đồ án tốt nghiệp tìm hiểu hệ điều hành ANDROID và xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị qua BLUETOOTH

-1- ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA BLUETOOTH Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Ngọc Huế, tháng 5 năm 2014 -2- ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA BLUETOOTH Ngành: Điện Tử Viễn Thông. Chuyên ngành: Thông Tin Quang. Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện : Thạc sĩ: Lê Văn Thanh Vũ Nguyễn Văn Ngọc Huế, tháng 5 năm 2014 -3- -4- LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến với các thầy cô trong trường Đại Học Khoa Học, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Điện Tử - Viễn Thông đã tận tâm dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu trong những năm học qua tại trường. Em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến với Thầy Lê Văn Thanh Vũ, giảng viên trường ĐH Khoa học đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt tập đồ án tốt nghiệp này. Và cuối cùng gửi lời cám ơn đến tất cả những người thân, ba mẹ, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ và động viên em trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ án này. Mặc dù đã cố gắng hết sức để thực hiện luận văn này nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo tận tình từ các Thầy cô và các bạn. Huế, tháng 5 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Ngọc -5- MỤC LỤC -6- DANH MỤC HÌNH ẢNH -7- THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ACL Asynchronous connectionless Kết nối không đồng bộ ADT Android Developer Tools Công cụ phát triển Android API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng BEC Backward Error Control Kiểm soát lỗi ngược CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm lỗi DDMS Dalvik Debug Monitor Server Máy chủ thực thi gỡ lỗi DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Chuỗi lây lan phổ trực tiếp EDR Enhanced Data Rate Tăng cường tốc độ dữ liệu. FEC Forward Error Correction Sữa chữa lỗi về phía trước FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Tần số nhảy lây lan phổ IDE Integrated Development Environment Môi trường phát triển tích hợp JDK Java Developer Kit Bộ công cụ phát triển Java JRE Java Runtime Environment Ứng dụng nền trên Java JVM Java Virtual Machine Máy ảo thực thi LMP Link Manament Protocol Liên kết quản lí giao thức MAC Media Access Control Điều khiển truyền thông truy cập PMA Packed Member Address Đóng gói phần địa chỉ SCO Synchronous connection-oriented Đồng bộ hướng kết nối SDK Software Develoment Kit Phần mềm hỗ trợ phát triển UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter Bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ. XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng -8- LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống ngày càng hiện đại như ngày nay, các thiết bị di động cầm tay đang dần trở thành những thứ không thể thiếu cho mỗi người. Trong đó có các Smartphone, với những nền tảng hiện đại và tích hợp nhiều công nghệ, nó không chỉ giúp giữ thông tin liên lạc với nhau mà những chiếc Smartphone này trở nên thông minh và làm được rất nhiều việc đem lại sự tiện lợi cho người dùng từ những công việc nhỏ nhất trong đời sống. Với các nhu cầu đa dạng và phức tạp của mỗi ứng dụng, kỹ thuật không dây đã đưa ra nhiều chuẩn với các đặc điểm kỹ thuật khác nhau để có thể phù hợp với từng nhu cầu, mục đích và khả năng của người sử dụng như IrDA, WLAN với chuẩn 802.11, ZigBee, OpenAir, Bluetooth, NFC… Mỗi chuẩn kỹ thuật đều có những ưu, khuyết điểm riêng của nó và trong đó Bluetooth đang dần nổi lên là kỹ thuật không dây tầm ngắn có nhiều ưu điểm, rất thuận lợi cho những thiết bị di động. Bluetooth đang dần lan rộng ra khắp thế giới, xâm nhập vào mọi lĩnh vực của thiết bị điện tử, đặc biệt là các thiết bị cầm tay. Từ những lý do trên, Em đã chọn đề tài “Tìm hiểu Hệ điều hành Android và xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị qua Bluetooth”. Trong đề tài này, em tìm hiểu về Hệ điều hành Android và xây dựng một hệ thống điều khiển thiết bị thông qua Bluetooth. Với những kiến thức về điện tử và vi điều khiển đã được học tập tại trường, cùng với việc tìm hiều để xây dựng ứng dụng trên hệ điều hành Android, em đã hoàn thành tốt đồ án của mình. Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến với thầy giáo hướng dẫn Lê Văn Thanh Vũ cùng với các thầy cô giáo trong Khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghiệm nên khó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các Thầy Cô trong Khoa và các bạn về đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. -9- CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề: Trong vài năm trở lại, hệ điều hành Android đã xuất hiện như một điểm sáng rồi dẫn trở thành vầng sao lớn trong lĩnh vực hệ điều hành cho thiết bị cầm tay thông minh khi chiếm đến 78,1% thị phần (Theo IDC, Q4/2013) so với iOS và Windows Phone. Nó đem lại cho người dùng các tiện ích thông minh và sự tiện dụng cùng với một kho ứng dụng đồ sộ cho các thiết bị cầm tay. Nhờ đặc điểm mã nguồn mở của Linux tối ưu cho hoạt động của thiết bị cầm tay thông minh, Android cho phép người dùng và các nhà phát triển phát triển các ứng dụng linh hoạt hướng đến sự tiện lợi đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Google còn cung cấp các nền tảng phát triển cho phép bên thứ 3 tham gia phát triển các ứng dụng mới và tùy biến hệ điều hành một cách linh hoạt. Chính điều này đã cho phép các bên thứ 3 phát triển rất nhiều ứng dụng theo nhiều định hướng để góp phần làm phong phú hơn các kho ứng dụng của Android. Ngoài ra, hiện nay giao tiếp không dây của các thiết bị thông minh ngày càng đa dạng và tiện dụng hơn, nếu trước đây các điện thoại chỉ có thể kế nối thông qua cáp với giao diện riêng của nhà sản xuất thì ngày này có rất nhiều chuẩn giao tiếp rất tiện lợi như: giao tiếp USB, giao tiếp NFC, Wifi …Và đặc biệt giao tiếp không dây phổ biến và linh hoạt như Bluetooth cho phép các thiết bị dễ dàng kết nối trao đổi dữ liệu trong khoảng cách ngắn một cách đơn giản nhất. Nó cho phép việc kết nối không dây với các thiết bị điện, điện tử trở nên tiện dụng và hiệu quả hơn. Kết hợp hai yếu tố trên, việc xây dựng một hệ thống điều khiển các thiết bị gia dụng bằng Smartphone Android thông qua giao tiếp Bluetooth là trọng tâm của đề tài nghiên cứu này để hướng đến một cuộc sống tiện nghi, hiện đại trong các ngôi nhà thông minh. 1.2 Ý tưởng và yêu cầu đặt ra: 1.2.1 Ý tưởng thiết kế: * Về phía phần mềm điều khiển trên Android: Việc xây dựng ứng dụng trên hệ điều hành Android tương đối thuận lợi, dễ dàng bởi Android là một hệ điều hành mở, có một cộng đồng phát triển đông đảo, nơi để mọi người học hỏi, tham khảo và chia sẻ kinh nghiệm với nhau. Và một ưu điểm nữa là hầu như các thiết bị Android là đều được tích hợp công -10- nghệ Bluetooth, vì thế người dùng có thể dễ dàng kết nối được với mạch để điều khiển. Việc điều khiển trở lên thuận tiện và tiết kiệm chi phí so với làm bộ điều khiển. Nhờ vào tính mở của hệ điều hành Android chúng ta có thể phát triển ứng dụng một cách tối ưu, phù hợp cho bộ điều khiển. Từ những thuận lợi đó,việc tạo một ứng dụng trên chiếc Mobile Android thật sự dễ dàng, ứng dụng này sẽ có chức năng chính là truyền , nhận dữ liệu qua Bluetooth để điều khiển bảng thiết bị. Và việc này được thực hiện trên những chiếc điện thoại sử dụng hệ điều hành Android mà mọi người thường dùng hằng ngày. * Về phía thiết bị ngoại vi: Sử dụng 1 Module Bluetooth để truyền nhận dữ liệu với Smartphone Android và việc truyền nhận này được điều khiển bởi một vi điều khiển. Vi điều khiển này có 2 nhiệm vụ chính: xử lý dữ liệu và điều khiển đóng tắt các Rơle để điều khiển dòng điện 220VAC cung cấp cho các thiết bị điện. Mục tiêu đạt ra là kết nối các thiết bị điện gia dụng thông qua khối xử lý trung tâm có sự điều khiển từ xa bởi thiết bị sử dụng hệ điều hành Android và có giao tiếp không dây Bluetooth cơ bản. Mô hình tổng thể hệ thống được trình bày như dưới đây (Hình 1.). Hình 1. Mô hình tổng quan của hệ thống. [...]... các thiết bị có nhiễu từ trường cao - Khoảng cách điều khiển giữa điện thoại Android và mạch điều khiển đảm bảo hợp lý trong khoảng cách dưới 100m - Giá thành phải phù hợp với một hệ thống ổn định và có tính ứng dụng thực tiễn cao -13- CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID VÀ CÁC GIAO TIẾP NGOẠI VI 2.1 Hệ điều hành Android: 2.1.1 Khái niệm: Android là một hệ điều hành mã nguồn mở dành cho thiết bị. .. những ưu điểm của hệ điều hành này, ngày nay các thiết bị cầm tay sử dụng hệ điều hành này càng nhiều và phổ biến 2.1.2 Lịch sử phát triển: Ban đầu, Android là hệ điều hành cho các thiết bị cầm tay dựa trên lõi Linux do công ty Android Inc (California, Mỹ) thiết kế Công ty này sau đó được Google mua lại vào năm 2005 và bắt đầu xây dựng Android Platform Các thành viên chủ chốt tại ở Android Inc gồm có:... công cụ và trình đơn cần thiết để thiết lập Android SDK với nền tảng hệ điều hành các các công cụ khác của Android SDK Một khi thiết lập ADT xong, ta sẽ tải về tập tin Android SDK để nhờ ADT trên Eclipse để thiết lập giữa Eclipse IDE và Android SDK 2.2.1.5 Giới thiệu Android SDK : Android SDK là nền tảng xây dựng ứng dụng Android trên nền Java và được cung cấp trên trang: -31- http://developer .Android. com/SDK/index.html... thoại di động Mục tiêu của thiết bị này là cho phép các nhà phát triển thực hiện các cuộc thí nghiệm trên một thiết bị thực có thể chạy hệ điều hành Android mà không phải ký một bản hợp đồng nào -15- Hình 2 Sự phân chia các hệ điều hành trên Smartphone.(Nguồn TechZ) Hiện nay, hệ điều hành này trở nên phát triển và hội nhập hơn bao giờ hết, được các hãng sản xuất thiết bị sử dụng và được người dùng ngày... khác - Android 4.4 KitKat: Ra mắt tháng 11 - 2013, Mục tiêu của Google đó là đem Android 4.4 lên mọi thiết bị, kể cả những dòng máy có cấu hình rất thấp đi chăng nữa, đây cũng là dịp họ muốn rũ bỏ cái danh hệ điều hành ngốn cấu hình” hàng đầu thế giới Bổ xung nhiều tính năng và các hàm API mới cho việc phát triển các ứng dụng hiện đại 2.1.4 Kiến trúc hệ điều hành Android: Kiến trúc hệ điều hành Android. .. hệ thống hoạt động tốt hơn - Các ứng dụng được gán số ID của người sử dụng nhằn phân định quyền hạn khi sử dụng tài nguyên, cấu hình phần cứng và hệ thống - Android là một hệ điều hành có tính mở, khác với nhiều hệ điều hành di động khác, android cho phép một ứng dụng của bên thứ ba được phép chạy nền Các ứng dụng đó chỉ có một hạn chế nhỏ đó là nó không được phép sử dung quá 5~10% công suất CPU, điều. .. thích Hình 2.2 biểu thị sự phân khúc thị trường của các hệ điều hành hiện nay, trong đó ta cũng thấy rằng hệ điều hành Android chiếm vị trí cao nhất với 81% so với các hệ điều hành khác Với các nhà phát triển ứng dụng (Developers), việc hệ điều hành android được sử dụng phổ biến đồng nghĩa với việc họ có thể thoải mái phát triển ứng dụng trên nền android với sự tin tưởng là ứng dụng đó sẽ có thể chạy... 2.2.2.4 Cập nhật Android SDK và thiết lập điện thoại ảo Android: Cập nhật Android SDK vào Eclipse Sau khi cài đặt ADT thành công, ta tiến hành thiết lập Android SDK cho Eclipse Chọn Windows/Preferences, tiếp theo chọn mục Android và chỉ ra đường dẫn tới thư mục đang chứa bộ Android SDK (ví dụ c: \android- sdk-windows\), sau đó nhấn chọn OK, như Hình 2 Lưu ý, nên tải về và giải nén Android SDK trước... Libraries & Android Runtime , Tầng Application Framework và trên cùng là tầng Application Mô hình tổng thể của các thành phần bên trong hệ thống sử dụng Android được mình họa trong (Hình 2.) -19- Hình 2 Kiến trúc của hệ điều hành Android 2.1.4.1 Tầng hạt nhân Linux (Linux Kernel layer): Hệ điều hành Android được phát trển dựa trên hạt nhân Linux Kernel, cụ thể là hạt nhân Linux phiên bản 2.6, điều đó... Cupcake có thêm khả năng sao chép/ dán (copy/paste) - Android 1.6 Donut: Ra mắt ngày 30-9-2009, Donut khắc phục các chức năng "lỏng lẻo" trong Cupcake, mở rộng chức năng tìm kiếm bằng giọng nói và ký tự đến bookmark và danh bạ Android Market trở thành "chợ đầu mối" để người dùng tìm kiếm và xem các ứng dụng Android Ứng dụng chụp ảnh và quay phim trong Donut nhanh hơn Hệ điều hành hỗ trợ màn hình có độ phân . Tìm hiểu Hệ điều hành Android và xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị qua Bluetooth . Trong đề tài này, em tìm hiểu về Hệ điều hành Android và xây dựng một hệ thống điều khiển thiết bị thông.  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA BLUETOOTH Ngành: Điện Tử Viễn Thông. Chuyên ngành: Thông Tin Quang. Giảng viên hướng dẫn:. HỌC KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA BLUETOOTH Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Ngọc Huế, tháng 5