用于Android設(shè)備的USB接口

　　目前獲取微處理器和移動(dòng)設(shè)備之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信電線的最流行的一種方式是使用通用串行總線（USB）接口。由于廣泛普及而受到工程師們的青睞（特別是在消費(fèi)電子和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域）。下面的章節(jié)就如何在基于Android的平板和具備USB控制功能的微處理器之間建立這樣的通訊介紹一個(gè)基本的方案。

　　USB主控的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是能為USB裝置（或從設(shè)備）供電，并提供了一個(gè)非常豐富的通信協(xié)議，支持傳輸相對(duì)大量的數(shù)據(jù)。然而，就協(xié)議處理的復(fù)雜性來說對(duì)工程師來說總有一定的缺陷，尤其是在裝置端。

　　主要的障礙是， 如果工程師想要實(shí)現(xiàn)他們自己的固件，不同的半導(dǎo)體供應(yīng)商提供的微處理器的應(yīng)用程序接口（API） 會(huì)有些變化。為解決這一問題主要有兩個(gè)辦法可以采用：

　　1. 在設(shè)備端使用有點(diǎn)像"硬件狀態(tài)機(jī)"的微處理器。但是這樣做需要大量的工程資源。

　　2. 使用USB-串行轉(zhuǎn)換器，此方案可提供USB底層相關(guān)的協(xié)議，從而降低USB主控端和設(shè)備端的軟件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。這可能對(duì)工程師們更加可行，尤其是對(duì)那些在Android操作系統(tǒng)或Android USB應(yīng)用程序接口經(jīng)驗(yàn)少或者沒有經(jīng)驗(yàn)的工程師。

　　在本文中， 提供了第二個(gè)方法使用USB串行轉(zhuǎn)換器的例子。例子中的參考代碼，是針對(duì)使用FTDI Vinculum-II （VNC2） USB主控端IC所設(shè)計(jì)，但是，它也可以用于其它控制器工作。

　　通過Android控制

　　Android發(fā)布了一整套API給開發(fā)者實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用并且提供USB通訊的能力。然而，目前為止只有一小部分Android平板提供全面的USB主控接口連接。由于這一限制， 谷歌開發(fā)了一個(gè)API用于Android通過USB設(shè)備端口與外部USB通信。這被稱為Android開放訪問開發(fā)套件（ADK）。盡管這里提到API, 意味著與運(yùn)行Android的設(shè)備通信的方法，設(shè)計(jì)師仍然需要意識(shí)到一系列的關(guān)鍵問題：

　　1. 外部設(shè)備必須自己供電，并需要作為Android硬件的USB主控端。比如，Android開放訪問框架的一個(gè)潛在應(yīng)用就是基于Android的便攜設(shè)備和一些健身設(shè)備之間的互動(dòng)--因此用戶可以將他們的心率，卡路里消耗等的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖銛y設(shè)備上用于分析或與以往觀測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較。顯然便攜設(shè)備能夠給跑步機(jī)之類的東西供電。不同於以前的應(yīng)用場(chǎng)景，當(dāng)PC連接一個(gè)鼠標(biāo)之類的串行設(shè)備時(shí)，此設(shè)備也必需提供電源。

　　2. 目前能夠作為主控端的設(shè)備不是很多。尤其是，大多數(shù)智能手機(jī)模塊仍然缺少USB主控連接性能。將來會(huì)有更多的智能手機(jī)使用USB OTG （比如新發(fā)布的三星Galaxy Nexus），這將允許基于Android系統(tǒng)控制各種家用消費(fèi)電子。比如，使用智能電話當(dāng)做游戲控制器或控制智能家居產(chǎn)品。

　　應(yīng)用實(shí)例

　　便攜設(shè)備時(shí)常要做的一件事情是通過Android開放附件框架來控制各種形式的電子馬達(dá)。并用簡(jiǎn)單的方式管理方向和速度等資料。這里將通過一個(gè)簡(jiǎn)單有趣的例子進(jìn)一步理解這些原理，這個(gè)范例使用平板電腦操控玩具賽車展示Android的功能。

　　創(chuàng)建一個(gè)基于Android的控制系統(tǒng)所需要的部件如下（相應(yīng)的原理框圖如圖1所示）。在這個(gè)例子中，提供了玩具賽車范例的具體細(xì)節(jié)（圖2進(jìn)一步指示）。

　　1. 一個(gè)能提供遙控功能應(yīng)用的Android平板（這同樣能應(yīng)用到控制任何其它硬件元件如馬達(dá)，泵等）。在這個(gè)例子中，采用ACER A500 Android平板電腦（運(yùn)行Android3.2）。

　　2. 一個(gè)通過USB連線與平板連接的微處理器，用作USB設(shè)備。為簡(jiǎn)化固件在設(shè)備端使用USB轉(zhuǎn)串行驅(qū)動(dòng)器。這個(gè)例子中指定使用FTDI Vinco開發(fā)板，具有雙通道USB 主/從設(shè)備控制器功能。

　　3. 通過GPIO,PWM, I2C和SPI接口控制的用戶硬件組件。本例中，是通過GPIO接口執(zhí)行無線遙控。

圖1: 使用Android平板基本做基本硬件的控制配置