http://www.ittraining.com.tw/workshop/workshop.html

1. Android IO Workshop
作者: Jarey

2. 關於艾鍗
• 艾鍗學院為艾鍗科技所設立的一所專業的嵌入式系統軟
韌體開發教育訓練中心，提供產業之研發人員所需的專
業軟韌體訓練課程
• 與 共同合作開設
嵌入式處理器/機器人軟體開發工程師訓練課程

3. 艾鍗學院的會員已累計40多家科技公司
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4. 講師介紹-Jarey
捷銳行動科技有限公司/ 創辦人
學經歷：
 東華大學資訊工程碩士
 訊舟科技股份公司/SW Leader
專長
 網通科技公司/PM 產品管理
Java/C/C++程式語言
 Catcan機器人設計領域科技公司/Firmware工程師 Android 程式設計
 艾鍗學院專任講師(Android應用程式開發、Java) 人機介面設計
 經濟部工業局99年度數位內容產業發展躍進計畫 Linux程式設計
-Android手機應用程式開發A班講師。
單晶片程式設計(Atmel、
 經濟部工業局99年度數位內容產業發展躍進計畫 Arduino、Renesas)
-Embedded Linux行動應用加值開發就業班講師。
ARM9嵌入式系統
 經濟部工業局99年度數位內容產業發展躍進計畫
網路程式設計
-Android手機應用程式開發B班講師。
網路通訊協定
 台中技術學院-Android應用程式開發應用 講師
無線區域網路
著作:
 Ajile程式設計開發手冊(java硬體化平台設計)
 Java + Android開發課程(艾鍗教材)
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5. Agenda
Android USB週邊裝置應用發展
 Android USB 週邊商機
 Android VS IPhone USB Accessory 開發
Android Open Accessory Development Kit
 ADK運作架構介紹
 Android Accessory Protocol
 ADK開發工具下載與Eclipse環境建置
MicroChip ADK Lib 應用實作
 MicroChip Android ADK Lib架構介紹
 與ADK進行連線通訊流程
 全雙工資料處理設計(多執行緒)
 ADK的除錯方式
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6. Android USB週邊裝置應用發展
早期Android週邊裝置
 在Google放出ADK工具之前，SmartPhone的週邊產品不
外乎為手機保護套、車用連接架、喇叭底座、外掛電池。
Android ADK 開放性週邊開發套件
 2011年5月10 Google IO 2011大會發布Android3.1平版作
業系統，同時間也正式放出了全新的Android USB週邊設
備開發套件(Android Open Accessory Development Kit)
 Android 3.1與手機版Android 2.3.4之後便開始支援ADK開
發套件，開發者可以自行設計相關的USB週邊裝置，這將
為Android Market帶來許多與硬體產品相結合的APP，這
也是個機會能讓你所開發的APP在Market眾多的APP中與
眾不同產生明顯的差異化。
6

7. Android USB週邊裝置應用發展
Android USB週邊設備商機
 Gartner研究機構指出，預期從
2011年開始，iPad以及其它媒
體平板將開始取代部分筆記型
電腦產品，這將減緩家庭用PC
的出貨量。
 平版與手機將逐侵蝕傳統PC與 USB介面
NB的市場。
遊戲週邊 健康醫療設備
 使用者漸漸的會開始期待所購
買USB週邊設備，除了能在PC
上運行之外，也能同時在平版 運動休閒設備 音樂控制介面
電腦上運行。
安全防護應用
工業控制介面
USB KEY
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8. Android USB週邊裝置應用發展
Android USB週邊設備商機
 在Android多樣且開放性的平
台優勢下，其產品的市佔率
將不斷的攀升。
 目前支援ADK的手機與平版
佔整體Android的比例不高，
但隨著Android 4.0將手機與
平版系統整合為一後，在不
久的將來經過汰舊換新後，
絕大部份的Android手機與平
版都將支援ADK介面。
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9. Android USB週邊裝置應用發展
Android IO 2011應用Demo
 Android手機透過ADK連接跑步機…健身器材。
 Android 遊戲控制(http://youtu.be/GrE_JO5rXKA)
 Android機器人控制(http://youtu.be/jwvkJVUECrg)
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10. Android USB週邊裝置應用發展
艾鍗學院開發之相關應用
 Android平版透過ADK連接KTV系統
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11. Android VS iPhone USB週邊開發
Android
 開放H/W平台
 Open協定與SourceCode
 免審核機制
 免授權費
iPhone
 需要取得Made for iPhone認證
 認證要求高 , 審核時程長
 申請成功後需要支付授權費
 申請成功才能拿到開發文件技術
 Apple擁有隨時終止你產品的權利
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12. ADK運作架構介紹
ADK於Android的API支援
 Android 3.1 平板電腦作業系統已內建 Android Open
Accessory Development Kit ( ADK ) 的 Android Open
Accessory APIs ，並具備USB Host mode 。
 Android 2.3.4 智慧型手機作業系統可以透過 Google APIs
附加函式庫 (Google APIs add-on library ) 的方式運作。)
USB Host and Accessory Mode
※USB Host Mode只在
Android
3.1以上版本支援
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13. ADK運作架構介紹
USB Accessory API(android.hardware.usb)
Class Description
UsbManager Allows you to enumerate and communicate with connected
USB accessories.
UsbAccessory Represents a USB accessory and contains methods to access its
identifying information.
USB Host API(android.hardware.usb
Class Description
Allows you to enumerate and communicate with connected USB devices.
UsbManager
Represents a connected USB device and contains methods to access its identifying information,
UsbDevice interfaces, and endpoints.
Represents an interface of a USB device, which defines a set of functionality for the device. A device can
UsbInterface have one or more interfaces on which to communicate on.
Represents an interface endpoint, which is a communication channel for this interface. An interface can
UsbEndpoint have one or more endpoints, and usually has input and output endpoints for two-way communication
with the device.
Represents a connection to the device, which transfers data on endpoints. This class allows you to send
UsbDeviceConnection data back and forth sychronously or asynchronously.
Represents an asynchronous request to communicate with a device through a UsbDeviceConnection.
UsbRequest
Defines USB constants that correspond to definitions in linux/usb/ch9.h of the Linux kernel.
UsbConstants
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14. ADK運作架構介紹
Android USB 週邊連接架構
Android 手機/平版
MCU控制層 ADK
Support
IO資料傳輸
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15. Android Accessory Protocol
Android Accessory Protocol
 任何Android USB Accessory皆必須實作Accessory Protocol，該
Protocol為開放協定，其定義了裝置偵測(detects)與通訊連線初始化
流程(包含mode切換機制)。
Accessory Protocol通訊流程
 等待偵測裝置連線
 確認裝置支援Accessory mode
 如果該裝置支援USB Accessory mode，則建立兩者之間的通訊通道。
ADK開發版運作於Host Mode
 由開發版供電給手機/平版
 手機端運作於Accessory Mode 透過Accessory API與開發版通訊
 開發版需偵測Android裝置的PID與VID，以確保連線的裝置為
Google 手機/平版
 Google vendor ID:(0x18D1) Product ID: 0x2D00 or 0x2D01
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16. Android Accessory Protocol
Android Accessory 初始化流程（USB H/W與手機內部溝通交握程序)
1. USB 線路之連接確認：當《 USB 週邊設備》與 《 Android 裝置》之間的
USB 線路連接與裝置偵測無誤後，彼此才會開始進行溝通動作。
2. 識別代碼之產生：在此過程中，《 Android 裝置》會先依製造商與設備型號
等資料，去產生一個屬於自己的新 VID/PID 識別代碼。
3. 設備模式 ( Accessory Mode ) 之支援確認：然後，《 USB 週邊設備》則需發
送一個控制交易訊息 ( Control Transaction ) 給《 Android 裝置》，詢問它是
否支援設備模式 ( Accessory Mode ) 。
4. 應用程式之相容確認：一旦《 Android 裝置》向《 USB 週邊設備》確認支援
設備模式 Accessory Mode ) 時，《 USB 週邊設備》會透過控制交易訊息傳
送一連串的字串給《 Android 裝置》。這些字串是提供《 Android 裝置》去
確認它的系統中是否有相容於該《 USB 週邊設備》的應用程式。
5. 下載安裝相容應用程式：假若，它沒有找到合適的應用程式時，該訊息也會
提供一個 URL 網址，以供《 Android 裝置》的用戶至網路下載安裝相容於該
《 USB 週邊設備》的應用程式。(註：該 URL 網址可以是該應用程式在
Android Market 之中的下載網址)
6. 設備模式 ( Accessory Mode ) 開始運作：這個步驟完成後，《 USB 週邊設備》
會再傳送一個控制交易訊息給《 Android 裝置》，以告知《 Android 裝置》
可以進入設備模式 ( Accessory Mode )
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17. Android Open Accessory Development Kit
開發環境所需工具
 Java JDK 1.6以上
 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/
index.html
 Eclipse IDE開發工具
 http://www.eclipse.org/
 Android 開發工具ADT
 http://developer.android.com/sdk/eclipse-adt.html
 Android SDK (2.3.4以上版本)
 http://developer.android.com/sdk/index.html
 Microchip pic24 Development kit for android
 http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_G
ET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en553673
 Android 實體手機(2.3.4以上/平版3.1以上)
 ADK開發版H/W
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18. Android開發環境建置-JDK6下載
下載JDK環境
 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/inde
x.html
為你把關每一道 學習品質 18

19. Android開發環境建置-Eclipse 下載
下載安裝Eclipse開發工具
 http://www.eclipse.org/downloads/
為你把關每一道 學習品質 19

20. Android開發環境建置-安裝ADT
安裝Android ADT開發環境
為你把關每一道 學習品質 20

21. Android開發環境建置-安裝ADT
透過Eclipse plugin安裝工具下載ADT
 http://dl-ssl.google.com/android/eclipse/
為你把關每一道 學習品質 21

22. Android開發環境建置-下載SDK
下載Android SDK(也可透過ADT自動下載)
 http://developer.android.com/intl/zh-TW/sdk/index.html
為你把關每一道 學習品質 22

23. Android開發環境建置-設定SDK
指定Android SDK所在路徑
為你把關每一道 學習品質 23

24. Android開發環境建置-更新SDK
為你把關每一道 學習品質 24

25. Android開發環境建置-更新SDK
為你把關每一道 學習品質 25

26. MicroChip ADK Lib 架構介紹
MicroChip提供更高階包裝的LIB
 MicroChip提供一層更高階的warp類別，將複雜的
USB 連線，斷線，初始化，資料快取，Thread管
理．等等機制包裝起來，讓開發者可以更專注在資料
封包的制定與UI的互動設計上。
 外包的類別分別為: USBAccessoryManager與
USBAccessoryManagerMessage
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27. MicroChip ADK Lib 架構介紹
USBAccessoryManager 類別
 USB Accessory管理層，處理連線、斷線處理、資料的讀、寫
 支援Buffer快取從USB讀入的資料
 讀取部份使用單獨的work thread，可全雙工進行資料IO
USBAccessoryManager
高階函式庫 handler
available() Buffer Message
disable()
enable() ReadThread
isConnected()
peek(byte[]) Create USB
read(byte[]) Accessory InputStream
write(byte[]) 連線管理 OutputStream
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28. MicroChip ADK Lib 架構介紹
USBAccessoryManagerMessage 類別
 提供Android Read Thread用來與UI Thread函式通訊用的封包
 資料透過Java的封裝特性被封裝在USBAccessoryManagerMessage
中
 最終資料將被掛在 android.os.message物件中(object欄位)透過
Handler傳送至UI Thread中處理。
 USBAccessoryManagerMessage所所定義的封裝資料為:
public enum MessageType {
READ,
ERROR,
CONNECTED,
DISCONNECTED,
READY
};
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29. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP1:建立新的Android專案
 SDK 目標版本需選擇在Level 10(含Google API版本)以上
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30. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 2:載入所需的USB Lib
 編輯AndroidManifest.xml，使用uses-library tag，輸入所需使用的usb函式庫
<uses-library android:name="com.android.future.usb.accessory" />
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3
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31. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 3:撰寫USB Plug&Play 自動偵測USB裝置並開啟APP
 於AndroidManifest.xml中利用intent-filter，濾出當USB裝置插入時所要啟動的
Activity頁面。
<intent-filter>
<action android:name="android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED" />
</intent-filter>
<meta-data android:name="android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED"
android:resource="@xml/accessory_filter" />
 另外需要外掛一個meta-data欄位，指定過濾的條件需為一個xml檔:
<resources>
<usb-accessory manufacturer=“Ittraining Technology Inc." model="Basic Accessory
Demo"version="1.0"/>
</resources>
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32. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 4:滙入IT_ADK_LIB專案
 IT_ADK_LIB專案中包含了USBAccessoryManager與
USBAccessoryManagerMessage 兩個高階函式類別， IT_ADK_LIB專
案己經宣告為Library型式的專案，可供其他Android Project直接引用。
 在你的練習範例中宣告引入IT_ADK_LIB專案(專案上按右鍵點選內容)
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33. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 5:於Activity中撰寫Handler類別
 Handler, Message, Looper, MessageQueue 為Android設計在
不同Thread/Process之間互相通訊與傳遞訊息的機制，為
Android核心設計中相當重要的一環。
private Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
}
};
handleMessage handleMessage
message
主執行緒 message
Looper UI Thread 子執行緒 Looper
MQ Push MQ
Handler
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34. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 6:建構USBAccessoryManager物件
 建構式需帶入二個參數： Handler handler物件與int what
其中what指的是當USBAccessoryManager讀取到來至ADK開發
版的事件代碼，可供在handlerMessage函式中識別用。
private final static int USBAccessoryWhat = 0;
private USBAccessoryManager accessoryManager
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
….略
accessoryManager = new USBAccessoryManager(handler, USBAccessoryWhat);
….略
}
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35. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 6：依Activity生命週期啟動與關閉USBAccessoryManager
 於onResume()中啟動USBAccessoryManager
 於onPause()或onStop()函式關閉USBAccessoryManager
public void onResume() {
super.onResume();
accessoryManager.enable(this);
}
public void onStop () {
super.onPause();
accessoryManager.disable(this);
}
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36. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 7：寫入資料至ADK開發版
 包裝message封包，並透過handler物件將message封包送往UI
Thread的Message Queue中排程，排程時間到時會交由
handlerMessage函式進行處理。
 Message物件可以透過obtain取得快取中先前用過的message來
重複使用，可有效節省記憶體消耗。
public final Message obtainMessage (int what, int arg1, int arg2, Object obj)
 透過Handler物件中的sendMessage將message推入
MessageQueue
Message msg=handler.obtainMessage(1,0,0,null);
handler.sendMessage(msg);
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37. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 8：覆寫Handler中的handlerMessage函式
 無論是從ADK開發版送上來的資料，或是準備要被寫入到ADK
開發版的資料，最終都會被送到MessageQueue中排程被處理。
 系統的Looper物件會自動檢查MessageQueue中是否有資料需
要處理，若有則會自動呼叫handlerMessage函式。
public void handleMessage(Message msg) {
switch(msg.what){
case USBAccessoryWhat: //從ADK開發版讀到的資料,資料被封裝在msg.obj物件中
switch(((USBAccessoryManagerMessage)msg.obj).type) {
case READ:
if(accessoryManager.isConnected() == false)
return;
break;
case CONNECTED:
break;
case READY:
setTitle("Ittraining Demo: Device connected."); break;
case DISCONNECTED:
disconnectAccessory(); break;
}
break;
default:
break;
}
}
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38. 與ADK進行連線通訊開發流程
STEP 9：ADK資料的讀、寫
 ADK資料的讀寫可以透過USBAccessoryManager中的read與write函式
呼叫來完成處理。
 其中read資料並不是直接和ADK開發版要求資料，而是直接向系統中的
Buffer取得資料(Manager中有實作Buffer快取)
//回傳目前buffer中還有多少資料可以被讀取
int available()
//從buffer中讀取 array大小的資料，回傳實際讀取了多少資料
int read(byte[] array)
//從buffer中讀滿array的資料，回傳實際讀取了多少資料
int peek(byte[] array)
//從buffer中丟棄指定大小的資料
void ignore(int num)
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39. 全雙工資料處理設計
提升ADK資料讀、寫效率
 建立兩個執行緒，一個負責寫入資料，一個負責讀取資料。
 子執行緒本身不具有Looper與MQ，因必須先為子執行緒建立Looper與MQ物件。
Activity
USBAccessory Activity
Activity
Manager
readHandler writeHandler
handleMessage handleMessage
message
讀取 寫入
message
Looper Looper
執行緒 執行緒
MQ MQ
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40. 全雙工資料處理設計
替子執行緒產生Looper與MQ public static final void prepare() {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException(
Class subThread implements Runnable{ "Only one Looper may be created
public void run(){ per thread");
}
Looper.prepare(); 框架原始碼
sThreadLocal.set(new Looper());
workLooper = Looper.myLooper(); }
h = new Handler(){
public handlerMessage(Message msg){
//處理message
}
};
private Looper() {
Looper.loop(); 框架原始碼 mQueue = new MessageQueue();
mRun = true;
} mThread = Thread.currentThread();
} }
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41. 全雙工資料處理設計
如何於子執行緒中變更UI內容
 在Android中非UI Thread是不能直接去控制UI，一但違反此條件，系統
將會造成應用強制結束。
 在Android子執行緒要進入UI Thread去變更UI內容，有以下的四種方法
• 透過掛Handler Push Message/Runnable於UI Thread 處理UI內容
• 透過Activity.runOnUIThread()，直接指定進入UI Thread內處理
• 透過View.Post(Runnable)介面處理
• 透過AsncTask類別協助處理，需1.5版後的Android才有支援。
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42. ADK的除錯方式
ADK Debug方式
 由於USB線被USB Accessory裝置給佔用，因此將無法使利用ADB透過
USB線做Debug的連線。
 需改使用WiFi ADB連線，此功能需要root權限
WiFi ADB
 可於market搜尋adb wifi 可以找到許多相關的軟體。
 或是先利用USB 連接電腦透過adb 輸入以下指令：
adb shell
setprop service.adb.tcp.port 8000
stop adbd
start adbd
 在透過adb connect指令進行連線
//透過wifi進行adb連接
adb connect 192.168.1.103:8000
//讓手機進入監聽usb連線狀態
adb usb
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