CN110874241A - 基于android系统的集控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于android系统的集控装置，包括电源管理系统、MTK6753处理器模块及USB集链通讯系统；基于以往集控装置(由PC机和嵌入式的处理器组建)在人机交互和处理性能的局限性，本发明在Android系统屏幕同步机制和APK软件强大功能的基础上设计出可视化控制的Android系统集控装置。
Description
技术领域
本发明涉及Android系统集控技术领域，尤其涉及的是基于android系统的集控装置。
背景技术
目前，基于嵌入式系统的资源有限，内核小，处理能力有限，实现功能有限，软件对硬件的依赖性高，软件的移植能力差，对操作系统的要求高，并且对研发人员的要求高，并且难以解决Android系统和PC机之间的屏幕同步，不能够实现PC通过虚拟界面的方式可视化的控制嵌入式设备。综上，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供基于android系统的集控装置。
本发明的技术方案如下：
一种基于Android处理器的集控装置，包括控制台PC机，其中，还包括电源管理系统、MTK6753处理器模块组及USB集链通讯系统相互连接相互通讯；所述电源管理系统用于给MTK6753处理器模块组和USB集链通讯系统供电；所述USB集链通讯系统用于完成MTK6753处理器模块组和控制台PC机之间的USB2.0协议硬件连接；所述MTK6753处理器模块组用于实现Android系统屏幕界面通过USB集链通讯系统投射到控制台PC机连接的屏幕上，控制台PC机上安装相应的屏幕同步控制软件就通过点击控制台PC机连接的屏幕上的Android系统的虚拟界面发送ADB指令来控制MTK处理器模块组。
上述中，所述电源管理系统通过电源座外接一个谐振式高频开关电源，电源座的正极引脚经过一个滤波电感后对地并联一个去耦电容和两个稳压电容；电源(VCC1)和GND分别连接到MTK6753处理器模块组的正极引脚和负极引脚。
上述中，在所述MTK6753处理器模块组上运行Android系统，Android系统存在一个通用的调试工具ADB，在控制台PC机上运行windows操作系统，安装(Hierarchy Viewer)利用调试工具ADB及Hierarchy Viewer层级观察器工具后，所述MTK6753处理器模块组用于实现Android系统屏幕界面通过USB集链通讯系统投射到控制台PC机连接的屏幕上，控制台PC机上安装相应的屏幕同步控制软件就通过点击控制台PC机连接的屏幕上的Android系统的虚拟界面发送ADB指令来控制MTK处理器模块组，通过修改Android系统源码自动完成MTK6753处理器模块和控制台PC机之间进行ADB协议的数据传输。
上述中，Hierarchy Viewer工具是随android SDK发布的工具，在控制台PC机上执行hierarchyviewer.bat脚本文件，发送ADB指令给MTK6753处理器模块组；MTK6753处理器模块组收到指令后发送ADB响应数据，提供当前界面的控件布局以及某个控件的属性信息；控制台PC机使用所述属性信息构建虚拟Android系统界面，通过ADB触点坐标指令发送给MTK6753处理器模块组，在MTK6753处理器模块组上作出响应。
上述中，修改Android系统源码自动完成MTK6753处理器模块和控制台PC机之间进行ADB协议的数据传输需要的三个条件：Android系统进入Android系统的开发者模式、打开Android系统的USB调试功能和允许Android系统中USB调试功能对控制台PC机的windows操作系统的信任；当MTK6753处理器模块的Android系统启动后，检测到USB集链通讯系统已经连接到了PC端，开始依次检测Android系统是否处于开发模式，是否打开usb调试功能，是否信任该PC机的windows操作系统上ADB控制。如果以上三个条件均满足，保证PC机和MTK6753处理器模块的ADB协议的数据传输。
上述中，保证PC机和MTK6753处理器模块的ADB协议的数据传输的具体步骤为：
步骤1：使用USB集链通讯系统将控制台PC机的usb数据线连接到USB集链通讯系统的方口usb座；打开控制台PC机上的Hierarchy Viewer工具；
步骤2：插入电源后，MTK6753处理器模块组最先运行bootloader引导初始化硬件设备，建立内存空间映射，装载linux内核，Linux执行Android系统的初始化；
步骤3：启动Init进程，读取Android系统的配置文件选择供电方式和电量检测，然后装载Android文件系统，初始化属性系统，启动Android系统进程，包括但不限于USB守候进程，ADB守候进程，vold守护进程、rild守护进程；
步骤4：启动ServiceManger和Zygote进程；通过System Manager管理android的服务(其中包括UsbDeviceManager服务)；Zygote进程fork出第一个进程SystemServer，SytemServer启动SensorServeice AcvivityManagerService、windowsManagerServiceUsbDeviceManager所有的Java服务和多媒体服务。
步骤5：使用xxx.systemReady()通知各个服务，这些服务包括在Android系统已经就绪后，桌面程序Home在ActivityManagerService.systemReady()通知的过程中建立的，最终调用startHomeActivityLocked()启launcher；
步骤6：再次检测控制台PC机通过usb线连接USB集链通讯系统的方口usb座(DP1)后，UsbDeviceManager接收kernel发送过来的usb插入事件信息，更新USB通讯的连接状态向外广播状态，依次完成使Android系统处于开发模式，打开usb调试功能，信任该PC机的windows操作系统上ADB控制，完成ADB通讯的必需条件的设置；此时ADB守护进程就可以接收到PC发送的adb指令；MTK6753处理器模块组作出ADB指令的响应，MTK6753处理器模块组处于Android系统主界面状态。
上述中，所述MTK6753处理器模块组和USB集链通讯系统分别在不同的PCB电路板上，每一个MTK6753处理器模块通过对应的连接器和USB集链通讯系统进行连接。
上述中，还包括外置4G折叠天线和金属外壳屏蔽了避免MTK6753处理器模块组工作时由于距离近导致的射频信号的干扰。
采用上述方案，实现PC对Android系统模块的统一控制的整套设备，该设备在Android系统的强大的可视化、APK软件开发越来越丰富和功能越来越强大的趋势下，为设计出人机界面友好性和处理能力都远远超于以往的拓扑网络(PC机和嵌入式的处理器组建)提供了强大的硬件基础。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明装置实施例中电源管理系统的电路图。
图4为本发明装置实施例中一个二级USB HUB的工作电路和连接器电路原理图。
图5为本发明装置实施例中一个MTK6753模块的正极引脚的电路图。
图6为本发明装置实施例中稳压芯片U20的输出引脚的电路图。
图7为本发明装置实施例中VCC1连接稳压芯片U10的输入正极的电路图。
图8为本发明装置实施例中控制台PC机通过usb头数据线连接方口USB座DP1的电路图。
图9为本发明装置实施例中USB集链通讯系统的电源只来自上述的稳压芯片U10的输出的电路图。
图10为本发明装置实施例中SIM接口2的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。但是，本发明可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种基于Android处理器的集控装置，包括电源管理系统10、MTK6753处理器模块组20及USB集链通讯系统30相互连接相互通讯；所述电源管理系统10用于给MTK6753处理器模块组20和USB集链通讯系统30供电。电源管理系统10电路图如图3所示：电源管理系统10通过电源座J1外接一个谐振式高频开关电源，工作交流电压220v，工作电流0.5A，输出直流电压5V，输出直流电流10A。J1的正极引脚经过一个滤波电感L1后对地并联一个去耦电容E18和两个稳压电容E19、E3。图4为一个二级USB HUB的工作电路和连接器电路原理图：VCC1和GND分别连接到16个连接器JD1-JD16的正极引脚VCC1和负极引脚GND。另外每一个连接器的正极9引脚和负极10引脚用来分连接一个MTK6753模块的正极引脚和负极引脚，为MTK6753处理器模块组提供电源。如图5所示：
MTK6753模块的正极引脚经过一个手动开关K1连接稳压芯片U8的输入电压引脚；如图6所示：稳压芯片U20的输出引脚为MTK6753模块的电池检测引脚V_CHECK提供电压。保证MTK6753处理器模块检测电压检测引脚的电压正常。如图7所示：VCC1连接稳压芯片U10的输入正极，经过U10稳压后，输出电压引脚连接usbHUB芯片的输入电压引脚为USB集链通讯系统供电。C20-C25是滤波电容用来除去电压毛刺。R17是连接电阻，E4是储能电容，C28是两个去耦电容。L10电感是一个滤波电感。如图8-图9所示：所述USB集链通讯系统用于完成MTK6753处理器模块组和控制台PC机之间的USB2.0协议硬件连接；控制台PC机通过usb头数据线连接方口USB座DP1，USB方口usb座DP1上的VCC引脚没有使用，USB集链通讯系统的电源只来自上述的稳压芯片U10的输出。方口usb座DP1的DP、DM两个数据信号引脚分别连接一级USB HUB芯片的DP DM引脚，建立控制台PC到一级usbHUB的usb2.0协议通信的硬件连接。一级usbHUB芯片有四路DP DM数据信号引脚对，分别连接到二级usbHUB的DP DM输入引脚，二级usbHUB的四路DPDM数据信号引脚对的每一路连接到MTK6753模块的DP DM数据信号引脚对上。因此，一个方口的usb座就级联了16个MTK6753模块。D5为二极管防止回流，C1、C2、C3、C4、C5、C6是三个去耦电容。R3为参考电阻。4个MTK6753模块连接二级级联usbUSB芯片的电路。在所述MTK6753处理器模块组上运行Android系统，Android系统存在一个通用的调试工具ADB，在PC机上运行windows操作系统，安装(Hierarchy Viewer)层级观察器工具后，借助调试工具ADB和Hierarchy Viewer层级观察器工具，MTK6753处理器模块组就可以Android系统屏幕界面通过USB集链通讯系统投射到PC的屏幕上，PC上安装相应的屏幕同步控制软件就通过点击PC屏幕上的Android系统的虚拟界面发送ADB指令来控制MTK处理器模块。MTK6753处理器模块组硬件电路包括MTK6753核心板和MTK6753核心板外围电路。MTK6753处理器模块组是在MTK6753核心板(该核心板上集成MTK6753芯片的最小系统电路、EMMC存储芯片电路和射频电路)的基础上设计的MTK6753核心板的外围电路。MTK6753核心板的正极和MTK6753处理器模块的正极之间有一个K1手动开关。MTK6753处理器模块的电源正负引脚如上所述来自于对应连接器的正负引脚。MTK6753处理器模块的USB接口的数据信号引脚DPDM分别连接对应连接器的DP和DM引脚如图4所示。
MTK6753处理器模块的两个SIM接口的VCCX、SIMDATAX、SIMCLKX、GDD、SIMRESTX分别连接卡座CD1和CD2的VCCX、SIMDATAX、SIMCLKX、GDD、SIMRESTX(其中X取值为1,2)。在CD1和CD2卡座上插入SIM卡。MTK6753处理器模块的MAIN_RF引脚、SUB_RF连接4G折叠天线，来支持全网通4G通讯。R24R25两个连接电阻，C21C22C23分别为三个旁路电容。Z4、Z5、Z6为三个防静电二极管。如图10所示：MTK6753处理器模块和USB集链通讯系统分别在不同的PCB电路板上，每一个MTK6753处理器模块通过对应的连接器(JD1-JD16)和USB集链通讯系统进行连接，使得该装置便于维修。
上述中，本装置还使用了外置4G折叠天线和金属外壳屏蔽了避免16组MTK6753处理器模块工作时由于距离近导致的射频信号的干扰。
上述中，MTK6753处理器模块完成usb插入启动Android系统的方式。在Android系统中，默认的启动方式长按开机键5秒钟，为了实现自动启动，该设备修改为PC机通过USB线插入USB集链通讯系统方口usb座后自动启动Android系统。
上述中，MTK6753处理器模块组在完成上电启动以后，进入Android系统的开发者模式并打开Android系统的USB调试功能使用ADB(Android调试桥接器)和控制台PC上的windows操作系统进行通讯，允许Android系统中USB调试功能对控制台PC机的windows操作系统的信任从而保证PC机和MTK6753处理器模块的ADB指令和响应数据的传输。
上述中，调试工具ADB是连接Android手机与控制台PC机的桥梁，可以让用户在电脑上对手机进行全面的操作。如图2所示，当控制台PC机22通过USB集链通讯系统30的方口usb座，控制台PC机22发送adb shell指令启动ADB调试工具。
上述中，Hierarchy Viewer工具Hierarchy Viewer是随android SDK发布的工具，在控制台PC机上执行hierarchyviewer.bat脚本文件，发送ADB指令给MTK6753处理器模块组。MTK6753处理器模块组收到指令后发送ADB响应数据，提供当前界面的控件布局以及某个控件的属性(name、id、height等)的详细的信息。控制台PC机使用这些数据构建虚拟Android系统界面，通过ADB触点坐标指令发送给MTK6753处理器模块，在MTK6753处理器模块上作出响应。
上述中，通用的调试工具ADB和(Hierarchy Viewer)层级观察器工具需要对Android系统的定制化功能如下:自动打开开发者模式，自动打开usb调试功能，自动信任PC的usb调试，自动获取root权限，以及修改默认语言为中文获取更好的人机界面。
上述中，本装置通过修改Android系统源码自动完成MTK6753处理器模块组和控制台PC机之间进行ADB协议的数据传输需要的三个条件，Android系统进入Android系统的开发者模式、打开Android系统的USB调试功能和允许Android系统中USB调试功能对控制台PC机的windows操作系统的信任。当MTK6753处理器模块组的Android系统启动后，检测到USB集链通讯系统已经连接到了控制台PC机端，开始依次检测Android系统是否处于开发模式，是否打开usb调试功能，是否信任该控制台PC机的windows操作系统上ADB控制。如果以上三个条件均满足，保证控制台PC机和MTK6753处理器模块组的ADB协议的数据传输。
上述中，Android系统的语言默认为英文，该装置修改Android系统默认语言为中文简体，提供更加友好的人机交互界面。
上述中，在控制台PC机上执行发送的部分ADB指令需要就具有root权限，某些Android系统的应用程序也需要获取root权限，该装置在Android系统源码中内置了第三方superSU软件。
为实现MTK6753处理器模块组和控制台PC机之间进行ADB协议的数据传输的步骤：
步骤1：使用USB数据线将控制台PC机的usb数据线连接到USB集链通讯系统的方口usb座(DP1)。打开控制台PC机上的Hierarchy Viewer工具；
步骤2：插入电源后，MTK6753处理器模块组最先运行bootloader引导初始化硬件设备，建立内存空间映射，装载linux内核，Linux执行Android系统的初始化。
步骤3：启动Init进程，读取系统的配置文件选择供电方式和电量检测，然后装载Android文件系统，初始化属性系统，启动Android系统重要的守护进程，这些进程包括USB守候进程，ADB守候进程，vold守护进程、rild守护进程等。
步骤4：然后启动ServiceManger和Zygote进程。通过System Manager管理android的服务(其中包括UsbDeviceManager服务)；Zygote进程fork出第一个进程SystemServer，SytemServer启动SensorServeice AcvivityManagerService、windowsManagerServiceUsbDeviceManager等所有的Java服务和多媒体服务。
步骤5：使用xxx.systemReady()通知各个服务，这些服务包括在Android系统已经就绪后，桌面程序Home在ActivityManagerService.systemReady()通知的过程中建立的，最终调用startHomeActivityLocked()启launcher。
步骤6：再次检测PC机通过usb线连接USB集链通讯系统的方口usb座(DP1)后，UsbDeviceManager接收kernel发送过来的usb插入事件信息，更新USB通讯的连接状态向外广播状态，依次完成使Android系统处于开发模式，打开usb调试功能，信任该PC机的windows操作系统上ADB控制，完成ADB通讯的必需条件的设置。此时ADB守护进程就可以接收到PC发送的adb指令。MTK6753处理器模块作出adb指令的响应。比如比如想模拟home按键：adb shell input keyevent 3指令，MTK6753处理器模块处于Android系统主界面状态。
控制台PC机通过Hierarchy Viewer虚拟出16个Android系统的桌面系统，通过鼠标点击屏幕上的坐标点发送ADB指令完成对16个MTK6753处理器模块的可视化控制。整个装置提供了该方案的硬件基础。由电源管理系统为USB集链通讯系统和MTK6753处理器模块供电，USB集链通讯系统使用两级USB HUB芯片的级联完成ADB指令的分发控制，使得MTK6753处理器模块能够同时完成控制指令的响应。MTK6753处理器模块支持3G 4G和wifi通信，可以和其他手持设备进行远程的数据通信。
采用上述方案，实现PC对Android系统模块的统一控制的整套设备，该设备在Android系统的强大的可视化、APK软件开发越来越丰富和功能越来越强大的趋势下，为设计出人机界面友好性和处理能力都远远超于以往的拓扑网络(PC机和嵌入式的处理器组建)提供了强大的硬件基础。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于Android处理器的集控装置，包括控制台PC机，其特征在于，还包括电源管理系统、MTK6753处理器模块组及USB集链通讯系统相互连接相互通讯；所述电源管理系统用于给MTK6753处理器模块组和USB集链通讯系统供电；所述USB集链通讯系统用于完成MTK6753处理器模块组和控制台PC机之间的USB2.0协议硬件连接；所述MTK6753处理器模块组用于实现Android系统屏幕界面通过USB集链通讯系统投射到控制台PC机连接的屏幕上，控制台PC机上安装相应的屏幕同步控制软件就通过点击控制台PC机连接的屏幕上的Android系统的虚拟界面发送ADB指令来控制MTK处理器模块组。
2.如权利要求1所述的集控装置，其特征在于，所述电源管理系统通过电源座外接一个谐振式高频开关电源，电源座的正极引脚经过一个滤波电感后对地并联一个去耦电容和两个稳压电容；电源(VCC1)和GND分别连接到MTK6753处理器模块组的正极引脚和负极引脚。
3.如权利要求1所述的集控装置，其特征在于，在所述MTK6753处理器模块组上运行Android系统，Android系统存在一个通用的调试工具ADB，在控制台PC机上运行windows操作系统，安装(Hierarchy Viewer)利用调试工具ADB及Hierarchy Viewer层级观察器工具后，所述MTK6753处理器模块组用于实现Android系统屏幕界面通过USB集链通讯系统投射到控制台PC机连接的屏幕上，控制台PC机上安装相应的屏幕同步控制软件就通过点击控制台PC机连接的屏幕上的Android系统的虚拟界面发送ADB指令来控制MTK处理器模块组，通过修改Android系统源码自动完成MTK6753处理器模块和控制台PC机之间进行ADB协议的数据传输。
4.如权利要求3所述的集控装置，其特征在于，Hierarchy Viewer工具是随androidSDK发布的工具，在控制台PC机上执行hierarchyviewer.bat脚本文件，发送ADB指令给MTK6753处理器模块组；MTK6753处理器模块组收到指令后发送ADB响应数据，提供当前界面的控件布局以及某个控件的属性信息；控制台PC机使用所述属性信息构建虚拟Android系统界面，通过ADB触点坐标指令发送给MTK6753处理器模块组，在MTK6753处理器模块组上作出响应。
5.如权利要求4所述的集控装置，其特征在于，修改Android系统源码自动完成MTK6753处理器模块和控制台PC机之间进行ADB协议的数据传输需要的三个条件：Android系统进入Android系统的开发者模式、打开Android系统的USB调试功能和允许Android系统中USB调试功能对控制台PC机的windows操作系统的信任；当MTK6753处理器模块的Android系统启动后，检测到USB集链通讯系统已经连接到了PC端，开始依次检测Android系统是否处于开发模式，是否打开usb调试功能，是否信任该PC机的windows操作系统上ADB控制。如果以上三个条件均满足，保证PC机和MTK6753处理器模块的ADB协议的数据传输。
6.如权利要求5所述的集控装置，其特征在于，保证PC机和MTK6753处理器模块的ADB协议的数据传输的具体步骤为：
步骤1：使用USB集链通讯系统将控制台PC机的usb数据线连接到USB集链通讯系统的方口usb座；打开控制台PC机上的Hierarchy Viewer工具；
步骤2：插入电源后，MTK6753处理器模块组最先运行bootloader引导初始化硬件设备，建立内存空间映射，装载linux内核，Linux执行Android系统的初始化；
步骤3：启动Init进程，读取Android系统的配置文件选择供电方式和电量检测，然后装载Android文件系统，初始化属性系统，启动Android系统进程，包括但不限于USB守候进程，ADB守候进程，vold守护进程、rild守护进程；
步骤4：启动ServiceManger和Zygote进程；通过System Manager管理android的服务(其中包括UsbDeviceManager服务)；Zygote进程fork出第一个进程SystemServer，SytemServer启动SensorServeice AcvivityManagerService、windowsManagerServiceUsbDeviceManager所有的Java服务和多媒体服务；
步骤5：使用xxx.systemReady()通知各个服务，这些服务包括在Android系统已经就绪后，桌面程序Home在ActivityManagerService.systemReady()通知的过程中建立的，最终调用startHomeActivityLocked()启launcher；
步骤6：再次检测控制台PC机通过usb线连接USB集链通讯系统的方口usb座(DP1)后，UsbDeviceManager接收kernel发送过来的usb插入事件信息，更新USB通讯的连接状态向外广播状态，依次完成使Android系统处于开发模式，打开usb调试功能，信任该PC机的windows操作系统上ADB控制，完成ADB通讯的必需条件的设置；此时ADB守护进程就可以接收到PC发送的adb指令；MTK6753处理器模块组作出ADB指令的响应，MTK6753处理器模块组处于Android系统主界面状态。
7.如权利要求1所述的集控装置，其特征在于，所述MTK6753处理器模块组和USB集链通讯系统分别在不同的PCB电路板上，每一个MTK6753处理器模块通过对应的连接器和USB集链通讯系统进行连接。
8.如权利要求1所述的集控装置，其特征在于，还包括外置4G折叠天线和金属外壳屏蔽了避免MTK6753处理器模块组工作时由于距离近导致的射频信号的干扰。
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