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基于Android平台的WIFI控制系统的设计与实现

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基于Android平台的WIFI控制系统的设计与实现

杨洪涛;王英卓;杜娟

【摘 要】为实现基于Android平台的WIFI控制系统的设计,采用STM32F103C8增强型芯片作为节点控制,节点传感器模块与WIFI模块采用串口协议通信,软件部分设计了终端UI,规划了无线通信协议数据帧结构和串口数据帧结构,通过Socket网络编程,实现了智能平台通过WIFI对风扇的控制,最终完成了基于Android平台的WIFI控制系统的设计.实验证明:该系统运行稳定,有很强的扩展性和可移植性.

【期刊名称】《北京工业职业技术学院学报》

【年(卷),期】2016(015)003

【总页数】7页(P10-16)

【关键词】Android;WIFI;智能;控制

【作 者】杨洪涛;王英卓;杜娟

【作者单位】北京工业职业技术学院电气与信息工程学院,北京100042;北京工业职业技术学院电气与信息工程学院,北京100042;北京市丰台区第二中学信息中心,北京100071

【正文语种】中 文

【中图分类】TN-47

信息网络时代的到来，科技的不断进步，尤其是WIFI技术、Zigbee技术、蓝牙技术、3G/4G移动通信技术等无线通信技术的大发展，催生了各种智能终端蓬勃发展。计算机处理技术的发展、嵌入式技术的发展、芯片制作工艺的精密化都为智能终端的持续发展提供了可能性。以Android 操作系统为代表的智能平台，因为其开源性和智能性，迅速成为受用人数众多的智能平台，广泛应用于各种智能化设备中。将智能平台与控制系统组合在一起，不仅智能平台具有便携能力，可以实现真正的移动的通信方式，其功能也根据现实的应用场景有了更多的创新。

本文成功实现了一种基于Android手机的WIFI控制风扇系统。系统中Android

手机可利用自身的WIFI与其它控制装置进行交互并实施控制。控制装置采用STM32F103C8增强型模块做为硬件控制模块[1]，在硬件平台上传感器与处理器通过串口通信的协议实现。在智能终端设计了UI界面，规划了WIFI通信协议数据结构和串口间通信协议，为了实现WIFI控制风扇的应用，需对通信协议的实现进行Android Socket网络编程[2-3]，完成了Android平台与控制设备之间的数据传输，实现了Android平台对风扇模块的控制。手机做为智能平台，不仅让智能平台有了更多的选择性，还可以在手机平台通过WIFI控制开发更多的控制应用。如果Android平台添加Zigbee、蓝牙、GPRS、3G/4G等其它无线控制模块，可大大拓展智能控制的应用领域，将对我们的工作方式及生活方式产生重大影响。

基于Android平台的风扇控制系统包括智能终端平台、控制节点。系统的总体结构如图1所示，图中WIFI模块和风扇模块共同组成控制节点。智能终端平台通过WIFI和节点的WIFI模块进行通信；节点内部，WIFI模块和风扇模块通过串口通信进行数据的透传。

系统工作过程描述如下：

(1)网络构建。对控制节点进行设置，让其具有无线访问接入点Access Point(AP)的角色，智能终端配置静态IP，让其和AP在同一网段，构建WIFI网络。

(2)智能终端平台。编写应用程序，将Socket数据包通过WIFI发送到控制节点，控制节点解析数据，分析WIFI数据协议帧中传感器数据[4]。

(3)控制节点。解析传感器数据中相应字段，通过串口透传到风扇模块，解析后风扇模块按照解析内容做出低速、高速、停止的动作。也可将传感器电路的信号状态通过串口传递给WIFI模块，之后再通过WIFI网络传给智能终端平台。

系统的硬件主要包括核心控制电路、WIFI通信电路、风扇控制电路，此外还包括电源电路和时钟电路等[5]。这里我们重点分析前三者。

2.1 核心控制电路

核心控制电路设计采用STM32F103C8增强型芯片，如图2所示。该芯片通过PA口实现2组串口控制引脚的连接。其中串口1和风扇控制电路连接，可以接收风扇传感器电路的状态信号以及发送控制信号给风扇控制电路；串口2和WIFI通信电路连接，将传感器数据发送到串口2实现WIFI透传。

2.2 WIFI通信电路

本模块设计采用HF-A11集成模块。该模块主要功能是通过WIFI和智能终端平台通信，完成和STM32F103C8增强型芯片的串口2透传通信。主要的电路模块包括WIFI天线接口、UART接口、电源接口和外围电路。该模块硬件结构如图3 所示。

控制节点采用WIFI透明传输模式，在此模式下，所有收发数据都在串口与WIFI接口之间做透明传输，不做任何解析。控制节点设置为AP模式，负责热点的建立及传感器数据的透传，其配置方法类似于一般路由器的AP模式配置方法。假如控制节点的透传地址配置为192.168.1.120，只需将智能终端中的WIFI接入到当前AP热点后，再将其地址设置为静态192.168.1.120，即可接收WIFI模块数据。

2.3 核心控制电路和WIFI电路交互原理

核心控制电路和WIFI电路是节点中重要的硬件电路，其交互原理如图4所示。

系统上电启动后，首先核心控制电路中的串口1进行初始化，开启接收中断信号，串口1和风扇控制电路连接，等待接收风扇传感器电路的状态信号，并准备好以便发送控制信号给风扇控制电路；其次串口2初始化，开启接收中断，串口2和WIFI通信电路连接，准备让风扇传感器数据和串口2实现WIFI透传；再次WIFI模块进行初始化。全部初始化完毕后，开启全局中断，循环检测是否通过串口1接收到风扇传感器电路状态信号信息：如果接收到了，则将接收到的数据打包发送给串口2；如果没有接收到，则检测是否接收到串口2的透传信号；如果接收到了，则将接收到的数据发送到串口1，再把控制信号发送给风扇控制电路让其停止、低速和高速运行；如果没有接收到串口2的数据，则将再次循环检测是否接收到串口1的数据，直到收到为止。

2.4 风扇控制电路

风扇控制电路的处理器选用STM8S103F3，此电路和WIFI通信电路通过并口P1，P2相连，通过此电路中的核心芯片STM8S103F3对传感器电路控制和交互，通过解析后的传感器输出数据，控制风扇的IO，以达到控制风扇的作用。通过STM8开发工具IAR SWSTM8，可以进行在线仿真和在线调试。

风扇控制电路的原理如图5所示，系统初始化包括初始化时钟、初始化定时器为PWM模式、初始化IO。之后，串口初始化，开启全局中断，判断是否接收到串口数据：如果接收到串口的数据，则处理接收到的数据，并控制风扇的IO；如果没有收到串口的数据，则发送当前风扇的状态(停止、低速、高速)到串口。之后通过WIFI通信电路发送给智能终端，在智能终端上的界面显示出来。

基于Android的WIFI风扇控制系统的软件设计包括对Android上层UI界面设计和用WIFI实现风扇控制的程序设计。应用实现的硬件环境要求Android设备(手机、平板等)，系统版本为2.3以上，软件采用JDK + Eclipse + SDK + ADT[6]。

3.1 通信协议

这里，定义了数据协议帧的结构和传感器发送给串口数据帧的结构。数据协议帧的定义，考虑了网络的拓展，考虑了不同传感器类型，预留了保留字节，让通信协议传输的内容有了现实意义；传感器发送给串口的数据包让不同的传感器数据有了统一的格式，对数据的处理有统一性。

3.1.1 数据协议帧

通信协议的一帧数据定长46字节，数据协议帧的数据结构如下：

u8 DataHeadH; //包头0xEE

u8 DataDeadL; //包头0xCC

u8 NetID; //所属网络标识01(ZigBee) 02(IPv6)03(WIFI)04(Bluetooth)05(RFID)

u8 NetInfoChnanelList[18]; //WIFI 热点名称(不到18 个字节数据放入低字节)

u8 NodeNwkAddress[4]; //节点IPv4 地址(32bits)//保留WIFI 固件暂不支持获取IP

u8 NodeFamilyAddress[4]; //服务器IPv4 地址(32bits)

u8 NodeType; //节点类型(0:AP,1:STA)

u8 NodeState; //节点状态(0:掉线,1:在线)

u8 NodeDepth; //Socket 通讯端口号高字节

u8 NodeLinkRSSI; //Socket 通讯端口号低字节

u8 NodePosition; //节点位置(同ZigBee 部分)

u8 SensorType; //传感器类型

u8 SensorIndex; //传感器ID

u8 SensorCMD; //传感器命令序号

u8 Sensordata1; //传感器数据1

u8 Sensordata2; //传感器数据2

u8 Sensordata3; //传感器数据3

u8 Sensordata4; //传感器数据4

u8 Sensordata5; //传感器数据5

u8 Sensordata6; //传感器数据6 u8 DataResv1; //保留字节1

u8 DataResv2; //保留字节2

u8 DataEnd; //节点包尾0xFF

3.1.2 传感器通信协议

根据不同的应用，可以有不同的传感器类型，为了能够将传感器采集的数据统一处理，我们需要统一规定传感器发送串口的数据包。

(1)传感器发送串口数据包

传感器发送给串口的数据包格式如表1所示。其中，该串口参数设置为波特率115200，数据位8，停止位1，无校验位。

说明：

SOF 固定为0xEE 0xCC，标志一帧的开始；

Sensor type 根据不同的传感器类型定义；

Sensor index 固定为 0x01；

Cmd id 固定为 0x01；

Data 为6Byte传感域，见表2传感器输出数据；

Exten data 为2Byte扩展数据域；

END 固定为0xFF，标志一帧的结束。

(2)传感器说明

根据现实应用，传感器部分可以是磁检测传感器、光照传感器、红外对射传感器、烟雾传感器等等，这些模块在硬件层面统一接口接入，它们的WIFI通信电路和核心控制电路可以相同。本设计用到了风扇传感器模块，传感器说明如表2所示。

3.3 UI界面设计

UI界面设计需做以下工作：

(1)设计布局应用程序界面

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android wifi详细

android wifi详细

Contents

1. Wifi扫盲 ............................................................................................................................................................................... 2

2. Android Wifi框架的结构图 .................................................................................................................................................. 3

3. wpa_supplient ....................................................................................................................................................................... 3

4. Netd ....................................................................................................................................................................................... 5

5. FrameWork层架构 ............................................................................................................................................................... 5

基于Android系统的无线教学终端设计

基于Android系统的无线教学终端设计

基于Android系统的无线教学终端设计

摘 要：随着wifi技术的不断发展，其稳定、可靠、方便的无线传输技术正日益取代传统的有线连接。本文提出了一种基于wifi的手持无线教学终端，教学终端采用设计人性化、应用程序丰富的android系统，与教学计算机端之间利用wifi无线技术进行连接，传输协议则采用便于实现和使用的远程桌面协议（rdp）。该系统可实现利用无线教学终端进行辅助教学的目的，具有传输可靠，方便教学等特点。

关键词：wifi android系统 rdp 教学终端

中图分类号：tp393.05 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2013）04（c）-0150-02

随着计算机的不断普及，现在的日常教学越来越依靠于计算机。在日常授课中，老师将计算机中的教学内容通过投影仪展示给学生。但是在实际的教学中，老师又不得不在计算机、投影屏幕、黑板之间来回走动，其原因在于老师无法单纯的通过计算机方便地将教学的重点难点以及注释展示给学生。而本文所提出的基于wifi的无线教学终端可以很好的解决这一问题。

1 android系统教学终端设计意义

android是一种以linux为基础的开放源代码操作系统，主要使用于便携设备[1]。教学终端之所以使用android系统是因为：第一，android系统的操作非常人性化，而且可以以触摸的形式代替鼠标和键盘的操作，另外还可以模拟手写板，更加方便的与学生进行交流。第二，android系统是开源的，随着其不断快速发展，开发教学终端软件非常容易。第三，利用android教学终端的wifi硬件，可以实现无线操作，老师不必在教学计算机、投影仪屏幕、黑板之间来回走动，就可以方便的将教学内容通过android教学终端表达给学生。第四，android系统具有便携性。教学终端的大小可以根据实际情况的需要确定，它既可以是手掌大小，也可以是书本大小。

2 基于android的无线教学终端总体设计

基于Android平台的WiFi文件传输系统的设计

基于Android平台的WiFi文件传输系统的设计

长江大学学报（自科版）　２０１３年３月号理工上旬千ｕ第１ｏ卷第７期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ　Ｓｃｉ　Ｅｄｉｔ）　Ｍａｒ．２０１３，Ｖｏ１．１０　Ｎｏ．７　

基于Ａｎｄｒｏｉｄ平台的ＷｉＦｉ文件传输系统的设计　

苗振兴　（安徽工程大学计算机与信息学院，安徽芜湖２４１　ｏｏｏ）　

马幼Ｉ鸣　（北京理工大学信息与电子学院，北京１　０００８１）　

周Ⅱ鸟争　（安徽工程大学计算机与信息学院，安徽芜湖２４１　ｏｏｏ）　

［摘要］智能手机之间的无线文件传输大多采用的是蓝牙的方式，这种方式在传输速度和传输范围上都有　很大的不足，在Ａｎｄｒｏｉｄ平台下实现的通过ＷｉＦｉ方式的文件传输系统突破了这一局限。研究了Ａｎｄｒｏｉｄ　

平台下的无线局域网组网方式和基于Ｓｏｃｋｅｔ的Ｊａｖａ网络编程，设计出一套通信协议；研究了Ａｎｄｒｏｉｄ平　台的软件开发，并实现２部手机之间的文件传输等功能。　

［关键词］Ａｎｄｒｏｉｄ；ＷｉＦｉ；无线文件传输；Ｓｏｃｋｅｔ；通信协议　［中图分类号］ＴＮ９１１．７３　［文献标志码］Ａ　［文章编号］１６７３—１４０９（２０１３）０７—００１７一Ｏ４　

智能手机除了基本的通话功能以外，还具备ＰＤＡ的主要功能，包括办公、上网、学习、游戏等。　

智能手机之间的通信除了移动运营商提供的ＧＰＲＳ或３Ｇ方式以外，通常还有红外、蓝牙和ＷｉＦｉ方式，　

而这３种通信方式中目前最常用于手机之间直接互传文件的仍然是蓝牙。蓝牙技术（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，　

８０２．１５标准）是一种短距离无线通信技术，其传输最大速率为１Ｍｂ／ｓ，最远传输距离为１０ｍ。然而，　智能手机硬件性能的提高和存储容量的提升日新月异，蓝牙的传输效率就难以满足用户Ｈ益增长的使用　

需求。无线局域网的ＷｉＦｉ技术Ｌ１］（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ，８０２．１１ｂ标准）也是一种用于短距离无线网络传　

输的标准，相对于蓝牙技术，ＷｉＦｉ有着更加强大的优势，主要表现在传输速度更快和传输距离更远。　

基于Wifi的无线通信的打印终端远程控制系统设计

基于Wifi的无线通信的打印终端远程控制系统设计

基于Wifi的无线通信的打印终端远程控制系统设计

2厦门汉印电子技术有限公司 福建厦门 361000

摘要：本研究设计了一种基于WiFi的3D打印机远程控制系统，用户可以通过网络控制3D打印机进行远程打印操作。本系统包括WiFi人机交互系统、步进电机控制系统、喷头加热控制系统、存储模块四个子系统，具有稳定可靠、安全易用等特点，实现了3D打印机多任务间的同步通信。

关键词：3D打印机；WiFi；远程控制系统；设计

随着3D打印技术的不断发展，越来越多的用户需要对3D打印机进行远程控制。传统的3D打印机需要通过USB或SD卡等方式进行文件传输，无法满足用户需求。因此，基于WiFi的3D打印机远程控制系统成为当前研究热点。该系统可以实现用户可以通过手机APP或者网页端控制3D打印机进行远程打印操作，不仅提高了用户的使用便利性，也减少了传统控制方式带来的不便。

1基于WiFi的3D打印机远程控制系统需求分析

3D打印机远程控制系统需具备友好直观的用户操作界面，支持手机APP或者网页端控制，并提供实时状态监控和错误提示功能。用户可以通过手机APP或者网页端控制3D打印机的启动、停止、暂停、恢复等操作。在设备使用中，用户可以将3D模型文件上传至服务器，再通过手机APP或者网页端传输到3D打印机进行打印[1]。针对参数的调控，用户可以在手机APP或者网页端上录入打印参数，如温度、速度、精度等，实现更加精细的打印效果。本系统需保证通信内容的安全，采用加密技术保护通信过程，防止未经授权的访问；同时需要考虑软件和硬件的安全性，避免恶意攻击和损坏。考虑到设备长时间使用的问题，远程控制系统需在长时间运行中不会出现崩溃或者故障，提高系统的稳定性和可靠性。系统提供实时状态监控功能，如打印进度、温度、湿度等参数，以便用户及时了解打印情况。

2基于WiFi的3D打印机远程控制系统设计

2.1WiFi人机交互系统的设计

WiFi人机交互系统包括下位机与上位机之间的数据通信和UI界面设计两个方面。针对WiFi下位机的数据通信，通过串口与WiFi模块进行通信，运用RT-Thread操作系统提供相应的串口驱动程序，方便用户进行串口通信。在数据通信过程中，下位机需要不断地接收和发送数据。通过RT-Thread提供的串口驱动程序，实现串口数据的读写操作。为了保证数据传输的准确性和实时性，定义一套数据包协议。该协议包括数据包头、数据长度、校验和等信息，确保数据传输的正确性。针对WiFi通信底层线程的数据处理，开启一个WiFi通信底层线程，用于处理WiFi模块与下位机之间的数据传输。该线程实现数据的接收、解析和处理功能[2]。对于WiFi_上位机数据通信与界面设计。上位机基于Android平台，通过网络编程实现与下位机的通信。使用Java Socket类库，建立TCP连接，实现数据的传输。在建立网络连接时，动态配置网关和IP地址等信息，确保网络连接的稳定性和实时性。该界面显示打印进度、温度、湿度等参数，并且需要实现数据的读取和写入功能，实现对下位机的控制操作。