使用Android GPIO控制硬件设备的方法

在开发嵌入式系统和物联网设备时，需要使用GPIO控制硬件设备。而Android系统也可以通过GPIO控制硬件设备，本文将介绍使用Android GPIO控制硬件设备的方法。

一、获取GPIO控制权限

在Android系统中，GPIO控制功能需要获得root权限，才能访问和操作硬件设备。在获取root权限后，需要使用shell命令操作GPIO控制器，即可实现对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();

上述代码使用DataOutputStream向su进程的输出流中注入shell指令，实现将GPIO引脚导出为内核模块中的gpio编号。通过修改sysfs系统中的文件，可以实现GPIO的读取和写入操作，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");

上述代码将GPIO引脚设置为输出状态，之后将高电平写入GPIO引脚，然后又将低电平写入GPIO引脚。

二、使用Java代码操作GPIO

在Android中，使用Java代码可以操作GPIO。可以使用第三方库，例如WiringPi，C Libraries，或可以自己编写Java代码实现GPIO控制功能。

要使用Java GPIO库，需要使用NDK并编写C++代码。Android系统中，Java运行在虚拟机JVM中，而C++则允许进行直接硬件操作。

幸运的是，有人已经为我们编写了一个Java GPIO库。 Pi4J提供了灵活和易于使用的API，可以让Java程序员轻松地控制GPIO。以下代码片段展示了如何使用Pi4J库来控制GPIO：

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

上述代码使用Pi4J库控制GPIO引脚，将其设为输出模式，然后将引脚设置为高电平。

三、使用Android IOIO库

Android IOIO库是专门为Android平台设计的开源库，可以实现轻松地和硬件设备交互。该库提供了简易操作IO的API接口保证不需要具备高端的硬件知识，可以使用Java语言操作底层硬件。

下面的代码示例可以演示如何使用Android IOIO库来操作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();
}

上述代码创建了一个IOIO连接，并打开了一个数字输出（GPIO）引脚。loop()方法是一个无限循环，可控制LED灯的开启和关闭。通过IOIO库，Android系统与外设通信的过程变得非常简单。