基于Android平臺的WiFi無線遙控裝置設計

徐 波，李秋潔，束義平，孫 靚

（1.南京林業(yè)大學 機械電子工程學院，江蘇 南京 210037；2.華東理工大學 信息科學與工程學院，上海 200237）

基于Android平臺的WiFi無線遙控裝置設計

徐 波1,2，李秋潔1，束義平1，孫 靚1,2

（1.南京林業(yè)大學 機械電子工程學院，江蘇 南京 210037；2.華東理工大學 信息科學與工程學院，上海 200237）

隨著WiFi的不斷發(fā)展，WiFi無線通信技術的使用越來越常見。文章提出了基于Android平臺的WiFi無線遙控裝置的設計方案，介紹了基于Android平臺的遙控器以及控制器的設計方法，并闡述了遙控器與控制器間的WiFi通信方案。經(jīng)試驗，Android遙控器能在WiFi環(huán)境下實現(xiàn)對控制器的遠程控制，同時界面能顯示控制器傳來的參數(shù)。

Android；WiFi通信；遙控

目前，隨著信息技術的快速發(fā)展，WiFi、ZigBee、藍牙等無線通信技術趨于成熟。相比于ZigBee，WiFi通信傳輸速率更高；而藍牙無線通信雖然傳輸速率快，但傳輸距離短，一般多適用于家居用品。WiFi具有覆蓋范圍廣、可靠性高、傳輸速度快等優(yōu)點，是當前應用較為廣泛的無線網(wǎng)絡傳輸技術[1]。

隨著WiFi的不斷發(fā)展，國外已有很多城市實現(xiàn)了WiFi覆蓋計劃，我國北京、上海等十幾個城市實施了“無線城市”計劃，這對WiFi無線通信的使用提供了很大的幫助。現(xiàn)階段，WiFi無線通信已有較為廣泛的應用。屈川等[2]設計的農(nóng)機工作狀態(tài)實時無線監(jiān)測系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡對農(nóng)機的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測。薛金林等[3]設計的基于無線網(wǎng)絡的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺通過無線網(wǎng)絡與農(nóng)業(yè)機械進行通信。祝彥等[4]設計的基于WIFI技術的礦用機車無線通信系統(tǒng)采用WiFi無線通信技術進行數(shù)據(jù)傳輸。

1 整體結構

系統(tǒng)整體結構如圖1所示。遙控器為基于Android平臺的平板電腦，采用Android Studio開發(fā)，采用Java語言編程；控制器采用Visual Studio 2015開發(fā)，采用C語言編程。首先通過遙控器設置模式、參數(shù)，按下啟停按鈕后，通過WiFi將模式、參數(shù)、啟停發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)發(fā)來的參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理后，將處理結果通過WiFi發(fā)送給遙控器，在界面顯示出來。

圖1 系統(tǒng)整體結構

2 Android遙控器設計

2.1 遙控器整體結構

Android遙控器整體結構如圖2所示，采用了3個線程：界面主線程主要負責界面的加載、刷新；發(fā)送線程sendThread主要負責建立socket連接、控制器發(fā)送參數(shù)；接收線程recvThread接收來自控制器的處理結果。

圖2 Android遙控器整體結構

2.2 界面布局

點開Android Studio左邊的Project面板，就可以看到工程組織，如圖3（a）所示。遙控器添加控件實現(xiàn)結果狀態(tài)顯示、自動/手動模式選擇、左側/右側選擇、車速及距離閾值設置、IP地址端口號的輸入、連接啟停及系統(tǒng)退出，系統(tǒng)界面外觀如圖3（b）所示。

2.3 Handler通信過程

由于界面線程不能做耗時的工作，因而將耗時的工作放在了非界面線程中。而界面上的控件是由主線程創(chuàng)建的，非界面線程不能直接更改，所以采用Android 消息處理機制進行界面線程與非界面線程之間的通信[5]。

每個線程都有一個Looper對象和一個Handler。界面主線程的Handler為myHandler，線程sendThread的Handler為recHandler，線程recvThread的Handler為sendHandler。遙控器界面按下連接、啟動、停止、退出按鈕后，會利用Handler. sendEmptyMessage（msg.what）發(fā)送一個整型數(shù)?？刂破魈幚斫Y果則用一個8位數(shù)組NOZZLE存放，利用Bundle作為中間載體來傳遞噴頭狀態(tài)，在sendHandler中利用函數(shù)putByteArray將數(shù)組放入自定義字符串，在myHandler利用函數(shù)getByteArray取出即可。具體Handler過程如圖4所示。

圖3 Android遙控器界面設計

3 控制器設計

控制器用C語言開發(fā)，開發(fā)軟件為Visual Studio 2015。該部分由3個線程構成—主函數(shù)部分、數(shù)據(jù)接收線程、數(shù)據(jù)處理發(fā)送線程。

第一步，主函數(shù)初始化socket后創(chuàng)建數(shù)據(jù)接收、發(fā)送線程。第二步，作為socket服務器端，接收來自客戶端發(fā)來的參數(shù)，將接收的參數(shù)分離并輸出到控制臺上，若未進行初始化操作，則執(zhí)行第三步操作，否則跳過第三步執(zhí)行第四步操作。第三步，進行初始化工作。第四步，初始化之后，使發(fā)送線程數(shù)據(jù)處理標識DEAL置true，進入數(shù)據(jù)處理循環(huán)；若為停止，生成關閉全部指示燈指令；若為退出，則調用自定義函數(shù)ExitInstance，進行釋放空間等操作。第五步，將數(shù)據(jù)處理結果通過socket發(fā)送給Android遙控器，進行界面刷新。Handler通信流程如圖4所示。

圖4 Handler通信

4 WiFi通信過程

Android遙控器與控制器間的WiFi通信采用基于TCP協(xié)議的通信方式[6-8]，通過套接字Socket網(wǎng)絡來進行通信[9-10]，Android遙控器作為客戶端，控制器作為服務器端，具體通信過程如下：

第一步，服務器端調用函數(shù)listen將socket設為監(jiān)聽模式。第二步，客戶端向服務器端發(fā)送連接請求。第三步，服務器端不斷調用函數(shù)accept接收連接請求，并創(chuàng)建線程來接收來自客戶端傳來的數(shù)據(jù)，同時創(chuàng)建數(shù)據(jù)發(fā)送線程準備進行數(shù)據(jù)處理。第四步，客戶端向網(wǎng)絡發(fā)送參數(shù)，并新建線程用來接收服務器端傳來的數(shù)據(jù)處理結果。第五步，服務器端調用函數(shù)recv不斷從網(wǎng)絡接收來自客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，接收完數(shù)據(jù)后發(fā)送線程線程根據(jù)客戶端傳來的參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理。第六步，調用函數(shù)send將數(shù)據(jù)處理結果發(fā)送給客戶端遙控器。第七步，客戶端從網(wǎng)絡接收服務器端發(fā)送的數(shù)據(jù)處理結果，并發(fā)送給遙控器界面進行刷新顯示。在退出按鈕按下后，兩端都關閉socket，并清理緩存。

5 真機調試

遙控器調試機型為華為榮耀平板T1-821w，操作系統(tǒng)為Android 4.4。Android遙控器手動模式下右側選中時調試結果如圖5（a）所示，自動模式下調試結果如圖5（b）所示。

圖5 Android 遙控器調試結果

6 結語

本文設計了基于Android平臺的WiFi無線遙控裝置，主要工作如下：（1）基于Android平臺的遙控器的設計，能夠設置相關參數(shù)，控制控制器進行相應的工作，并能顯示控制器的數(shù)據(jù)處理結果。（2）設計了控制器，能夠根據(jù)遙控器設置的參數(shù)進行相應的數(shù)據(jù)處理工作，并將數(shù)據(jù)處理結果發(fā)送給Android遙控器進行顯示。（3）Android遙控器與控制器間的WiFi無線通信，通過WiFi互相進行數(shù)據(jù)傳輸。本文提出的遙控裝置操作簡單，控制及時，可移植到嵌入式平臺，為遠程控制對象進行自動化作業(yè)提供很大幫助。

[1]楊洪濤，王英卓，杜娟.基于Android平臺的WiFi控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2016（3）：10-16.

[2]屈川，劉思揚，吳昊宇.農(nóng)機工作狀態(tài)實時無線監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].南方農(nóng)機，2016（8）：59-60.

[3]薛金林，張欣欣，范博文，等.基于無線網(wǎng)絡的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺（CN205507418U）[P].南京：實用新型專利，2016.

[4祝彥，譚凱，羅劍.基于WIFI技術的礦用機車無線通信系統(tǒng)的應用[J].遼寧工程技術大學學報，2012（5）：76-79.

[5]黃蓉. Android消息處理機制研究[J]. 黑龍江科技信息，2012（33）：87.

[6]萬書鵬，雷寶龍，翟明玉.調度與變電站一體化系統(tǒng)鏈路狀態(tài)監(jiān)測與 TCP 通信方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2014（1）：92-96.

[7]劉爽，史國友，張遠強.基于TCP/IP協(xié)議和多線程的通信軟件的設計與實現(xiàn)[J].計算機工程與設計，2010（7）：1417-1420.

[8]李雅麗，李永江.基于TCP通信方案的電力線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].電源技術，2015（1）：175-177.

[9]劉建華，田歲苗，趙勇，等. 基于Android的智能家居系統(tǒng)設計[J].西安郵電大學學報，2013（4）：71-74.

[10]張秋波. 基于Android手機和WiFi的網(wǎng)絡定時開關的設計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學，2015.

Design of WiFi wireless remote control device based on Android platform

Xu Bo1,2, Li Qiujie1, Shu Yiping1, Sun Jing1,2
（1.Mechanical and Electronic Engineering College of Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 2.Information Science and Engineering College of East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China）

With the continuous development of WiFi, it is more and more common to use WiFi wireless communication technology. This paper presents a design scheme of WiFi wireless remote control device based on Android platform, and introduces the design method of controller and the remote controller based on Android platform and the WiFi communication scheme between the remote controller and controller is expounded. After testing, Android remote controller can remote control the controller in WiFi environment, and the interface can display parameters from the controller.

Android; WiFi communication; remote control

徐波（1995— ），男，江蘇泰興，碩士。