h 命令，查看一下當(dāng)前有哪些設(shè)備，如果電腦不能識(shí)別 SD 卡，那么開始第 2 步，如果電腦已經(jīng)識(shí)別 SD 卡，記下來(lái) SD 卡是哪個(gè)設(shè)備，就可以走第 3 步了；
把 SD 卡插上，重復(fù)第一步；
$ sudo dd bs=4M if=iot_rpi3.img of=/dev/sdx 命令，確定自己的 SD 卡的設(shè)備號(hào)，然后把下載的 img 文件燒寫到 SD 卡上 ,這一步需要 root 權(quán)限哦。這兒要提醒一句，不是燒寫到 SD 卡的某個(gè)分區(qū)，而是燒寫到這個(gè) SD 卡所在的設(shè)備上。
$ sync 命令，同步數(shù)據(jù)到 SD 卡。

Windows 系統(tǒng)下，用 Win32DiskImager 工具，用管理員權(quán)限，燒寫 img 文件到 SD 卡即可。

Mac 系統(tǒng)下也是用 Linux 下的命令:
$ sudo dd bs=1m if=image.img of=/dev/rdisk

啟動(dòng)開發(fā)板
把已經(jīng)燒寫過(guò) Android Things 的 mciroSD 卡插到 Raspberry Pi 3 的對(duì)應(yīng)位置，就可以啟動(dòng)開發(fā)板了。

按以下的步驟去啟動(dòng)開發(fā)板：

用 microUSB 供電；
插入網(wǎng)線；
插入 HDMI 接口。

大概第一次系統(tǒng)啟動(dòng)要一到兩分鐘，耐心等待就行。

系統(tǒng)啟動(dòng)完之后，顯示器顯示了當(dāng)前有線網(wǎng)的的 IP 地址，以及 Wi-Fi 還沒有連接上的狀態(tài)。那么，我們可以借助有線網(wǎng)的 IP，去連接 ADB：
$ adb connect
connected to :5555

由于 Raspberry Pi 是支持 DNS 廣播的，如果你的電腦支持 MDNS 功能，運(yùn)行命令：
$ adb connect Android.local

連接成功后，會(huì)返回：
connected to :5555

這樣我們的 ADB 就正常連上Raspberry Pi 3了。借助 ADB ，我們可以連接 Wi-Fi 了。

其中包含了用戶名和密碼，如果你的密碼為空，不加 -e passphrase 這個(gè)參數(shù)即可。

接下來(lái)就要檢查 Wi-Fi 是否正確連上了：

出現(xiàn)上面的消息，表明 Wi-Fi 是正常啟動(dòng)了。那 DNS 是否通呢？撥下網(wǎng)線，然后 ping 一下試試。

連接串口用于調(diào)試
現(xiàn)在雖然 ADB 連上去了，網(wǎng)絡(luò)也通了，但是事情才剛剛開始。我們?cè)诠ぷ髑捌冢胍环N比較方便的調(diào)試方法，那就是嵌入式開發(fā)中骨灰級(jí)的調(diào)試方式：串口調(diào)試：

對(duì)著上圖，拿著 USB 轉(zhuǎn) TTL 的線，找到 GPIO 的針腳上的 UART 的 TXD 和 RXD 兩根針。然后再找到地線，連接相應(yīng)的杜邦線就可以了。稍等，四個(gè)針腳，為啥有一個(gè)針腳不連呢，那個(gè)不是供電線嗎？由于 USB 轉(zhuǎn) TTL 線，在 USB 這端已經(jīng)供電了，所以 VCC 接口不需要連了。

這兒需要注意的是，RX 和 TX 是交叉的，不是直連的。因?yàn)殚_發(fā)板上的 TX 就是 USB 這邊的 RX。RS-232 和 TTL 的區(qū)別，這兒就略過(guò)了。

然后就要開始用 PC 機(jī)上的串口調(diào)試軟件來(lái)連接 USB 轉(zhuǎn)串口了。三大系統(tǒng)的工具又不太一樣。Windows下有 putty, secruCRT 等，Linux 下有 Mimicom, Mac 下有 Serial。根據(jù)自己的操作系統(tǒng)來(lái)選用吧。不過(guò)記各把波特率設(shè)為 115200, 8N1, 然后不要用流控，不管硬流控也好，還是軟流控也好，統(tǒng)統(tǒng)的不選。以前看過(guò)太多的血一般的教訓(xùn)，選了流控，結(jié)果花好長(zhǎng)時(shí)間跟蹤，串口什么打印也沒有，但是示波器上卻能看到串口數(shù)據(jù)……這時(shí)間不值。

關(guān)掉開發(fā)板電源，然后撥出 SD 卡。用 PC 機(jī)讀 SD 卡。然后把 cmdline.txt 這個(gè)文件中的這一行:

刪掉即可。不過(guò)作為嵌入式開發(fā)人員，誰(shuí)舍得關(guān)串口呢？是么？當(dāng)然，如果你的開發(fā)中，有串口設(shè)備做其它用途，是可以關(guān)掉串口輸出的。

下一講就開始 Android Things 的 SDK 的分析了。