【文章內(nèi)容簡介】 9 第 三 章 安卓操作 系統(tǒng)概述 第一節(jié) 安卓操作系統(tǒng)的 發(fā)展歷史及趨勢 Android 系統(tǒng)一開始并不是由谷歌研發(fā)出來的， Android 系統(tǒng)原來的公司名字就叫做 Android，谷歌公司在 2020 收購了這個僅成立 22 月的高科技企業(yè)。Android 系統(tǒng)也開始由谷歌接手研發(fā)， Android 系統(tǒng)的負責人以及 Android 公司的 CEO 安迪 魯賓成為谷歌公司的工程部副總裁，繼續(xù)負責 Android 項目的研發(fā)工作。在 2020年 11月 5日這天，谷歌公司正式向外界展示了這款名為 Android的操作系統(tǒng)，并且在這天谷歌宣布建立一個全球性的聯(lián)盟組織，該組織由 34家手機制造商、軟件開發(fā)商、電信運營商以及芯片制造商共同組成。這一聯(lián)盟將支持谷歌發(fā)布的手機操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件，將共同開發(fā) Android 系統(tǒng)的開放源代碼 [8]。 第二節(jié) Android 開發(fā)環(huán)境搭建 一、 Android 的基本介紹 Android 是一種基于 Linux 的自由及開放源代碼的 操作系統(tǒng) ，主要使用于移動設(shè)備，如 智能手機 和 平板電腦 ，由 Google 公司和 開放手機聯(lián)盟 領(lǐng)導及開發(fā)。尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國大陸地區(qū)較多人使用 “安卓 ”或 “安致 ”。 Android操作系統(tǒng)最初由 Andy Rubin 開發(fā)，主要支持手機。 2020 年 8 月由 Google 收購注資。 2020 年 11 月， Google 與 84 家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信營運商組建開放手機聯(lián)盟共同研發(fā)改良 Android 系統(tǒng)。隨后 Google 以 Apache 開源許可證的授權(quán)方式 ，發(fā)布了 Android 的源代碼。第一部 Android 智能手機發(fā)布于2020 年 10 月。 Android 逐漸擴展到平板電腦及其他領(lǐng)域上，如 電視 、 數(shù)碼相機 、 游戲機 等。 2020 年第一季度， Android 在全球的市場份額首次超過 塞班系統(tǒng) ，躍居全球第一。 2020 年 11 月數(shù)據(jù)顯示， Android 占據(jù)全球智能 手機操作系統(tǒng) 市場 76%的份額，中國市場占有率為 90%。 其具有以下特 點： 10 ① 開放性 ： 在優(yōu)勢方面， Android 平臺首先就是其開發(fā)性，開發(fā)的平臺允許任何移動終端廠商加入到 Android 聯(lián)盟中來。顯著的開放性可以使其擁有更多的開發(fā)者，隨著用戶和應(yīng)用的日益豐富，一個嶄新的平臺也將很快走向成熟 。開發(fā)性對于 Android 的發(fā)展而言，有利于積累人氣，這里的人氣包括消費者和廠商，而對于消費者來講，最大的受益正是豐富的軟件資源。開放的平臺也會帶來更大競爭，如此一來，消費者將可以用更低的價位購得心儀的手機。 ② 不受束縛 ： 在過去很長 的一段時間，特別是在歐美地區(qū)，手機應(yīng)用往往受到運營商制約，使用什么功能接入什么網(wǎng)絡(luò)，幾乎都受到運營商的控制。自從 2020 年 iPhone 上市后，用戶可以更加方便地連接網(wǎng)絡(luò)，運營商的制約減少。隨著 EDGE、 HSDPA 這些 2G 至 3G 移動網(wǎng)絡(luò)的逐步過渡和提升，手機隨意接入網(wǎng)絡(luò)已不是運營商口中的笑談。 ③ 豐富的硬件 ： 這一點還是與 Android 平臺的開放性相關(guān)，由于 Android的開放性，眾多的廠商會推出千奇百怪，功能特色各具的多種產(chǎn)品。功能上的差異和特色，卻不會影響到數(shù)據(jù)同步、甚至軟件的兼容，如同從諾基亞 Symbian風格手機一下改用蘋果 iPhone，同時還可將 Symbian 中優(yōu)秀的軟件帶到 iPhone上使用、聯(lián)系人等資料更是可以方便地轉(zhuǎn)移。 ④ 方便開發(fā) ： Android 平臺提供給第三方開發(fā)商一個十分寬泛、自由的環(huán)境，不會受到各種條條框框的阻擾，可想而知，會有多少新穎別致的軟件會誕生。 ⑤ Google 應(yīng)用 ： 在互聯(lián)網(wǎng)的 Google 已經(jīng)走過 10 年度歷史，從搜索巨人到全面的互聯(lián)網(wǎng)滲透， Google 服務(wù)如地圖、郵件、搜索等已經(jīng)成為連接用戶和互聯(lián)網(wǎng)的重要紐帶，而 Android 平臺手機將無縫結(jié)合這些優(yōu)秀的 Google 服務(wù) 。 二、 Android 系統(tǒng) 構(gòu)架 Android 的系統(tǒng)架構(gòu)和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。從架構(gòu)圖 看， Androi d 分為四個層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和 Linux 內(nèi)核 層 [9]。 11 圖 Android 結(jié)構(gòu) 圖 應(yīng)用程序 Android 會同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包包括客戶端，SMS 短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用 JAVA 語言編寫的。 應(yīng)用程序框架 開發(fā)人員也可以完 全訪問核心應(yīng)用程序所使用的 API 框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計簡化了組件的重用 ， 任何一個應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊（不過得遵循框架的安全性）。同樣，該應(yīng)用程序重用機制也使用戶可以方便的替換程序組件。 系統(tǒng)運行庫 Android 包含一些 C/C++庫，這些庫能被 Android 系統(tǒng) 中不同的 組件 使用。它們通過 Android 應(yīng)用程序框架為 開發(fā)者 提供服務(wù)。 系統(tǒng)內(nèi)核 Android 是運行于 Linux kernel 之上，但并不是 GNU/Linux。因為在一般GNU/Linux 里支持的功能， Android 大都沒有支持，包括 Cairo、 X1 Alsa、FFmpeg、 GTK、 Pango 及 Glibc 等都被移除掉了。 Android 又以 Bionic 取代Glibc、以 Skia 取代 Cairo、再以 opencore 取代 FFmpeg 等等。 三 、 Android 開發(fā)包及其工具的安裝和配置 12 Android 的開發(fā)是可以在 windows XP 及其以版本、 MACOS、 Linux 等系統(tǒng)上進行開發(fā)的；首先呢，我們要進入 Google 的官方網(wǎng)站下載 windows XP 版本的 java 開發(fā)包 JDK，我們選擇的版本是 以上的版本。在應(yīng)用開發(fā)平臺方面，我們采用的是 eclipse，因為 google 提供了基于 eclipse 的 android 開發(fā)插件 ADT，在隨時更新的插件幫助下，可以很快幫助我們完成 android 手機終端的相關(guān)應(yīng)用 開發(fā)。 安裝 JDK 和配置 java 開發(fā)環(huán)境 首先，安裝 JDK 時，安裝包中有 JDK 和 JRE 兩部分，點擊安裝程序，指定安裝目錄，然后點擊下一步，等待安裝完成即可。安裝完成之后，點擊 “我的電腦 ”，選擇 “屬性 ”里面的 “高級 ”選項，選擇環(huán)境變量，找到 path 變量，如果沒有，就自己添加一個，按后命名 path 就行，完成之后，點擊編輯，添加JDK 安裝目錄的 “l(fā)ib”文件路徑；之后點擊確定，然后再找到 CLASSPATH 變量，在路徑輸入 “.”，然后點擊確定。 檢測安裝 安裝配置完成之后，需要測試是否安裝成功。點擊開始 ——運行輸入“cmd”，打開命令模式。輸入 “java—version”，檢測 JDK 安裝是否成功，如果現(xiàn)實結(jié)果，則安裝成功。 安裝 eclipse 打開安裝包，點擊安裝，彈出 workspace 對話框，確定創(chuàng)建項目的保存路徑。 SDK和 ADT 的安裝和配置 首先，解壓安裝包，運行 “SDK ”。其次，在 “Android SDK and Avd manager”的窗口左側(cè)選擇 “setting”，選中 “Force “Installed packges”,點擊 “Update all”。點擊 “Available Packges”,選擇要安裝的 API 版本以及 USB 驅(qū)動和 SDK 文檔，我們都選擇了 。 這個過程很漫長，一定要保證網(wǎng)速快的情況下來安裝，要不會出現(xiàn)安裝不了的情況，最少安裝這個也要一天的時間，所以要耐心等待。下載完成之后，選擇所有選項，然后全部安裝，安裝完成之后，配置 SDK， SDK 的配置更 JDK是一樣的。 ADT的安裝和配置 啟動 eclipse，點擊 “Help”菜單，選擇 “Install New Software”之后 ， 點擊 “Add”按鈕，點擊 Archive 指 向下載的 ADT 壓縮包 ， 然后點擊 “ok”，選中所需要安裝的插件即可。 13 Android 虛擬機的搭建 打開菜單 “windows”，一次選擇 “Android SDK and AVD Manager”,打開界面；然后點擊 NEW 新建模擬機，彈出選項卡， 根據(jù)選項卡填寫自己所需要的內(nèi)容，即可創(chuàng)建。 建立好項目名后，即可啟動虛擬機 。 第 三 節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹了安卓 系統(tǒng)的概述 和安卓開發(fā)環(huán)境的一個搭建過程。 Androi d 分為四個層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和 Linux 內(nèi)核 層。 Android 系統(tǒng)的主要優(yōu)點有： 開放性、不受束縛、豐富的硬件、方便開發(fā)、 Google 應(yīng)用 。 在搭建安卓開發(fā)環(huán)境的時候，耗時相對比較漫長 [ 11]。 14 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計可以分為四個模塊：電源電路、單片機最小系統(tǒng)、電機驅(qū)動 模塊 、藍牙 模塊 、。電源電路為整個系統(tǒng)供電，包括單片機 AT89C5電機驅(qū)動、藍牙模塊、及其他外圍電路。電源電路分兩個部分：（ 1）接外部電源給電機供電；（ 2）由 4 節(jié)干 電池作為電源，給系統(tǒng)供電，以確保單片機、電機驅(qū)動、藍牙模塊的正常運行。在電源電路給系統(tǒng)供電時，綠色指示燈點亮，只是當前供電正常。單片機最小系統(tǒng)部分是整個系統(tǒng)的智能控制部分，也是整個系統(tǒng)的核心部分。 電機驅(qū)動模塊 L298 需要從外部接兩個電壓，一個是給電機的，另一個給 L298 芯片的 [12]。 第 一 節(jié) 單片機最小系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng)就是讓單片機能正常工作并發(fā)揮其功能時所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對 51 系列單片機來說， 最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括： 單片機、時鐘電路、復 位電路、輸入 / 輸出設(shè)備 等 [1 14]。 圖 單片機最小系統(tǒng)框圖 15 圖 單片機最小系統(tǒng) 原理圖 一 、 單片機 AT89C52 AT89S52 單片機片內(nèi)集成 256 字節(jié)程序運行空間、 8K 字節(jié) Flash 存儲空間，支持最大 64K 外部存儲擴展。根據(jù)不同的運行速度和功耗的要求，時鐘頻率可以設(shè)置在 0～ 33M 之間。片內(nèi)資源有 4 組 I/O 控制端口、 3個定時器、 8 個中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護?？梢栽?V到 。不斷發(fā)展的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。同時，該單片機支持計算機并口下載，簡單的數(shù)字芯片就可以制成下載線。根據(jù)不同場合的要求，這款單片機提供了多種封裝，本次設(shè)計根據(jù)最小系統(tǒng)有時 需要更換單片機的具體情況，使用雙列直插DIP40 的封裝 。下面對定時開關(guān)系統(tǒng)中使用到的管腳進行簡單說明 . P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。 16 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外 部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 RST——復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 二 . 時鐘電路 在設(shè)計時鐘電路之前，讓我們先了解下 51 單片機上的時鐘管腳： XTAL1（ 19 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。 XTAL2（ 18 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。 XTAL1 和 XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是