《基于单片机和安卓平台的移动物联网应用开发实训系统设计》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于单片机和安卓平台的移动物联网应用开发实训系统设计

范文

刘力维

摘? 要：文章介绍了一种采用单片机和安卓移动设备构建移动物联网应用开发实训系统的方法。并基于该系统完成了实训的项目设计，实现了通过手机远程获取单片机上的传感器数据以及远程控制单片机上的开关设备等典型的物联网应用。

关键词：单片机;传感器;安卓应用开发

中图分类号：N945.23 文献标志码：A? ? ? ? ?文章编号：2095-2945（2020）30-0039-02

Abstract： This paper introduces a method of building a mobile IoT application development training system by using MCU （micro-chip computer） and Android mobile devices. Based on the system， the project design of practical training is completed， and the typical application of IoT is realized such as remote acquisition of sensor data and remote control of switch equipment on MCU board.

Keywords： MCU（micro-chip computer）; sensor; Android application development

1 物联网应用开发实训系统的设计背景及目标

随着网络技术和移动应用的快速发展，基于移动设备的物联网应用得以普及。对相关技术的学习掌握成为智能制造、嵌入式技术与应用、移动应用开发等专业学生的必备技能。目前市面上有很多集成化的物联网应用开发平台。此类平台大多封装为智能农业、智能交通、智能家居等应用场景，集成度较高，但扩展性较差，无法针对底层硬件进行编程扩展。本系统构建了一个通用且可扩展的物联网应用开发实训平台，使学生完成从底层单片机及传感器应用技术到上层移动应用开发各环节的设计开发，形成对物联网应用系统的整体认识。

2 物联网应用开发实训系统的架构设计

本系统利用通用单片机开发平台、个人电脑和安卓移动设备构建一个移动物联网应用系统。利用单片机开发平台的硬件可扩展性和安卓开发平台丰富的软件功能实现系统的通用性和扩展性。系统框图如图1所示。

图1 物联网应用开发实训系统功能框图

单片机通过可编程IO连接数据传感器和开关设备，实现物联网应用模拟沙盘。个人电脑作为数据网关，通过串口与单片机相连，实现沙盘上传感器数据的采集和開关设备的控制。安卓手机作为远程控制终端，通过无线网络连接与数据网关通信，实现沙盘上传感器数据的远程监控和智能开关的远程控制。

3 移动物联网应用开发实训项目设计

实训内容主要包括三部分：单片机应用开发部分实现通过串口与数据网关通信;数据网关部分实现HTTP服务器功能，同时实现与单片机之间串口通信数据的处理;移动终端部分主要实现用户界面设计以及传感器数据的远程获取和智能开关的远程控制功能。

3.1 单片机串口通信的实现

以单片机连接温度传感器、照明、风扇为例，定义了私有的串口通信数据格式，如表1所示。

单片机串口的命令解析可以通过状态机来实现。设计单片机上串口接收状态如下：

空闲状态：单片机已经处理完成上一条指令，等待新指令的到来。

温度告警上限设置：单片机收到了字符h，等待温度告警上限的两位数字。

温度告警下限设置：单片机收到了字符l，等待温度告警下限的两位数字。

操作数1：单片机收到了第一个操作数，等待第二个操作数。

操作数2：单片机收到了第二个操作数，需要马上进行整条命令的处理。

开设备：单片机收到了字符k，等待具体操作的设备字符。

关设备：单片机收到了字符g，等待具体操作的设备字符。

单片机串口接收数据进行命令解析的状态迁移过程如图2所示。

3.2 数据网关开发部分主要功能

数据网关主要功能分为两部分：一是通过串口与沙盘通信;二是实现一个小型的HTTP服务器，负责处理来自远程移动设备的网络数据传输请求。

谷歌提供了一个开源项目android-serialport-api，通过JNI技术实现了动态链接库。使用者通过调用该库中提供的函数，可以实现串口的开关和串口数据的收发[1]。

数据网关通过一个开源、轻量级的HTTP服务器NanoHTTPD实现[2]。在本系统中，HTTP服务器负责接收来自客户端的请求，根据请求的参数区分进行后续的业务逻辑处理，处理完毕后构造响应消息应答客户端设备。

3.3 安卓移动终端开发部分主要功能

移动终端开发的主要工作包括风扇、照明等开关设备的远程控制;传感器数据的远程获取和显示;与数据网关之间的HTTP通信功能;移动物联网应用的用户界面;注册及登录等用户身份认证功能等。

4 移动物联网应用开发实训项目的改进建议

目前各大公司纷纷推出了基于云技术的物联网开放平台[3]。学生在系统掌握物联网应用系统基本原理的基础上，进一步将数据网关云端化，利用物联网开放平台向开发者提供的标准接口进行应用开发，成为快速构建物联网应用的大势所趋。

参考文献：

[1]冯卫，张昱，何小炜.基于Android平台的串口通信实现的分析[J].数字通信世界，2016，000（007）：112-112.

[2]牛艳霞，马秉斌.嵌入式Web服务器的Android空间数据离线解决方法[J].测绘科学，2017，42（07）：178-182+187.

[3]黄海峰.解读华为IoT平台以开放构建生态使能行业革新[J].通信世界，2017（21）：39.

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