使用Android GPIO控制硬件設備的方法

在開發嵌入式系統和物聯網設備時，需要使用GPIO控制硬件設備。而Android系統也可以通過GPIO控制硬件設備，本文將介紹使用Android GPIO控制硬件設備的方法。

一、獲取GPIO控制權限

在Android系統中，GPIO控制功能需要獲得root權限，才能訪問和操作硬件設備。在獲取root權限後，需要使用shell命令操作GPIO控制器，即可實現對GPIO的控制。

Process process = Runtime.getRuntime().exec("su");
DataOutputStream os = new DataOutputStream(process.getOutputStream());
os.writeBytes("echo 123 > /sys/class/gpio/export\n");
os.flush();

上述代碼使用DataOutputStream向su進程的輸出流中注入shell指令，實現將GPIO引腳導出為內核模塊中的gpio編號。通過修改sysfs系統中的文件，可以實現GPIO的讀取和寫入操作，如下所示：

os.writeBytes("echo out > /sys/class/gpio/gpio123/direction\n");
os.writeBytes("echo 1 > /sys/class/gpio/gpio123/value\n");
os.writeBytes("echo 0 > /sys/class/gpio/gpio123/value\n");

上述代碼將GPIO引腳設置為輸出狀態，之後將高電平寫入GPIO引腳，然後又將低電平寫入GPIO引腳。

二、使用Java代碼操作GPIO

在Android中，使用Java代碼可以操作GPIO。可以使用第三方庫，例如WiringPi，C Libraries，或可以自己編寫Java代碼實現GPIO控制功能。

要使用Java GPIO庫，需要使用NDK並編寫C++代碼。Android系統中，Java運行在虛擬機JVM中，而C++則允許進行直接硬件操作。

幸運的是，有人已經為我們編寫了一個Java GPIO庫。 Pi4J提供了靈活和易於使用的API，可以讓Java程序員輕鬆地控制GPIO。以下代碼片段展示了如何使用Pi4J庫來控制GPIO：

GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();
GpioPinDigitalOutput ledPin = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_02, "MyLED", PinState.HIGH);
ledPin.high();
ledPin.low();
gpio.shutdown();

上述代碼使用Pi4J庫控制GPIO引腳，將其設為輸出模式，然後將引腳設置為高電平。

三、使用Android IOIO庫

Android IOIO庫是專門為Android平台設計的開源庫，可以實現輕鬆地和硬件設備交互。該庫提供了簡易操作IO的API接口保證不需要具備高端的硬件知識，可以使用Java語言操作底層硬件。

下面的代碼示例可以演示如何使用Android IOIO庫來操作GPIO：

private IOIO ioio;

class IOIOThread extends BaseIOIOLooper {
    private DigitalOutput led;

    @Override protected void setup() throws ConnectionLostException {
       led = ioio_.openDigitalOutput(0);
    }

    @Override protected void loop() throws ConnectionLostException, InterruptedException {
       led.write(true);
       sleep(1000);
       led.write(false);
       sleep(1000);
    }
}

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);

    ioio = new IOIO(new IOIOConnectionManager.ThreadedBluetoothIOIOConnectionManager(this, new BluetoothDeviceSelector() {
        @Override public boolean onBluetoothDeviceSelected(BluetoothDevice bluetoothDevice) {
            return true;
        }
    }));

    ioio.connect();
}

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    ioio.disconnect();
}

上述代碼創建了一個IOIO連接，並打開了一個數字輸出（GPIO）引腳。loop()方法是一個無限循環，可控制LED燈的開啟和關閉。通過IOIO庫，Android系統與外設通信的過程變得非常簡單。