GDE專欄 | Android Things開發環境搭建

文｜ 谷歌開發技術專家 (GDE) 王玉成 (York Wang)

物聯網 (IoT) 的應用開發，離不開跟開發板打交道，我們需要配置好開發板的各種環境，最後才能用 Android Studio 進行應用開發。

我們今天就以 Raspberry Pi 3 為例，一起來搭建 Android Things 的開發環境。

硬體準備

Raspberry Pi 3 的硬體開發板就長這樣：

開發板是有了，但是我們應該怎麼用開發板呢？那好，我們先進一步瞭解並分析開發版的功能：

玩過 Raspberry Pi 3 的人可以略過這段，但是對於首次上手的玩家，有幾點要注意：

• 事項 1：別費盡心思找電源了，開發板用的 Micro USB 口做供電介面。別找個電源介面卡，拼命往音訊介面上塞啦，這麼搞廠商也很頭疼的。

• 事項 2：做什麼樣的事找什麼樣的位置。每個介面有每個介面特定的作用。看著文字對上號，根據方案選擇特定的模組就行了。

那麼多 GPIO 口啊......怎麼辦？我有針腳恐懼症的。

- 沒問題，我們就先來了解針腳的作用，就可以玩轉開發板了。

等等，我怎麼知道開發板哪個地方是第一根針腳啊？

- 在電路板上，找到 GPIO 針腳，離 USB 介面最遠的那一端，對了，開發板上應該有一個 J8 標記， 就是那位置為 1 號針腳，只需要找到這幾根針腳就夠了。供電是引出 5V 還是 3.3V 的電源針腳，跟你自己的電路有關，切記在連線之前把電壓搞清楚，不然會燒掉器件的。接下來認出 UART, SPI, PWM, I2C 介面，依據自己的需求，找一個麵包板，就可以拉線出來幹活了。

硬體認清楚了，這是第一步，還要找找開發版的外設，一般說外設就是供電，顯示，儲存，輸入這幾大塊。

• microUSB 給電源供電；

• HDMI 用來顯示；

• 有線或者 Wi-Fi 用來連線網路；

• microSD 卡以及讀卡器用來燒寫系統。

配備完這些外設，搭好麵包板，就可以動手燒寫系統了。

下載映象

開始找地方下載映象了，映象連結在此：

developer.android.com/things/preview/download.html

上一講提到的 4 個開發版的映象都可以下載。

Raspberry Pi 3 最新的映象壓縮包名為 androidthings_rpi3_devpreview_2.zip，下載完壓縮包，解壓縮之後，只有一個檔案 iot_rpi3.img，我們來看看是什麼格式的檔案：

這些資訊好像還不足以讓我們判斷映象的內容，但是可以明確的是，這是一個可以做啟動的映象檔案。那我們來看看映象內部包含了哪些內容？

通過映象的內容，我們看到映象的內部結構。其中 rpi boot 是 Raspberry Pi 的 secondary boot，後續就是 uboot，接下來，就是 uboot 所引導的系統檔案了。做過 uboot 級別移植的人，應該十分清楚 bl1, bl2, uboot 的一些概念，這裡就不做詳細解釋了。

這裡再囉嗦幾句，我們看一下 Developer Preview 1 版本的映象，以 Edison 開發版的映象為例：

可以看到，在 Developer Preview 1 這一版中，分成了許多檔案，並且提供了燒寫指令碼，還提供了 fastboot 和 ADB 工具。但是，對於初學者來說，如何正確使用這些工具成了一個難題。所以在 Dev Preview 2 的版本中，把這些檔案合併成一個 image 檔案，燒寫就變的很簡單了。還是要為 Google 的貼心讚一讚，每一版的改進都會讓開發者用起來更方便。

細心的讀者會發現，兩個開發版的映象檔案中，有些檔案內容是不同的，主要是 bootloader 及之前的可執行程式碼。有興趣的讀者可以對比一下 x86 和 arm 的架構的 bootloader 的不同的地方及作用。

Edision 的映象檔案中間，還包括一個檔案，似乎在回顧著某種歷史，如果你找出來了，就請在下方留言吧。

燒寫映象到 SD 卡

Raspberry Pi 的外接儲存裝置是 microSD 卡，以下簡稱 SD 卡。由於 Linux, Windows, Mac 的燒寫的工具也不盡相同，我們以 Linux 為例說一下燒寫步驟，燒寫的命令只要是 dd，但是千萬不要 dd 到你的硬碟上去了！

最安全的燒寫流程如下：

1. $ df -h 命令，檢視一下當前有哪些裝置，如果電腦不能識別 SD 卡，那麼開始第 2 步，如果電腦已經識別 SD 卡，記下來 SD 卡是哪個裝置，就可以走第 3 步了；

2. 把 SD 卡插上，重複第一步；

3. $ sudo dd bs=4M if=iot_rpi3.img of=/dev/sdx 命令，確定自己的 SD 卡的裝置號，然後把下載的 img 檔案燒寫到 SD 卡上 ,這一步需要 root 許可權哦。這兒要提醒一句，不是燒寫到 SD 卡的某個分割槽，而是燒寫到這個 SD 卡所在的裝置上。

4. $ sync 命令，同步資料到 SD 卡。

Windows 系統下，用 Win32DiskImager 工具，用管理員許可權，燒寫 img 檔案到 SD 卡即可。

Mac 系統下也是用 Linux 下的命令: 

$ sudo dd bs=1m if=image.img of=/dev/rdisk<disk# from diskutil>

啟動開發板

把已經燒寫過 Android Things 的 mciroSD 卡插到 Raspberry Pi 3 的對應位置，就可以啟動開發板了。

按以下的步驟去啟動開發板：

1. 用 microUSB 供電；

2. 插入網線；

3. 插入 HDMI 介面。

大概第一次系統啟動要一到兩分鐘，耐心等待就行。

這兒準備了一個 Windows下燒寫映象的視訊教程：

視訊最後，顯示器顯示了當前有線網的的 IP 地址，以及 Wi-Fi 還沒有連線上的狀態。那麼，我們可以藉助有線網的 IP，去連線 ADB：

$ adb connect <ip-address>

connected to <ip-address>:5555

由於 Raspberry Pi 是支援 DNS 廣播的，如果你的電腦支援 MDNS 功能，執行命令：

$ adb connect Android.local

連線成功後，會返回：

connected to <ip-address>:5555

這樣我們的 ADB 就正常連上Raspberry Pi 3了。藉助 ADB ，我們可以連線 Wi-Fi 了。

其中包含了使用者名稱和密碼，如果你的密碼為空，不加 -e passphrase 這個引數即可。

接下來就要檢查 Wi-Fi 是否正確連上了：

出現上面的訊息，表明 Wi-Fi 是正常啟動了。那 DNS 是否通呢？撥下網線，然後 ping 一下試試。

連線串列埠用於除錯

現在雖然 ADB 連上去了，網路也通了，但是事情才剛剛開始。我們在工作前期，引入一種比較方便的除錯方法，那就是嵌入式開發中骨灰級的除錯方式：串列埠除錯：

對著上圖，拿著 USB 轉 TTL 的線，找到 GPIO 的針腳上的 UART 的 TXD 和 RXD 兩根針。然後再找到地線，連線相應的杜邦線就可以了。稍等，四個針腳，為啥有一個針腳不連呢，那個不是供電線嗎？由於 USB 轉 TTL 線，在 USB 這端已經供電了，所以 VCC 介面不需要連了。

這兒需要注意的是，RX 和 TX 是交叉的，不是直連的。因為開發板上的 TX 就是 USB 這邊的 RX。RS-232 和 TTL 的區別，這兒就略過了。

然後就要開始用 PC 機上的串列埠除錯軟體來連線 USB 轉串列埠了。三大系統的工具又不太一樣。Windows下有 putty, secruCRT 等，Linux 下有 Mimicom, Mac 下有 Serial。根據自己的作業系統來選用吧。不過記各把波特率設為 115200, 8N1, 然後不要用流控，不管硬流控也好，還是軟流控也好，統統的不選。以前看過太多的血一般的教訓，選了流控，結果花好長時間跟蹤，串列埠什麼列印也沒有，但是示波器上卻能看到串列埠資料……這時間不值。

 調整您的佈局

關掉開發板電源，然後撥出 SD 卡。用 PC 機讀 SD 卡。然後把 cmdline.txt 這個檔案中的這一行:

刪掉即可。不過作為嵌入式開發人員，誰捨得關串列埠呢？是麼？當然，如果你的開發中，有串列埠裝置做其它用途，是可以關掉串列埠輸出的。

下一講就開始 Android Things 的 SDK 的分析了。

後記

您如果有任何涉及到 Android Things 方面的想法，都歡迎大家在下方留言，我們會把好的建議轉交給 Android Things 的產品部門。 也許在某一天，你的建議就是 Andorid Things 的一部分。

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