Southwest university of science and technology
本科毕业设计（论文）
基于Android的智能遥控器手机端
APP开发
学院名称信息工程学院
专业名称通信工程
学生姓名周娇
学号20123434
指导教师胡莉副教授、秦明伟副教授
二〇一六年六月
基于Android的智能遥控器手机端APP开发
摘要：近年来，随着Android在市场中占据的市场份额越来越大。移动互联网的出现大大提高了智能操作控制的实时性和便捷性，本课题的主要内容是设计一个Android智能遥控器手机端APP。
本文主要针对传统的遥控器存在的一些不足之处提出了智能遥控器的这个设计方案，该课题以Android平台作为开发环境，实现从服务器端获取红外编码，通过蓝牙转发给终端设备，按下相应的按钮之后发送相应的编码给终端设备，实现对家电的控制。本文介绍了本课题的意义和背景，提出在这个设计方案的创新之处以及不足的地方，提出总的设计方案，对Android平台的系统架构和特点以及应用程序的结构做了相应的分析，对红外编码、TCP协议、蓝牙通信做了对应的研究，对系统设计的各个模块做了详细的研究、设计和其功能的实现，包括界面设计等等，最后对此次设计做了总结，以及以后未来工作的展望。
智能遥控器APP的实现，使我们操作起来更加方便快捷，不会因为找遥控器而浪费时间，直接通过APP向遥控器发出指令便能控制家电。
关键词：Android；遥控器；APP；蓝牙
Development of mobile terminal APP based on Android int
elligent remote controller
Abstract：In recent years, with the Android market share in the market to occupy more and more. The emergence of the mobile Internet, greatly improving the real-time and convenient operation of intelligent control, the main content of this topic is to design a Android intelligent remote control mobile phone terminal APP.
This paper mainly aimed at some deficiencies existing in the traditional remote presents the design scheme of intelligent remote control device, the subject on the Android platform as a development environment, capturing the infrared code from the server, via Bluetooth forwarded to the terminal equipment, press the corresponding button after to send the appropriate code to terminal equipment, to realize the control of electrical appliances. This paper describes the significance and background of this topic proposed in the design scheme of the innovations and deficiencies in the proposed general design plan, made the corresponding analysis to the Android platform system architecture and the characteristic as well as the application of the structure, the discussion of the infrared coding, TCP protocol, Bluetooth communication corresponding research, with the research, design and its function realization of each module of the system design, including interface design, and so on. Finally, the design of the summed up, and later working in the future prospect.
APP intelligent remote control to achieve, so that we operate more convenient and fast, not because of a remote control and a waste of time, directly through the APP to the remote control will be able to control the home appliance.
Key words：Android, controller, app，Bluetooth
目录
第一章绪论 (1)
1.1 研究背景 (1)
1.2 研究目的 (2)
1.3 论文主要研究内容及章节安排 (3)
1.4本章小结 (4)
第二章系统总体设计 (5)
2.1系统功能分析 (5)
2.2总体方案设计 (6)
2.3蓝牙通信协议 (7)
2.3.1蓝牙通信的发展史 (7)
2.4 TCP/IP协议 (10)
2.5本章小结 (11)
第三章Android相关技术研究 (12)
3.1 Android平台的特点和结构 (12)
3.2 Android系统框架 (14)
3.3 Android应用程序解析 (16)
3.4 界面语言的解析 (18)
3.5 Android应用程序的组件 (20)
3.5.1 Activity组件 (20)
3.5.2 Service组件 (22)
3.5.3 Broadcastreceiver组件 (22)
3.5.4 ContentProvider组件 (22)
3.6开发环境的简介 (23)
3.6.1 Android中的NDK (23)
3.6.2 Android中的HAL (23)
3.7 本章小结 (24)
第四章软件设计实现 (25)
4.1界面布局的实现 (25)
4.1.1 XML界面的布局 (25)
4.1.2功能界面 (25)
4.1.3操作界面 (26)
4.2 TCP端服务器通信的实现 (27)
4.2.1 TCP连接 (28)
4.2.2手机端与服务器的通信 (28)
4.3蓝牙端通信的实现 (28)
4.4测试与运行 (31)
4.4.1 测试手机端 (31)
4.4.2 测试与服务器通信 (31)
4.4.3测试与蓝牙端的通信 (33)
4.5本章小结 (35)
总结 (36)
致谢 (37)
参考文献 (38)
第一章绪论
随着科技的进步和人们生活水平的提高，家电进入了千家万户，伴随着家电的增多，我们操作的遥控器也变得越来越多，找遥控器变得特别繁琐，一款智能遥控器的APP的出现变得越来越重要。
1.1 研究背景
近几年来，随着互联网在全球出现了蓬勃发展的态势，各个电信运营商都不断加大对互联网的投入，不断完善网络基础设施，使得3G/4G网络在商业领域得到了不断的发展。随着3G/4G网络的不断推广和普及，智能手机为主移动终端不断地抢占着传统手机的市场，以Android智能手机的快速发展引起了人们的极大的注意。2008年9月28日发布了智能手机平台Android，目前已成为最流行的智能手机开发平台，并且凭借着Google强大的开发实力以及广阔的媒体资源，Android在智能手机市场取得了巨大的成就，并且推动了移动型终端的快速发展。
由于现在科技的不断进步，人们的生活物质水平得到了快速提高，各种功能各异的家电设备进入了千家万户，电视机、空调等设备在家庭中普遍存在。这一类电器里都会有各种各样的遥控器，为我们操作和使用带来了便利，但是这些遥控器互不兼容，而随着生活质量水平的提高，生活中有越来越多的遥控器，对于我们存放，想要的时候去寻找都带来了极大的不方便，多而杂，显得特别不整洁。并且这些遥控器是用胶等之类的材质做的，很容易损坏，并且也不环保，那么设计一款能够兼容我们日常生活中的家用电器设备的智能遥控器急需出现。将这些杂而多的遥控器用智能遥控器一并代替，可以解决为了去寻找某个遥控器或者管理这些遥控器带来的问题，方便我们使用，并且更加环保，符合当今爱护环境，节约资源的主题。当今社会传统的遥控器已经不能跟上当代人们如此快节奏的生活步伐了。智能遥控器可以为家电设备提供智能控制方案，使用户的控制和使用更加便捷，更高效。智能遥控器是通过网络技术、自动控制技术和计算机技术将生活环境中相关的家电设备连接起来，让他们协调工作，实现家庭生活环境的智能化控制，改变人们传统的生活方式，提供了一个更加人性化、智能化的居住环境。该智能遥控器可以控制家中所有家电，住户既可以直接通过遥控器来控制家电，当然也可以通过手机端app来控制家电。
Android是Google公司推出来的开源手机平台，主要采用了Linux内核，这是一个
标准化、开放式的手机平台。凭借其优异的平台性能和战略伙伴（包括诸多厂家、运营商）的支持，Android手机的市场占有率急速提升，目前已占据全球智能手机操作系统市场52.5%的份额，在我国市场则达到58%（2011年11月数据）]2[。
Android智能手机具有这些特点：它具有强大的无线网络的接入能力，包括具有强覆盖能力的GSM网络下的GPRS和保证手机的3G网络以及提供足够带宽、网速的WiFi。其次，丰富、便捷的开发工具。Android智能手机是使用Java语言开发的应用程序，它的开发工具完备，并且开发资源丰富，使开发者容易上手。再次，开放的平台。Android 平台的开放性导致它可以兼容不同硬件平台，进而提供丰富了的硬件选择，使得可以无缝结合多种应用。以Android为代表的智能终端正在以其随时在线和功能强大的特性，不断拓展和加深移动互联网的应用领域。
当今主要的智能移动设备主要有IOS、Android、Windows等等，都慢慢代替了传统的控制市场，在众多的移动设备之中，Android相对于其他的移动设备其最大的特点是Android是一个开放性的体系架构，而且Google为它提供了丰富的调试环境和开发工具，更加方便许多开发者更容易开发出更多的应用。并且，Android里还有对数据库的支持功能，图形系统以及强大的浏览功能等等。
1.2 研究目的
课题要求基于Android平台设计一款智能遥控器手机端软件，能够实现对智能遥控器的控制、遥控信号配置等功能。本课题涉及基本的网络通信原理、蓝牙通信技术、软件开发技术等相关知识，对培养学生的系统设计能力、工程应用能力均具有重要价值。课题包括以下研究内容：
（1）智能遥控器的管理方法；
（2）基于TCP/IP的网络数据传输技术；
（3）红外编码信息管理技术；
（4）基于Android的手机端APP开发技术；
实现从TCP端去获取红外编码，通过蓝牙端为遥控器终端发送所获取的红外编码，将我们的相关操作通过蓝牙端发送。
随着人们生活品味和生活质量的提高，以及一些消费观念的转变，现代家庭逐渐由追求房间内部装饰的环境向智能化转变。智能遥控器APP提供了兼容许多不同家电设
备的功能、控制和管理等等，基本上满足了住户的功能性和非功能性的需求，达到了预期效果。对于人们管理这些家电更加的方便，操作、管理和使用都变得格外的方便。我们应该紧跟上社会的步伐，向智能家居不断的靠近，在家里你可能只需打开手机，按住某一个键便能愉快的控制整个家庭的电气设备，使得整个环境控制都变得更加的方便，快捷。
智能遥控器的核心系统就是智能家居的控制系统，设计功能的完善将推动智能化的发展，而系统功能的集成化和市场的平民化，将是智能家居控制器的发展趋势，智能系统也将一步一步迈向绿色化。Android平台是从诞生以来发展速度非常快的移动开发，Android在中国市场的占有率高达90％]6[.不过以Android它丰富全面的功能支持以及强大的扩展能力，完全有能力在除了移动智能手机之外的市场获得拓展，像平板电脑，电子书等等。
Android是Google公司主要针对移动手持设备推出的终端操作系统。自从Android 操作系统发布以来，便在智能手机，平板电脑等相关设备上的市场占有率逐渐上升，甚至于在智能手机操作系统上都能超过了诺基亚称霸十年的Symbian系统。成为当今社会移动手机终端设备的主流，在考虑到未来几年Android系统将会有迅猛的发展势头，并且很有可能占据当今社会的手持移动终端设备市场，所以将Android运用在智能遥控器上，便于推动Android发展的同时也可以为我们在日常生活中提供一个规范的参考和一个统一的系统，使得住户更好的一眼和丰富的多媒体应用，便于未来在智能家居方案商的扩展。
1.3 论文主要研究内容及章节安排
本论文主要针对Android智能遥控器展开研究，文中完成了一种基于Android智能遥控器手机端APP的开发，论文一共分为四章，各章节具体内容安排如下：第1章：绪论，主要论述了课题研究背景，课题研究目的及意义，讲述了智能遥控器的相关背景，
第2章：系统总体设计方案，主要针对TCP\IP协议做一些具体的分析，以及关于蓝牙数据传输和红外编码等等的分析，根据Android开发平台，TCP协议，蓝牙传输以及红外编码设计了智能遥控器的整体方案。
第3章：Android相关技术研究。简要介绍了Android平台的特点和相关组件的构
成，以及在开发过程中所用到的相关技术，
第4章：系计中所要基于Android智能遥控器手机端APP实现的各模块的设计方案，主要通过TCP\IP协议实现从服务器获取红外编码、利用蓝牙技术与遥控器之间进行数据传输、相关界面的布局以及相应的监听事件的逻辑程序等方面做了详细的介绍和重点分析。
最后，总结与展望，对这次毕业设计和论文做出相应的总结，找出论文的创新点和不足的地方，并且提出我们在工作中需要完善和改进的地方。然后找出目前本方案在智能遥控市场的前景，优缺点和未来可以改进的地方。
1.4本章小结
本章主要介绍了本课题的研究背景、目的和意义，讨论关于Android的相关技术的背景，为我们带来的相关的好处。Android近几年的发展，本课题包含的相关的TCP和蓝牙简要介绍。以及本文的主要的研究内容和个章节的安排。
第二章系统总体设计
Android智能遥控器是目前在市场中应用比较广泛的遥控器，通过TCP传输红外编码和蓝牙无线传输协议实现此课题的设计，本章主要对红外技术、蓝牙和TCP进行介绍，以及总体方案进行总体的设计，
2.1系统功能分析
我们主要通过手机APP向服务器发送主要是基于红外编码，接收到红外编码的之后再将红外编码发通过蓝牙发送给终端设备，由终端设备进行相应的解码之类，然后我们手机端通过蓝牙将我们所要做的操作发送给终端设备，由终端设备识别这个指令，进而控制整个家电的操作，其相关的示意图如图2-1所示。
图2-1 系统应用关系示意图
整个系统结构图备主要有服务器、手机端、遥控器设备，家电这几部分组成，主要的各个部分的相关功能如下。
（1）服务器端：提供相关家电的红外编码，建立红外编码库，为手机端提供所需的编码，当手机端需要某种型号的编码时，发送相关的红外编码给手机端。
(2）手机端：与服务器进行连接，连接成功之后，发送我们所需要的红外编码，然
后再通过蓝牙将红外编码发送给遥控器终端，发送红外编码之前，搜索、匹配和连接上其他遥控器设备之后，便可以发送相应的指令给遥控器，由遥控器将这些指令向家电发送，进而控制家电的操作等等。
（3）遥控器终端：遥控器终端接收到红外编码之后进行相应的解码，再次编码之后与家电进行通信，然后将接收到的指令转发给家电，对家电进行控制。
（4）家电：负责接收相关指令进行相应的操作。
本课题主要手机端APP的设计，其功能需求分析如下：
（1）APP界面的设计；
（2）通过TCP与服务器端通信，从服务器端获取红外编码；
（3）通过蓝牙与遥控终端通信，将红外编码发送给遥控终端，并且想遥控终端发送相应的操作控制遥控器操作家电设备。
2.2总体方案设计
该遥控器主要包括三个模块，第一个模块，主要是界面布局以及相应的控件产生的相对应的事件，主要采用了XML对相关页面进行布局，其中采用了LinearLayout线性布局，将相应的按钮和Listview文本框之类的将它美观的布局到我们的页面当中。第二个模块，主要是通过HTTP协议与服务器端进行红外编码的获取以及相应的调用，首先我们需要通过TCP中的socket获取服务器的端口号和IP地址。然后连接成功之后，向服务器发送我所需要的品牌型号等等，带服务器接收之后，给我们发送手机端所需要的红外编码，这个过程中就涉及到相应的电脑品牌以及相对应的型号的红外码库里面的调用。最后一个模块就是采用蓝牙通信技术实现数据的传输，需要将手机端从服务器端获取的红外编码再通过蓝牙转发给终端设备。首先，需要先搜索周围开启的蓝牙设备，之后，搜索到了之后，再进行配对，将两个蓝牙配对成功之后，便通过按钮发送相关的编码，等终端设备将这些码进行解码、编码。最后在通过终端设备接收我们发送数据进而控制整个家电的操作，实现整个过程。其模块如图2-2所示。
图2-2 系统总设计
需要根据这每个模块将设计中对应得功能一一实现，在每个模块当中将相应的监听事件将每个功能实现，在这每个控件的监听事件里面都涉及到发送出去我们按下的每一个按钮的动作，通过蓝牙传输给控制的遥控器，实现手机端也能控制家电设备，并且也符合现在的智能环保的话题。
2.3蓝牙通信协议
2.3.1蓝牙通信的发展史
蓝牙技术联盟在1998年9月创建，当时的发起公司只有爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝这5家公司。但是经过十多年的发展，该组织的成员已经超过了10000家公司，并且这10000多家的公司涉及电信、计算机、汽车制造行业等多种多样的领域。
蓝牙技术的兴起，逐渐改变了之前我们使用的许多价格昂贵硬件电子设备，通过这种技术，方便的将各种各样的通信设备，比如家用设备，计算机等等之类的联系在一起，简化了各个电器设备的通信，使蓝牙技术成为了当今连接不同设备的首选短距离无线技术。下图2-3是蓝牙技术的应用。
图2-3 蓝牙技术的应用
基于蓝牙传输的数据传输原理，蓝牙通信技术支持的是短距离的传输。主要采用了分散式的网络结构和短包技术，其特点是点对点的多点通信，由于它采用了伪随机的跳频方案，导致了不同的蓝牙设备之间相互干扰非常小，因此这种设备非常适用于固定的或者移动的设备通信。
在蓝牙传输模块中，主要分为底层的硬件模块，中间协议，高端应用层三部分，底层的具有基带层，无线信道层和链路管理层，基带层主要负责的是蓝牙数据和信息帧、跳频的传输，无线信道层最主要的任务就是负责基频和射频调制，链路管理层主要负责的是连接的建立。
（1）主从关系
蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主角色，另一为从角色，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找，发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。理论上，一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备，可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的蓝牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。如图2-4所示。
图2-4 主从关系
（2）呼叫过程
蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围处于可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对，此时需要输入从端设备的PIN码，也有设备不需要输入PIN码。配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向从端设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后，主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下，主端和从端设备都可以发起断链，断开蓝牙链路。
其传输图如图2-5所示。
图2-5 呼叫过程图
（3）数据传输
蓝牙数据传输应用中，一对一串口数据通讯是最常见的应用之一，蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息，主端预存有从端设备的PIN码、地址等，两端设备加电即自动建链，透明串口传输，无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型，一是静默状态，即只能与指定的主端通信，不被别的蓝牙设备查找；二是开发状态，既可被指定主端查找，也可以被别的蓝牙设备查找建链。
在整个设计中，通过程序设计去实现与遥控器终端蓝牙的搜索、匹配、通信这三个功能模块。
2.4 TCP/IP协议
在TCP/IP参考模型中，去掉了OSI参考模型中的会话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。同时将OSI参考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。
TCP/IP参考模型分为四个层次：应用层、传输层、网络互连层和主机到网络层。
（1）主机到网络层
实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。
（2）网络互连层
网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排序。网络互连层定义了分组格式和协议，即IP协议（internet protocol）。网络互连层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络（异构网）互连的任务。除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。
（3）传输层
在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user datagram protocol）。TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无差错地发往互联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下层。在接收端，它负