Android als offene Plattform bietet viele Möglichkeiten zur Kommunikation mit intelligenten Geräten an. Die Präsentation geht auf die Rahmenbedingungen zur Nutzung der Schnittstellen USB, Bluetooth, NFC ein. Sie stellt außerdem die Hypothese auf, dass die bestmögliche Interoperabilität durch die Vernetzung von Geräten über das Internet erreichen kann.

1. Auf Tuchfühlung mit
smarten Geräten
Die Zukunft ist vernetzt.
Masanori Fujita
Zühlke Engineering GmbH
Slide 1
März 2012
Masanori Fujita
© Zühlke 2012

2. 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
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3. • Beleuchtung
• Heizung
• Waschmaschine
• Geschirrspüler
• Wettersensoren
• Türklingel
• Audio & Video

4. Eingebaute Schnittstellen
GSM/3G
USB WiFi
NFC Bluetooth
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6. Traditionelle Rollen
Accessory
Master Device
Accessory
• PCs • Eingabegeräte
• Massenspeicher
• Drucker
• Kamera
• MP3-Player
• Smartphones
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7. Rollenverschiebung
Accessory
Master Device
Accessory
• PCs • Eingabegeräte
• Smartphones • Massenspeicher
• Drucker
• Kamera
• MP3-Player
• Smartphones
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8. USB Host Mode
• USB Host muss 500mA liefern
• USB On-the-Go ermöglicht
limitierte USB-Host-Funktionalität
• USB Host-Mode ist optional
Accessory
Accessory
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9. Open Accessory
Development Kit
USB Host USB Slave

10. Android
Phone
Dev. Machine

11. ADK Initialisierung
Wait for Android Request USB
device to connect device descriptor
Accessory
Power On Android device
connected
Request
accessory support
Android Device
Send
no OEM’s vendor
and product ID
Wait for accessory
to connect
Power On Device in accessory mode?
Send
yes Google’s vendor
and product ID
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14. Viel Zubehör für iPhones
MFi
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita 14. März 2012 Slide 14 © Zühlke 2012

15. Android: Viele Formfaktoren
Samsung Galaxy S II
HTC Velocity 4G
Motorola Pro+
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16. USB-Support in Android
Oct-11
4.0
Feb-11 May-11 Jul-11
3.0 3.1 3.2
Oct 09 Jan 10 May 10 Dec-10
2.0 2.1 2.2 2.3
Sep-08 Feb-09 Apr 09 Sep-09
1.0 1.1 1.5 1.6
Sep 2008 Mar 2012
ADK (seit 3.1 + 2.3.4)
USB Host Mode (seit 3.1)
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17. • Arbeitet zuverlässig und
schnell
• Einfache Handhabung für
Benutzer und Entwickler
• Für Kommunikation mit
Großgeräten hervorragend
• Für kleines Zubehör:
Stromzufuhr und
Formfaktoren mögliche
Killerkriterien

19. Bluetooth-Profile noch und nöcher
SPP HDP
DUN
SIM
HID
FAX
HFP
OPP
OPP
HSP
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20. Der Bluetooth Stack in Android
Android API Socket
(android.bluetooth.*)
Serial Port Profile (SPP)
Virtueller serieller
RFCOMM
Service Discovery Port
Protocol
L2CAP
Link Manager Layer
Bluetooth
Baseband
Controller
Radio Layer
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21. Was die API bietet…
• Nach Geräten suchen
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 21 © Zühlke 2012

24. Was die API bietet…
• Nach Geräten suchen
• Auf eintreffende RFCOMM-Verbindungen lauschen
• RFCOMM-Verbindungen aufbauen
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 24 © Zühlke 2012

26. Was die API bietet…
• Nach Geräten suchen
• Auf eintreffende RFCOMM-Verbindungen lauschen
• RFCOMM-Verbindungen aufbauen
• Unter Verwendung von HFP, HSP, HDP, A2DP auf
Geräte zugreifen
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 26 © Zühlke 2012

27. Was die API bietet…
• Nach Geräten suchen
• Auf eintreffende RFCOMM-Verbindungen lauschen
• RFCOMM-Verbindungen aufbauen
• Unter Verwendung von HFP, HSP, HDP, A2DP auf
Geräte zugreifen
• Neue Bluetooth-Profile implementieren
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 27 © Zühlke 2012

28. Nicht alle Profile nutzen RFCOMM
Beispiel: HDP
Health Device Profile
Service Discovery
MCAP Protocol
L2CAP
Link Manager Layer
Bluetooth
Baseband
Controller
Radio Layer
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita 14. März 2012 Slide 28 © Zühlke 2012

29. Nicht alle Profile nutzen RFCOMM
Beispiel: HID
Human Interface Device Profile
Service Discovery
Protocol
L2CAP
Link Manager Layer
Bluetooth
Baseband
Controller
Radio Layer
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 29 © Zühlke 2012

30. 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
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31. • Wird von den meisten
Android-Geräten unterstützt
• Manchmal unhandlich für
den Benutzer
• Nur serielle Kommunikation
garantiert vorhanden

33. Borrowed from nfc-forum.org

34. Lesen and Schreiben von Tags
• Unterstützung für
verschiedene
Tagtypen
– NFC Forum Type 1-4
– Mifare
• API-Features
– Tag-Annäherung
erkennen Passiver Tag mit
– Lesen und Schreiben passive Serien-Nummer,
von NDEF-Nachrichten Lieferant, Datum der
– Low-Level-Zugriff auf letzten Inspektion etc.
Sektoren active
Card emulation für
den Austausch von
Status-Infos,
Geräteeinstellungen
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 34 © Zühlke 2012

36. 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
active
Austausch von Status-
Informationen,
Geräteeinstellung
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 36 © Zühlke 2012

38. 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
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 38 © Zühlke 2012

40. • Gute Chancen für breiten
NFC-Support auf zukünftigen
Android-Geräten
• Einfache Handhabung für
Benutzer und Entwickler
• Workaround für fehlenden
Card-Emulation-Modus nötig

41. Was ist der beste Weg, mit Geräten zu
kommunizieren?
Welche UX wird benötigt?
Sind die Zielgeräte
bekannt?
?
In welchem Umfeld
Und was ist mit wird die Lösung
Security? eingesetzt?
Sollen noch andere Wie hoch ist das
Plattformen Datenvolumen?
unterstützt werden?
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 41 © Zühlke 2012

42. TCP / UDP
Über WiFi und mobiles Internet

43. DIY Heimautomatisierung
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 43 © Zühlke 2012

44. DIY Heimautomatisierung
UART
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 44 © Zühlke 2012

45. 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
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 45 © Zühlke 2012

46. DIY Heimautomatisierung
3G
Internet
DSL
WiFi
UART
Ethernet
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 46 © Zühlke 2012

47. 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);

48. SMA Wechselrichter
Bluetooth

49. Stiebel-Eltron Wärmepumpe
RS232

50. Internet
der Dinge

51. Home Automation Standards
Android@Home
Yet another home
automation standard?
Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita 14. März 2012 Slide 51 © Zühlke 2012

52. Kleine offene Komponenten
“zusammenstöpseln”

53.  Thermometer
 Accelerometer
 External Sensors
 WiFi
 Twitter
 Email
 Text Messaging

54. Die vernetzte Zukunft
beginnt jetzt.
• Beleuchtung
• Heizung
• Waschmaschine
• Geschirrspüler
• Wettersensoren
• Türklingel
• Audio & Video

55. Masanori Fujita
mfu@zuehlke.com
@matterlobby