Auf tuchfühlung mit smarten geräten

© Zühlke 2012

Masanori Fujita

Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten

Die Zukunft ist vernetzt.

Masanori Fujita Zühlke Engineering GmbH

März 2012 Slide 1

© Zühlke 2012

Wo bleibt Android@Home?

• Android@Home im Mai 2011 auf der Google I/O angekündigt

• Vision: “think of your entire home as an accessory” – Lichtsteuerung – Sensoren – Mediensteuerung

• Funkprotokoll eigens für diesen Zweck

• Bis dato kein Android@Home

März 2012 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita Slide 2

• Beleuchtung

• Heizung

• Waschmaschine

• Geschirrspüler

• Wettersensoren

• Türklingel

• Audio & Video

© Zühlke 2012

GSM/3G

WiFi

Bluetooth NFC

USB

Eingebaute Schnittstellen


© Zühlke 2012

Traditionelle Rollen


Master Device

Accessory

Accessory

• PCs

• Eingabegeräte

• Massenspeicher

• Drucker

• Kamera

• MP3-Player

• Smartphones

https://ikm.zuehlke.com/organisation/group/bd/pictures/Presentation Pictures/iStock_000005871689_large.jpg

© Zühlke 2012

Rollenverschiebung

März 2012 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita

Master Device

Accessory

Accessory

• PCs

• Smartphones

• Eingabegeräte

• Massenspeicher

• Drucker

• Kamera

• MP3-Player

• Smartphones

Slide 7

© Zühlke 2012

USB Host Mode

• USB Host muss 500mA liefern

• USB On-the-Go ermöglicht limitierte USB-Host-Funktionalität

• USB Host-Mode ist optional


Accessory

Accessory

USB Slave USB Host

Open Accessory Development Kit

Dev. Machine

Android Phone

© Zühlke 2012

ADK Initialisierung


Acc

esso

ryA

nd

roid

Dev

ice

Wait for Android device to connect

Request USBdevice descriptor

Wait for accessory to connect

Device in accessory mode?Send

Google’s vendor and product ID

SendOEM’s vendorand product ID

Requestaccessory support

yes

noConfirm

accessory support

Send accessory identifiers and

accessory mode startup command

Establish endpoint connection

Switch toaccessory mode

Let app communicate with

accessoryvia serial I/O

Communicate with Android device

via serial I/O

Raise Intent to launch suitable app

Ask user for permission

Android deviceconnected

Power On

Power On

© Zühlke 2012

Viel Zubehör für iPhones

14. März 2012 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita Slide 14

MFi

© Zühlke 2012

Android: Viele Formfaktoren


Motorola Pro+

Samsung Galaxy S II

HTC Velocity 4G

© Zühlke 2012

USB-Support in Android

ADK (seit 3.1 + 2.3.4)

USB Host Mode (seit 3.1)


Sep 2008 Mar 2012

Sep-08

1.0

Feb-09

1.1

Apr 09

1.5

Sep-09

1.6

Oct 09

2.0

Jan 10

2.1

May 10

2.2

Dec-10

2.3

Feb-11

3.0

Oct-11

4.0

May-11

3.1

Jul-11

3.2

• Arbeitet zuverlässig und schnell

• Einfache Handhabung für Benutzer und Entwickler

• Für Kommunikation mit Großgeräten hervorragend

• Für kleines Zubehör: Stromzufuhr und Formfaktoren mögliche Killerkriterien

© Zühlke 2012

Bluetooth-Profile noch und nöcher


SPP

FAX

DUN

HDP

HFP

OPP

OPP

HSP

HID

SIM

© Zühlke 2012

Der Bluetooth Stack in Android


Bluetooth Controller

L2CAP

RFCOMM

Link Manager Layer

Baseband Radio Layer

Service Discovery Protocol

Serial Port Profile (SPP)

Android API (android.bluetooth.*)

Virtueller serieller Port

Socket

© Zühlke 2012

Was die API bietet…

• Nach Geräten suchen


© Zühlke 2012



• Auf eintreffende RFCOMM-Verbindungen lauschen

• RFCOMM-Verbindungen aufbauen


Slide 24

© Zühlke 2012





• Unter Verwendung von HFP, HSP, HDP, A2DP auf Geräte zugreifen


Slide 26

© Zühlke 2012





• Unter Verwendung von HFP, HSP, HDP, A2DP auf Geräte zugreifen

• Neue Bluetooth-Profile implementieren


Slide 27

© Zühlke 2012

Nicht alle Profile nutzen RFCOMM Beispiel: HDP

14. März 2012 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita


L2CAP

MCAP

Link Manager Layer



Health Device Profile

Slide 28

© Zühlke 2012

Nicht alle Profile nutzen RFCOMM Beispiel: HID



L2CAP

Link Manager Layer



Human Interface Device Profile

Slide 29

© Zühlke 2012

Auf Nummer sicher gehen mit RFCOMM, außer wenn…

• ein Bluetooth-Profil nur auf RFCOMM und SDP aufbaut und vollständig in Java implementiert werden kann

• die Menge der Zielgeräte bekannt ist – auf native BT-Treiber zugreifen – native Erweiterungen entwickeln und als BT-Profile nutzbar

machen – Custom ROMs bauen

• Google weitere BT-Profile zur Pflicht macht


• Wird von den meisten Android-Geräten unterstützt

• Manchmal unhandlich für den Benutzer

• Nur serielle Kommunikation garantiert vorhanden

Borrowed from nfc-forum.org

© Zühlke 2012

Lesen and Schreiben von Tags

• Unterstützung für verschiedene Tagtypen – NFC Forum Type 1-4 – Mifare

• API-Features – Tag-Annäherung

erkennen – Lesen und Schreiben

von NDEF-Nachrichten – Low-Level-Zugriff auf

Sektoren


passive

Passiver Tag mit Serien-Nummer, Lieferant, Datum der letzten Inspektion etc.

Card emulation für den Austausch von Status-Infos, Geräteeinstellungen

active

© Zühlke 2012

Daten beamen

• Android Beam™ is eigentlich ein NDEF-Push im Peer-to-peer-Modus – Simple NDEF Exchange Protocol (SNEP) vom NFC Forum – Proprietärer NDEF Push Protocol (NPP) von Google

• Kein bidirektionaler Datenaustausch auf niedrigeren Schichten möglich


Austausch von Status-Informationen, Geräteeinstellung

active

© Zühlke 2012

Android als Kartenersatz

• Card emulation in der API nicht freigegeben

• Würde viele interessante Use-Cases ermöglichen

• Fortlaufende Diskussion um Secure Elements – auf der SIM-Karte – eingebettet in einen Chip


• Gute Chancen für breiten NFC-Support auf zukünftigen Android-Geräten

• Einfache Handhabung für Benutzer und Entwickler

• Workaround für fehlenden Card-Emulation-Modus nötig

© Zühlke 2012

Was ist der beste Weg, mit Geräten zu kommunizieren?


? Welche UX wird benötigt?

Sind die Zielgeräte bekannt?

Wie hoch ist das Datenvolumen?

Und was ist mit Security?

In welchem Umfeld wird die Lösung eingesetzt?

Slide 41

Sollen noch andere Plattformen unterstützt werden?

TCP / UDP Über WiFi und mobiles Internet

© Zühlke 2012

DIY Heimautomatisierung


© Zühlke 2012



UART

Slide 44

© Zühlke 2012

Arduino zur Hilfe

• Open Source prototyping board

• ATmega328 @ 16 MHz

• 14 digital and 6 analog I/O pins

• USB

• UART

• I2C

• SPI

• Viele Shields verfügbar


© Zühlke 2012



UART

Ethernet

DSL

WiFi

3G

Slide 46

Internet

// start Ethernet and UDP Ethernet.begin(mac,ip); Udp.begin(localPort); server.begin(); Serial.begin(9600); while(timeStatus() == timeNotSet) { unsigned long t = getNtpTime(); if (t > 0) { setTime(t); } } setSyncProvider(getNtpTime); setSyncInterval(60); } bool event_1_triggered = false; bool event_2_triggered = false; void loop() { time_t t = now(); for(int i = 0; i < EVENT_COUNT; i = i + 1) { // check whether On-Event was not fired and On-Time has been reached if (!triggered_events[i*2] && hour(t) == time_table[i*FIELDS] && minute(t) == time_table[i*FIELDS+1]) { fs20.send_cmd(time_table[i*FIELDS+4], CMD_ON, 0xFF); triggered_events[i*2] = true; triggered_events[i*2+1] = false; } // check whether Off-Event was not fired and Off-Time has been reached if (!triggered_events[i*2+1] && hour(t) == time_table[i*FIELDS+2] && minute(t) == time_table[i*FIELDS+3]) { fs20.send_cmd(time_table[i*FIELDS+4], CMD_OFF, 0xFF); triggered_events[i*2] = false; triggered_events[i*2+1] = true; } } // wait for a new client: Client client = server.available(); if (client) { if (client.connected() && client.available()) { // read the bytes incoming from the client: char c1 = client.read(); char c2 = client.read(); char c3 = client.read(); fs20.send_cmd(c1, c2, c3); } } delay(50); }

SMA Wechselrichter

Bluetooth

Stiebel-Eltron Wärmepumpe

RS232

Internet der Dinge

© Zühlke 2012

Home Automation Standards

14. März 2012 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita

Android@Home Yet another home automation standard?

Slide 51

Kleine offene Komponenten “zusammenstöpseln”

Thermometer Accelerometer External Sensors WiFi

Twitter Email Text Messaging

• Beleuchtung

• Heizung

• Waschmaschine

• Geschirrspüler

• Wettersensoren

• Türklingel

• Audio & Video

Die vernetzte Zukunft beginnt jetzt.

Masanori Fujita [email protected] @matterlobby

Technology

Auf tuchfühlung mit smarten geräten