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Auf tuchfühlung mit smarten geräten

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.

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Auf Tuchfühlung mit
smarten Geräten
                 Die Zukunft ist vernetzt.
                           Masanori Fujita
                        Zühlke Engineering GmbH




                                                  Slide 1
                                                  März 2012




                                                  Masanori Fujita

                                                  © 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



Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita                            März 2012   Slide 2   © Zühlke 2012
•   Beleuchtung
•   Heizung
•   Waschmaschine
•   Geschirrspüler
•   Wettersensoren
•   Türklingel
•   Audio & Video
Eingebaute Schnittstellen




                                                          GSM/3G



                                   USB                                    WiFi




                                                    NFC            Bluetooth



Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita                            März 2012   Slide 4   © Zühlke 2012
Auf tuchfühlung mit smarten geräten
Traditionelle Rollen



                                                                 Accessory

                            Master Device

                                                                 Accessory

            •      PCs                                  •   Eingabegeräte
                                                        •   Massenspeicher
                                                        •   Drucker
                                                        •   Kamera
                                                        •   MP3-Player
                                                        •   Smartphones

Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita                 März 2012   Slide 6   © Zühlke 2012

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Auf tuchfühlung mit smarten geräten

  • 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 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 2 © Zühlke 2012
  • 3. Beleuchtung • Heizung • Waschmaschine • Geschirrspüler • Wettersensoren • Türklingel • Audio & Video
  • 4. Eingebaute Schnittstellen GSM/3G USB WiFi NFC Bluetooth Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 4 © Zühlke 2012
  • 6. Traditionelle Rollen Accessory Master Device Accessory • PCs • Eingabegeräte • Massenspeicher • Drucker • Kamera • MP3-Player • Smartphones Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 6 © Zühlke 2012
  • 7. Rollenverschiebung Accessory Master Device Accessory • PCs • Eingabegeräte • Smartphones • Massenspeicher • Drucker • Kamera • MP3-Player • Smartphones Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 7 © Zühlke 2012
  • 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 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 8 © Zühlke 2012
  • 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 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 11 © Zühlke 2012
  • 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+ Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 15 © Zühlke 2012
  • 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) Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 16 © Zühlke 2012
  • 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 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 19 © Zühlke 2012
  • 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 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 20 © Zühlke 2012
  • 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 Auf Tuchfühlung mit smarten Geräten | Masanori Fujita März 2012 Slide 30 © Zühlke 2012
  • 31. Wird von den meisten Android-Geräten unterstützt • Manchmal unhandlich für den Benutzer • Nur serielle Kommunikation garantiert vorhanden
  • 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
  • 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