基于AOA协议实现Android设备的USB通信
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2020-10-17
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基于基于AOA协议实现协议实现Android设备的设备的USB通信通信
AOA协议是Google公司推出的用于实现Android设备与外围设备之间USB通信的协议。该协议拓展了Android设
备USB接口的功能，为基于Android系统的智能设备应用于数据采集和设备控制领域提供了条件。介绍了
Android系统下USB通信的两种模式，并给出了USB配件模式下基于AOA协议实现Android手机控制步进电机的
实例。
最近业界的统计数据显示，智能手机与自动化及机械系统之间存在着很大的市场潜力。2011年Google推出
Android作为一种基于开源Linux的智能手机操作系统，广泛应用于手机、平板电脑等移动设备中。在各种Android设备提供
的接口中，USB接口是常见接口，该接口的作用是为Android设备充电并通过PC端的驱动程序实现Android设备与PC的交互。
如何拓展Android设备的USB接口功能是当前的研究热点之一。针对该问题，本文介绍了一种基于AOA协议实现Android设备
1 Android USB通信模式通信模式
Android系统支持多种USB外围设备。根据Android设备在USB通信中充当的角色，可以将Android USB通信分为主机模式
（Host Mode）和配件模式（Accessory Mode）[1]两种模式。
1.1 主机模式主机模式
主机模式是指Android设备充当USB主机并为总线供电。此模式下，Android设备需支持USB主机功能或OTG功能，此时
Android设备的USB主机称为USB嵌入式主机EH（Embedded Host）[2]。与PC上的USB主机相比，EH设备可能无法为连接
到其总线上的未识别外围设备加载驱动程序，因此它们对其目标外围设备列表TPL（Target Peripheral List）进行了定义[3]。
这些外围USB设备大部分为HID设备（Human Interface Device）、BOMS设备（Bulk Only Mass Storage，如U盘）和CDC
设备（Comm-
unication Device Class，USB通信设备类，如打印机），其驱动程序已存在于Android平台的系统中（Linux Kernel），因此
Android设备可以与其直接通信。
主机模式示意图如图1所示。
1.2 配件模式配件模式
配件模式是指Android设备充当USB从机，外部设备充当主机并为总线供电。此模式下，外部USB设备称为Android配件。
该模式为不具备主机功能的Android设备提供与USB设备交互的能力。Android设备和Android配件都必须支持AOA协议。不支
持AOA协议的设备可以通过Android配件开发板（ADK板）与Android设备连接，成为Android设备的间接配件。
配件模式示意图如图2所示。
本文介绍的基于AOA协议的Android设备USB通信方案即采用配件模式。主机模式和配件模式在Android 3.1（API level
12）及更高的平台中直接支持。配件模式作为一个附加库也被Android 2.3.4（API level 10）支持。设备厂商可以选择是否在
设备的Linux系统镜像中包含附加库。对主机和配件模式的支持最终取决于设备的硬件，而不是Android平台的等级（
1.3 Android配件、ADK及AOA协议
Android配件是指遵循AOA协议的硬件，是Android配件模式中的概念。从硬件角度讲，Android配件具有实现USB EH功能
和AOA协议的微处理器以及包括USB接口在内的输入/输出接口。Android配件必须与Android平台一起工作。
ADK是开发Android配件的参考开发包，该开发包基于Arduino公司的开源电子成型平台[4]。ADK开发包包括Android配件硬
件设计文档、Android配件固件源码、Android设备程序源码。
AOA协议是Android设备与Android配件之间进行USB通信需遵循的连接协议，该协议规定了Android配件如何检测Android
设备并与其建立通信。AOA协议规定配件需具备以下4项功能[5]：
（1）侦听自身的USB接口，等待与其连接的Android设备。
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